生物气候建筑设计方法研究

陈纪定(通渭正泰建筑安装工程有限责任公司，743399)

生物气候建筑设计方法研究

陈纪定
(通渭正泰建筑安装工程有限责任公司，743399)

以生物气候建筑设计的概念和过程作为基础，将舒适条件的严谨性和设计建议的有效性作为参考条件，对温湿图、舒适三角形以及生物气候列表等当前三种主要的设计方法模型进行比较，解析气候、舒适与建筑之间的内在联系。本文主要讨论的是关于生物气候建筑设计方法的研究。

生物气候设计方法；建筑理念；热舒适

建筑是人类活动展开的空间载体，为人们提供舒适、安全和健康的物理环境和适宜的审美、功能是其必须承担的责任。在工业革命开始之前，对于舒适环境的塑造只能依靠建筑本身的巧妙安排。二十世纪中期以后，人工调节技术开始普及，室内空间舒适度的调节问题开始托付给机械设备和暖通设计师，建筑师也不再将气候条件作为建筑设计的制约因素，建筑设计开始逐渐成为一项重视视觉创造的单纯行动。而随着对于气候资源和建筑本身自我调节能力的忽视，对于机械设备的过度依赖，传统的能源结构模式开始被打破，能源危机、环境恶化问题开始逐步显现。[1]

从历史发展的角度来看，我国在生物气候建筑设计具有比较高的可行性，特别是中国处在一个经济高速发展的阶段，既要金山银山，也要绿水青山，利用生物气候建筑设计的方法，结合我国的地域气候条件，通过生物气候建筑调节室内温湿度，减少能源消耗，降低环境负荷，为广大居民创造一个健康舒适的环境。一、生物气候建筑的概念

生物气候学是研究地域的气候特征与其生物活动规律之间关系的交叉学科。生物气候建筑主要集中于研究气候与人的关系，探讨人如何适应气候变化的规律，达到自身满意的环境需求，建筑就如同人类空间活动的载体和人类的第三层“衣服”，是帮助人类适应气候最主要的支撑点。生物气候设计主要以太阳、风等自然要素作为能量的基本来源，通过对于空间、材料、布局等建筑设计要素进行合理安排，最大限度地实现室内环境的“自然调节”，对于不足之处，再用机械手段进行补充。[2]

二、热舒适理论

热舒适是指大多数人对客观热环境从生理与心理方面都达到满意的状态。分析某一热环境是否舒适有三个方面：①物理方面：根据人体活动所产生的热量与外界环境作用下穿衣人体的失热量之间的热平衡关系，分析环境对人体舒适的影响及满足人体舒适的条件。②生理方面：研究人体对冷热应力的生理反应如皮肤温度、皮肤湿度、排汗率、血压、体温等并利用生理反应区分环境的舒适程度。③心理方面：分析人在热环境中的主观感觉，用心理学方法区分环境的冷热与舒适程度。由于影响人体热舒适的因素与条件十分复杂，从20年代起经过大量的实验研究，综合不同因素的相互作用，已陆续提出若干评价热舒适的指标与热舒适范围。[3]

热舒适度是生物气候分析的起点和设计目标，通过热舒适度的纽带作用，与气候条件建筑设计三者联系起来，构建技术与设计的桥梁，而对于热舒适度和建筑设计的研究分析，构成了生物气候建筑研究的历史。

三、生物气候设计的过程

与常规的建筑设计，建筑师依据功能和美学原则进行设计，不纳入建筑设计自身的气候调节能力作为参考的方式不同，生物气候设计，需要在设计开展前期阶段，对场地环境、当地的气候条件进行分析，并确定室内开展活动的舒适条件。将外界既定的气候环境条件与满足舒适需求的条件相结合，明确哪些气候因素在何时会造成什么不同的影响。通过分析与比较，揭示了气候资源与建筑设计之间“用”与“防”之间的关系，建筑师在进行建筑设计的时候，加入更多人性化的设计，依据当地的气候因素、经济、文化等，把握好对于舒适条件界定的严谨性和设计建议的有效性的利用，为建筑师提供良好的帮助，创造出能够对地域气候做出响应的建筑。[4]

四、生物气候设计的方法模型

对于生物气候建筑设计的研究，已经有众多学者从不同的角度和方向，采用不同的模型，针对气候—热舒适—建筑变量的相互关系，将气象数据分析、界定舒适条件和提出设计对策联系到一起进行研究，形成了丰富的理论研究成果。

建筑生物气候图以人体热舒适的温湿度范围为核心，对给定地点的气候特征进行分析，并表达在温湿图上，温湿图以空气温度和相对湿度为坐标轴，同时结合风速、太阳辐射等气候变量。在生物气候图对于明确气候条件与舒适范围间差异的基础上，利用气候资源利用潜力确定需要采取的建筑设计策略，将气候、舒适与建筑的关系直观地表现出来。[5]

舒适三角形是在热舒适区域的确定上考虑不同活动类型，针对室外的典型气候变化，获得室内舒适所需的生物气候设计策略。被动式建筑由于存在比较大的温度变动，所以在进行生物气候建筑设计时，关于温度波动和舒适度的关系显得尤为重要，因此要将平均温度代替湿度纳入气候分析中去，用于界定一天的温度变化。

生物气候列表是针对建筑设计的草图、设计发展、构件设计三个普遍阶段提出的一种生物气候设计模型，同时引入马霍尼表，用来分析气候特征，并从中获得设计指标，应用于对布局、形状、朝向等建筑设计特征的初步描绘。采用干球温度、相对湿度、降水和风力等4项参数的马霍尼气候模型，对不同的年平均温度和相对湿度范围界定出了24种舒适区，建筑师的设计提供了更有针对性的建议。

总结：

目前，关于建筑性能目标与实际的建筑之间还存在一定的差距，生物气候设计过程的链条还有待于进一步完善，但是随着科学技术的不断发展，通过初期的方案设计提供严谨而简明的舒适条件，进行具体有效的设计建议，通过计算机的性能模拟和辅助设计软件来实现，逐步建立起更加科学、和谐和有效的生物气候设计方法。

[1]杨豪中,徐娅. 建筑景观与气候的共生——生物气候学建筑景观设计[J]. 工业建筑,2009,08:34-37.

[2]蔺宝钢,徐娅,胡仁锋. 生态脆弱区的生物气候学建筑景观设计——河西走廊古浪地区景观规划[J]. 西安建筑科技大学学报(自然科学版),2009,04:531-536.

[3]赵继龙,刘甦,唐一峰. 生物气候建筑的跨专业整合设计[J]. 山东建筑大学学报,2011,01:71-75.

[4]徐娅,蔺宝钢. 建筑与气候的共生——城市的可持续性和生物气候学设计[J].四川建筑科学研究,2010,04:271-274.

[5]白鲁建,黄睿洁,宋冰,杨柳. 浅谈当前建筑气候分析中存在的问题及应用前景[J]. 建筑节能,2015,03:73-75.

TU7

B

1007-6344（2016）04-0066-01