以微气候调节为重点的绿色住宅建筑设计

张冬

摘要：笔者以节能和室内外环境的构建为绿色住宅设计的重点，建立建筑与外部环境之间的“阻尼区”，同时结合多种节能策略来降低建筑能耗。并从建筑自身的微气候调节分析入手，从不同季节、不同时间与不同环境的多个角度考虑建筑与环境、与地域、与人的关系，以被动低技术的绿色手段即通过建筑自身的设计达到建筑室内外环境的舒适与气候适应。

关键词：节能；微气候调节；室内环境；绿色住宅建筑

1、建筑节能“阻尼区”的建立与其他节能策略的使用

1.1从三个方面建立建筑的节能“阻尼区”

阻尼区，是指建筑和环境之间的缓冲地带，当外界温度过高或者过低时，阻尼可以在一定程度上减弱外界环境对建筑内部的影响并把这种影响达到峰值的时间推迟，体现了有效的建筑调蓄体作用。

1.1.1自身的“功能阻尼”

利用建筑自身的功能布局形成环境缓冲是最为自然有效的方式。住宅中佣人房、家务室、卫生间、厨房等次要用房布置在冷风侧，冬日的寒风刮来，次要用房成为了主要用房的缓冲体，保温作用好。

1.1.2建筑的“绿肺”成为有效的调蓄体

“绿肺”实际上是指建筑的中庭。建筑出入口的冷热损失较大，入口的灰空间往往兼具缓冲作用，将中庭与灰空间结合，那么缓冲和调蓄的作用就更加有效。冬季中庭吸收大量热并存蓄其中于夜晚释放，夏季中庭内部植物会净化空气，降低空气温度。

1.1.3与气候适应的卵石墙面的布置是建筑的“空调系统”

卵石墙是良好的蓄热蓄冷体，墙体的位置布置合理无疑可以加强对建筑室内的调蓄功能，成为建筑的“空调”。夏季，南向的卵石墙接受太阳日照长，它阻挡了阳光对于建筑的加热，把热量存蓄在墙体内部。当夜晚室外凉爽，建筑需要通风将建筑构件白天吸收的热量带走，在主导风向一侧的卵石墙面不断的散热并被降温，同时蓄冷，在白天对建筑冷辐射。在冬季寒风一侧布置的卵石墙面是良好的建筑与外界的缓冲阻隔。卵石材料本身热惰性较大，厚实的墙体一方面能够阻挡寒风、另一方面室内的热环境与室外的热环境在墙体位置变化缓慢，加强了室内热环境的舒适。

1.2建筑西向遮阳策略的分析

笔者住宅设计应景观需求主要用房大面积开窗在西向，避免西晒的遮阳措施主要有以下几个方面：1）西向大面积墙体种植垂直绿化，遮挡阳光对建筑构件的直接照射，降低墙体在阳光辐射后的温度；2）西向的开窗方式为上悬窗形式，这个形式的优点是可以控制窗扇的开启角度。在午后西晒强烈的时段开启角度小，能够遮挡高度角较低的太阳照射，在上午阳光温和的时段角度大的开启窗扇不影响视野的开阔；3）通过墙体设计阻挡大量西晒。墙体在靠西向位置延伸出两米左右的距离，伸出的墙体使位于其后的建筑构件在西晒时段处于阴影区的时间较长，太阳由于墙体遮挡而无法直射这部分建筑构件，是遮挡西晒的简便方法。此外，屋顶平台上挑檐的进深较大，或者建筑西向的挑檐加大也可以减少西晒的不利影响。

2、建筑微气候的调节机理与室内环境的舒适

建筑的微气候调节是综合各项绿色策略所得到的结果，笔者将建筑自身的微气候调节从夏季白天、夏季有风白天、夏季夜晚、夏季有风夜晚与冬季白天与夜晚入手，分析不同季节不同时间与环境的微气候调节机理。室内环境主要包括室内风环境、热环境、光环境，微气候的调节就是对室内环境舒适的维护。

笔者的微气候调节系统指卵石墙面的拔风墙与双层屋面板、地面板的空气间层形成的气候调蓄系统。穿插建筑的卵石墙面之间留有空气间层，与双层屋面板和地面板之间的空气夹层共同作用组织建筑内部的风热环流，空气间层成为阻隔建筑与室外环境的缓冲带。

在夏季的白天，要求室内与炎热的室外具有良好的隔热效果，靠近内层的屋面板和地板层是封闭的；靠近室外的屋面板和地板层是开放的，以接受来自外部的通风。太阳辐射在双层墙面内部，空气间层内被加热，热空气不断上升，便从两个双层板的开口抽取空气，墙体上部开口，保证气流的流动不受阻，最上部的屋面板空气间层热空气从开启的屋顶上升或者从拔风管流出，从而用建筑构件内部的通风带走大量的热，建筑的室内环境却与室外的风流隔离，有效的达到了既通风又隔热的作用。在夏季有风的白天原理同上，只是南向的季风加强了整个建筑的通风，若空气温度高，使用者可以关窗阻止空气在建筑内部的流动。

而在夏季的夜晚，构件和建筑内部的通风尤为重要，良好的通风有利于带走白天建筑构件所吸收的大量热，并经过一晚上的构件蓄冷，白天降低室内的温度。夜晚拔风墙体内空气间層热空气上升，抽取上下两层面板的间层内气流，这时控制开关打开联通室内与间层，那么建筑室内的空气会被拔风墙体抽取，形成良好的空气环流，有效的将气流导入室内并带走热量，使构件存蓄足够的冷源，卵石墙体的蓄冷作用也在此发挥。夜晚若有风，对建筑热环境的维护更加有利，进一步“吹凉”建筑。与白天不同的是，屋面间层和地面间层的控制开关开启，在间层中不断流动的冷空气也能够进入室内并带走建筑构件大量热，若有风夜晚，门窗开启加强通风，效果更加有利。

在冬季的白天，南向的卵石墙体会吸收太阳热量，屋顶的空气间层是水平的，也会接受大量的太阳辐射，在建筑室内的周边形成了温度的“保护层”，把建筑变成了温室。空气间层内部是一个大热源不断为建筑室内供给热量，并将控制开关全部关闭阻挡寒风侵入。地面板下部为蓄热性能很好的卵石墙体，能够将土壤中热量存蓄提供给室内。另外，屋面吸收大量热，间层空气被加热，拔风区域热空气形成环流，屋面板内部与建筑地面板内部同样形成环流，由墙体间层、屋面间层和地面间层形成的空腔就是整个建筑的“暖炉”。，是建筑的保温阻尼。

在冬季的夜晚，微气候调节系统作用主要是缓冲与阻隔。由于墙体蓄热性能好，白天所获取的热量被保存在墙体与构建之中，被阳光辐射加热了的空气间层缓慢向室内散热，提供室内外的温差的良好缓冲。空气间层的热惰性大于混凝土等建筑材料，在建筑体的周边便形成了无形的隔膜减少建筑内部的热损失。

参考文献：

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[2] 廖小华.绿色建筑住宅设计研究[J].城市建设理论研究（电子版），2012，（8）.

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