寒冷地区住宅建筑适应性分析

程海山

关键词：寒冷地区;住宅建筑;适应性;节能

从建筑环境气候的本质出发，在满足人们舒适性的前提下，创造舒适宜人的居住环境。为此，环境保护、资源利用、人与自然和谐共处具有重要意义。多年来，住宅建筑在我国建筑总量中占有很大比重，其中寒冷地区住宅建筑的采暖能耗更为突出，从气候环境的角度深入地探讨寒冷地区住宅建筑的适应性问题，成为当今建筑设计的研究热点。本文对寒冷地区居住建筑气候适应性设计策略进行了探讨和总结，为寒冷地区住宅建筑的设计提供一定参考。

1寒冷地区气候特征分析

寒区主要包括华北、新疆、西藏南部和东北地区南部。覆盖范围包括冬季长、干冷、年日温差大的寒冷地区。中国寒冷地区的城市分布广泛，黑龙江省、吉林省、辽宁省和内蒙古自治区东北地区都符合寒冷城市的特点。由于地理特征和海拔高度的巨大差异，每个地区都有冬天，但气候特征不同。本文主要以东北地区为例。东北地区属于温带季风气候，是我国纬度最高的地区。冬天寒冷干燥、漫长，东北地区月平均气温-8℃～-28℃，大部分地区低于-18℃。代表城市有沈阳、哈尔滨、长春等。

2寒冷地区住宅建筑设计现状

由于寒冷地区冬季气温较低，特别是东北地区，气温零度以下大约会持续4个多月。因此，在住宅建筑的形式设计中，必须考虑建筑外围结构的抗寒能力和建筑本身的保温能力。在传统的建筑设计中，经常采用厚墙、小窗户、封闭阳台等设计手法，考虑最大限度地利用室外阳光。但是，在寒冷地区的建筑设计实践工作中，设计师过分追求建筑的审美和采光效果，很多人直接照搬南方建筑的设计方法，以牺牲建筑体型系数为代价，增加建筑的散热量，大大降低了建筑物的保温效果，只为追求建筑通透性。大面积开窗也成为建筑保温的薄弱环节，而阳台作为室内外的缓冲空间并没有考虑到抗寒性的要求。因此，要使室内温度舒适，必须消耗大量的能量。这种建筑设计偏离了寒冷地区建筑的主要原则，不符合现代建筑的节能环保要求。然而，建筑景观和建筑周边环境对建筑的整体审美效果和使用功能起着很大的作用。建筑环境的设计应严格遵循当地的地理环境和气候特点。但有些建筑设计中使用大面积绿地或室外池塘，冬季过后这些绿地和池塘将被废弃，甚至成为潜在的污染源，近半年内无法利用，造成土地资源严重浪费。

3寒冷地区住宅建筑适应性设计策略

受特定的地理环境和民俗文化的影响，世界各地传统建筑的施工技术和形式差异很大，但其核心原则是一样的，即根据当地气候条件，对日照、风力等不利气候因素提出解决方案，使建筑适应当地气候，满足人们舒适的居住环境。在充分利用自然环境特点和当地气候资源的同时，提高建筑舒适度，使建筑更加舒适、节能。

在建筑设计中，按照规划设计、建筑单体设计、建筑围护结构设计、建筑结构设计的要求，设计阶段是从宏观到中观再到微观的逐步过渡。建筑场地规划设计是影响和改善室外小气候环境的重要阶段，它也是建筑设计中最重要的阶段之一，对后期的设计具有指导作用。如果在后期考虑和补偿建筑小气候的适应性，很容易陷入技术和材料的局限，可能付出更高的成本，很难取得更好的效果。因此，有必要仔细分析建筑物的位置。从小气候角度分析，场地在设计前一定要局限。在选址时，首要考虑的是场地的小气候是否适合建筑物未来的使用和发展。从这个角度出发，深入分析和探讨区位与周边自然环境、城市环境的关系，并对当前具体的环境特征和基本需求进行预评价。不仅要提供充足的阳光和活動空间，还要改善场地的气候，为居住区提供“透气空间”。在小气候控制过程中，居住区的选址设计是首要考虑的问题。这一阶段的设计将直接影响到室内外小气候的舒适性和健康性，特别是在寒冷地区的居住建筑中，供暖需求是主要问题。

3.1建绷向

日照和通风是影响建筑物朝向的两个主要因素。

1）建筑朝向和太阳辐射是影响建筑朝向最重要的小气候因素。10：00～14：00太阳辐射量占太阳总辐射量的60%。因此，建筑布局应根据区域气象资料选择最佳方向，能有效提高太阳辐射利用率，提高室内舒适度，降低采暖能耗。建筑的布局和朝向也非常接近。

2）建筑朝向和夏季通风，室内小气候环境的舒适性很大程度取决于通风效率。一般来说，斜风吹进房间的通风效果比迎面风吹进房间的通风效果要好，以45度入射角进入建筑物的风使室内风速降低了15%～20%，但平均风速较大，室内空气分布较好。当风斜吹进房间时，虽然会影响室内风速和气流，但屋后涡流面积大大减小，通风效果覆盖面积较大。

3.2建筑形态

从微气候的角度看，要体现建筑内部空间的组合。通常采用有利于采光和通风的建筑形式来提高建筑物的小气候适应性。

1）有利于采光的建筑形式。使更多的建筑面积靠近外墙，获得更多的自然采光。建筑形式可以设计成一系列的拉伸条形，条带平面之间的间距不应太小，避免屏蔽。

2）自遮挡较少的建筑形式。建筑物内部阴影的位置和大小在不同季节有所不同。

3）通风友好的建筑形式。其有利于减少风流、风差和建筑热损失。当风吹到建筑物上时，风速和风向就会改变。另外，当建筑物外墙转角由直角变为圆角时，可以消除涡流;建筑物墙顶的平滑过渡有利于风的传导和风力的分辨率;屋顶表面的粗糙度会影响冷风化分解成无数的小漩涡，从而降低风速，增加屋顶的加热面积。寒冷地区居住建筑的造型设计，必须考虑建筑小气候适应性原则。

3.3建筑技术

寒地地区住宅建筑为了达到最佳的生活温湿度，可以采用多种技术，如利用通风采暖设备对室内温度进行采暖、排出室内污浊空气和引入室外新鲜空气、采用科学的建筑结构等。形状及各种新型建筑材料（如墙体保温材料、型材等）。能源玻璃能在寒冷的气候中为人们提供更加温暖、舒适的居住空间。根据寒冷地区的气候特点，将适应性技术策略与上述技术相结合。能很好地协调建筑物的使用功能。在尽量减少资源消耗的前提下，保证建筑物的外部形态和使用功能，使建筑物具有良好的气候适应性，如使用高透光率的大窗户等。为了保持室内温度恒定，不消耗太多能源，可采用高科技真空玻璃和镀膜玻璃。对于大型建筑，采用双层送风节能幕墙技术可以有效利用阳光，使玻璃地板之间的空气能够被加热，并输送到室内空间，起到空调、通风等方面的作用。

3.4引入自然景观

在建筑设计过程中，充分利用自然景观，不仅可以使建筑设计融为一体，还可以通过科学的布局，使建筑达到防风、防寒的功能。常用的技术方法有：一是建筑群的布局设计要遵循寒冷地区的气候特点，科学布局，使建筑群内最外围的建筑形成一道天然的防风、防寒屏障，避免寒流入侵;二是最大限度地降低建筑物的体型系数，减少建筑物对环境的分散。热面积可以减少外围结构的热损失;三是室内设计多采用过渡性空间方案，如大厅、阳台、屋顶花园等作为室内外的热缓冲区，以减少外部环境对室内的影响，达到趋利避害的目的。

4结论

建筑物的设计有地区差异。在实际工作中，应根据当地的地理位置、气候特点等因素进行科学设计。面对当前建筑设计工作中存在的各种问题，可以采取适应性的技术策略，充分发挥其主观能动性，使设计方案更加科学合理，服务于当地的经济建设和人民生活。通过对自然景观的合理规划，将人性化的设计理念与环境特征很好地结合起来，可以显著改善居住建筑的局部环境气候。在寒冷地区的建筑设计中，应充分考虑了当地冬季的温度变化规律和冬季的持续时间。在了解冬季主要风向的基础上，利用当地地形特点，在空间上修建阶梯状的风道，使风力随距离的增加而减小。同时，建筑师将建筑单元科学地结合起来，达到局部范围缩小的目的，在内部形成自然风障，整体上通过分散布置形成风潮通道，从而提高了建筑的环境适应性。