Mahoney列表法在节能设计中的应用研究——以上海气候为例

夏博+赵敬源

摘 要：Mahoney列表法是一種建筑外部环境的科学分析方法，通过一系列表格分析，得出针对当地气候的建筑设计策略。为了研究Mahoney列表法在建筑建筑节能设计中的应用，本文以上海为例，利用Mahoney列表法结合上海的气象资料对上海的建筑进行了研究，并提出了一系列适合上海气候特征的节能设计策略。并根据上海的气候特征和人们的生活特点，对Mahoney列表法提出的策略的局限性进行了分析。

关键词：Mahoney列表法；上海；建筑节能设计

中图分类号：TU111.3 文献标识码：A

前言

Mahoney列表法是由伦敦热带建筑研究协会与英国发展部根据外部气候环境提出的一种建筑分析和设计方法。它的提出是基于建筑设计的三个阶段：建筑构思阶段、方案设计阶段和建筑细部设计。为了把这三个阶段的设计与当地气候系统的联系起来，Mahoney方法是通过一系列表格分析，把当地气候与建筑的设计联系起来，最后得出针对当地气候的建筑被动式的节能设计方法，因而这种方法被称为“Mahoney列表法”。对于人体热舒适的分析中，Mahoney列表法采用了有效温度法（SET）。Mahoney列表法通过四个阶段的分析：外部环境数据分析、热舒适分析、环境指标分析和设计方法建议，把当地的外部气候与具体的建筑节能设计策略联系起来。

为了研究Mahoney列表法在建筑节能设计中的应用，以及研究气候和当地建筑节能设计之间的关系，提出适合当地气候特征的建筑节能设计策略，本文以上海为例，利用Mahoney列表法来分析的上海气候与上海建筑节能设计策略之间的联系。

1.上海气象数据分析

Mahoney列表法主要分析气象数据中的以下几个参数：全年温度、湿度和降水。本文研究的气象数据来自于《中国建筑热环境分析专用气象数据集》（由中国建筑工业出版社出版，其中的气象参数完全来自于当地气象台多年的观测数据），因而数据保证真实可靠。本文首先利用气象数据对上海室外环境的气候条件进行了分析分析，分析结果见表1。

表1中的AMT表示年平均温度：AMT=（年最高温度+年最低温度）/2；AMR表示年温度波动：AMR=年最高温度-年最低温度。表1中的湿度类别是根据当月的平均相对湿度来定义的：当平均相对湿度小于30%时为湿度类别为1；相对湿度30%-50%时湿度类别为2；相对湿度50%-70%是湿度类别为3；相对湿度大于70%时为湿度类别为4。

2.热舒适分析

由于人们具有较强的对气候的适应性，因而Mahoney方法根据不同的温度、湿度参数确定了不同的气候类型区，每个气候类型区的人体舒适参数都是不同的，从而反映人对气候的适应性。人们对气候的适应性最要体现在对温度和湿度的适应，因而Mahoney方法通过平均温度值AMT的高低来划分不同的温度范围，其划分为三个温度范围：分别为大于等于20℃、15到20℃之间和小于15℃。同样根据湿度的不同分为四个范围，分别是：相对湿度在0到30%之间，30%到50%，50%到70%和大于70%。另外人们在白天和黑夜衣着、活动方式和新陈代谢量都存在差异，因而Mahoney方法分别对白天和夜间两个时间段限定了热舒适范围，见表2。

3.每个月的热舒适情况分析

根据每个月气象参数中白天和夜间的温度平均最大值和最小值与表2中的舒适指标相对比，来确定当月的热舒适情况，分别用H、C和N表示：

高于月平均舒适温度范围——H；

低于月平均舒适温度范围——C；

月平均舒适温度范围内——N

通过分析上海的气象参数，上海室外气候与建筑热舒适之间的关系如表3所示。

为了把室外气候与建筑的节能设计策略联系起来，Mahoney方法提出了一系列气候与建筑节能设计策略的对应关系，见表4。本文根据表4的判读依据和表3的气候分析结果，进行统计分析，结果见表5。

4.基于Mahoney列表的建筑节能设计策略

Mahoney建立了上海气候参数和建筑节能设计策略之间的关系，见表6。利用表5的分析结果，在表6中可以直接得到上海气候下的建筑节能设计策略。

5.结论

1） 上海的气候对室内环境的不利影响较大，因而要求建筑对不利的外部气候具有较高的控制能力。上海全年只有约为16.7%左右（表3）的室外气候能够保证是内环境是舒适的，也就是说上海全年只有16.7%的时间，建筑没有采暖或是制冷的要求，不需要消耗任何能源，室外气候可以保证室内环境的热舒适要求。

2） 上海的气候条件要求建筑节能设计中不仅要考虑炎热环境对建筑热舒适的影响，还要考虑寒冷环境对建筑的影响。上海全年海全年除了16.7%的时间，其他时间的室外环境都会对室内环境产生不利影响，必须依靠建筑的被动式手段或是消耗一定的能源来保证室内环境的舒适。其中炎热环境的时间大约占了33.3%，6月到9月之间，无论白天和夜晚始终处于热不舒适状态，对于这种炎热环境，表6中建议采用单侧布置房间，有利通风和轻质隔热屋面等设计策略；还有50%的时间建筑是处于寒冷环境下（图1），从11月到4月间均存在冷不舒适的状况，对于上海的寒冷环境表6中提出的空间开敞，但要防止冷、热风侵入等设计策略。通过这些被动的设计策略来减少建筑的能源消耗。

3） Mahoney列表法对上海气候分析中存在一定的局限性。Mahoney列表法来自于对炎热气候环境下建筑的热舒适研究，所以在上文对上海气候的分析中，比较真实地反映了夏季上海的热舒适情况。但是上海属于夏热冬冷地区，人们长期处于夏热冬冷环境下，不仅对夏季的炎热有一定的适应和耐受力，相对于居住于热带地区的人们，上海人对冬季的寒冷环境具有更强的耐受力，因而Mahoney列表法低估了上海人对寒冷环境的耐受力，因而对于上海冬季环境的评价可能存在一定的误差，上海实际的冷不舒适状况要小于50%。虽然上海居民对寒冷环境具有较好的耐受力，但是建筑的本质是为人们提供舒适的室内环境，所以对于上海建筑的节能设计同样需要注重冬季寒冷情况的处理。

[1] Ali Sayigh， A. Hamid Marafia， Thermal comfort and the development of bioclimatic concept in building design， Renewable and sustainable Energy， 2（1998）， P3-24

[2] 中国气象局气象信息中心资料室.清华大学建筑技术科学系著.中国建筑热环境分析专用气象数据集，北京：中国建筑工业出版社，2005

[3] D.A.麦金太尔著.龙惟定等译.室内气候.上海：上海科学技术出版社，1988