室内环境与气候

室内环境与气候 王利端1      狄育慧1      刘颖2 (1. 西安大学 环境与化学工程学院，陕西 西安 710048 2. 西安市西部抗震研究院,陕西 西安 710054; ) 摘要：为了解决频繁出现的空调病以及人们对热舒适的更高要求和达到节能的目的，本文就建筑结合地域特色进行了分析，利用建筑与地域特色的结合来更多的使用可再生能源以提高室内的舒适性。 关键词：地域特色 气候特征 热舒适 节能 引言 随着人们生活生活水平的提高，室内环境的舒适性越来越受到关注，由此引来了提高室内舒适性技术及设备的大量研究及生产应用。由于这些设备的使用，无论是人们的居住环境、工作环境以及娱乐环境等都得到了很大的改善，但此时另一个警钟又在人们头上敲响：温室效应及能源告急。这不由得让人们重新审视这些设备的应用。据统计，建筑能耗占总能耗的30%－40%，而用于改善舒适性的空调能耗又占建筑能耗的60%－70%。[1] 在此情况下，将建筑与地域特色结合起来，不仅能利用自然来辅助改善室内环境，而且更重要的是能够达到节能的目的。 1 国内外对建筑与气候的研究现状 现代经济的发展和科学技术的进步，使得人类可以用机械空调来改善生活和工作环境，这自然是人类的幸运，但这种违背气候环境的高能耗建筑使我们付出了巨大的经济和能源代价，同时增加了生态环境的污染，也在很大程度上使居者和自然环境人为地分离。为了克服现行建筑模式对人的的负面影响，注重建筑与地区气候相结合的思想，并将考虑地方气候特点的设计作为一项基本方法，这是一种按人体舒适要求和气候条件来进行建筑设计的系统方法，即根据当地气候特征运用建筑物理的原理，合理组织各种建筑因素。 关于建筑的地域特征，何镜堂教授说过说过这样的话：“建筑是一个地区的产物，世界上是没有抽象的建筑，只有具体的地区建筑，它总是扎根于具体的环境之中，受到所在地区的地理气候条件的影响，受具体的地形条件、自然条件以及地形地貌和城市已有的建筑地段环境所制约。”从广义上来讲，建筑首先受地理气候、区域环境；从狭义上来讲，建筑的地域性主要是指建筑地段的具体地形、地貌条件和城市周围的建筑环境；建筑的地域性还表现在地区的历史、人文环境之中。这就需要建筑在设计时注意采用与地区相适应的技术条件手段，再结合功能，进行整合，优选。 2 国内典型气候与建筑室内环境 2.1 严寒地区 这种气候下典型的建筑有内蒙古的蒙古包和西藏的碉房。 内蒙古的气候变化骤烈，冬季气温低且风沙大，日照烈。草原上传统的居住形式是可移动的膜式住宅-蒙古包，一方面是由于草原上缺少树木、石块、砖瓦等建筑材料，却有着丰富的动物皮毛以及皮毛做成的毛毡，蒙古包用羊皮覆盖，以枝条做骨架，构造很简单。另一方面蒙古包便于拆装和携带，适合牧民逐水草而居的游牧生活方式。圆形建筑平面的散热面积小，也有利于抵抗风沙。 西藏海拔高，气候变化骤烈，日夜温差大，冬季寒冷，太阳辐射强。加上气候干燥，雨量少，植被短缺，故采用以石块作为主要建筑材料，形成外石墙，内为密梁木楼层的楼房。具名多依山而建，平屋顶、厚墙、窗小窗墙比不到20%封闭式天井或院落，以便防风、保温和减弱日晒。 2.2 寒冷地区 北京冬季寒冷、干燥，风沙较大，夏季又偏热。四合院内可创造较舒适的微气候。具体来说，房屋由垣墙包绕，对外不开敞，面向内院，一般不用楼房，主要居室朝南，在南向开大窗，北向只开小高窗。有适当的挑檐，冬季可获得较多日照，夏季又可遮阳。庭院面积较大，院内栽植花木，摆设鱼缸鸟笼，形成安静闲适的居住环境。实践证明，这种布局在防风沙和防噪音干扰等方面比较理想，至今人们也乐于居住。 陕西、河南阳关充足，干旱少雨，木材资源缺乏，地形上沟壑纵横交错，而且黄土高原土质好，地下水位低。窑洞利用土层保温蓄热，改善室内热环境。也就是说窑洞建筑的主要优点来自土壤的热工性质，厚重的土层所起的绝热作用使其温升很低，温度波动在土壤中仅有一定的深度，在此深度以外就无波动影响。陕北的沿崖窑洞利用山地地形，效果更好。窑洞不仅有适合人、畜居住的冬暖夏凉条件，还是一个良好的天然冷藏库。但另一方面，不良的通风也造成了窑洞内湿度大和空气污浊。 2.3 夏热东冷地区 吐鲁番是典型的温带干旱气候，夏季酷热、干燥，吹热风，冬季较寒冷。降水量少，降水变量大，有少量冬雪，同时日照率高，云量少，气温变化急剧，年温差大。马厩围成封闭的院落。这种内院式的密集组群布局，保温隔热，土墙厚，少开窗，开小窗。多设地下室并设置“风兜”，盛夏穴地而居“凉房”。 四川盆地多是山地丘陵，住宅为适应地形，发展为多种方式。其特点是灵活自由，经济便利。由于盆地炎热多雨，阴雾潮湿，因此，与许多地区封闭禁锢的形式相反，比较开敞外露，外廊众多，深出檐，开大窗，给人以舒适轻巧的感觉。 2.4 夏热冬暖地区 广州西关大屋 广东地处亚热带，气候炎热，湿度大，雨量充沛，多台风。广州的高温天气时间长，从前没有电风扇和空调，西关大屋的设计十分周到，采用整齐封闭的外墙以减少太阳辐射，也能防火和保持私密性。建筑利用起伏的坡屋面、小庭院、天井、敞厅、青云巷、天窗、高侧窗、梳木条、各种通透的门窗来组织自然通风如角门、趟拢和大门，在炎炎夏日中显得格外阴凉。规模大的西关大屋还带有园林、戏台等，富有特色的传统居民。 岭南骑楼 岭南温热气候在一年之中“热长、冷短、风大、雨多”，所以建筑的隔热、遮阳、通风、避湿、防台风的要求和处理，就形成了其建筑的特点。骑楼这种南方地区较常见的商住建筑一般为两至三层，第一层正面为柱廊，所有建筑用柱廊串联起来，就构成了公共的人行交通通道。骑楼的下面为商铺，上面为住宅，住宅向外突出，跨越人行步道，为顾客遮阳避雨，收到“暑行不汗身，雨行不濡覆”的效果。建筑的通风、采光、给排水、交通依靠天井、厅堂和廊道解决。高墙窄巷使大部分地方处于建筑阴影区，深幽的天井有良好的抽风作用，开敞的廊道也有利于通风除湿。这种高建筑密度的布局手法看似不佳，实际上对于当地域候具有很强的适应性。 2.5 温和地区 西双版纳“干阑” 云南西双版纳属于亚热带气候，常年气温高，年降雨量大。居住于此的傣族居民为适应当地潮湿多雨的气候条件，就地取材，用竹木建造了干阑是住宅，底层架空，四周无墙，只有几排柱子支撑上面的重量，木或竹的楼面留缝，使较凉的空气从底层透入。设凉台，屋顶坡度较大，多采用“歇山式”以利屋顶通风，飘檐较远，重檐的形式有利用遮阳、防雨。平面呈四方块，中央部分终日处于阴影区内，较为阴凉，为族人议事、婚丧行礼及其他公共性活动用。 云南彝族“一颗印” 云南高原地区四季如春，冬温夏凉，干湿季分明，日照较强，多雾且有雷暴。住宅空间像凹斗，便于通风，尤其是内院起着通风、采光和排水的作用。墙厚夯筑或土坯、瓦重筒板瓦，外墙很少开窗。由于当地春季风大，这样处理有利于防风避寒。其布局十分紧凑，常见形式为“三间两耳”，即正房三间，东西厢房各两间，组合成高度和宽度都相近的房形院落，因其平面和外观酷似一颗方正的印章，故名“一颗印”。 除了以上结合气候特点的传统民居外，我国比较典型的民居还有广州“竹筒屋”、客家“围龙屋”、潮汕“四点金”和“爬狮”，三间两廊、开平碉楼、水乡水棚、粤中明字屋“单佩剑、闽南土楼等。 3.室内热舒适   相对于建筑周围的自然环境，人们更注重于室内环境。人们对所处的室内环境是否满意，很大一部分取决于人们主观上即心理上对所处的环境的冷暖是否感到舒适，即人们通过各种手段及设备去追求的热舒适。 建筑热舒适环境取决于四个主要环境参数：室内空气温度及其在空间中的分布以及其随时间的变化、空气的相对湿度、气流速度、围护结构的平均辐射温度。[2] 室内热环境受室外气候的影响，在构成室外气候的因素中，太阳辐射对室内气候的影响起着决定性的作用。如何有效地调节和利用太阳辐射，是改善室内环境品质的关键所在。太阳辐射主要是通过建筑围护结构对室内环境产生影响，其中也包括各种形式的窗口。因此，建筑外围护结构的设计就成了调节和利用太阳辐射的技术手段。在冬季利用太阳辐射所产生的热量，对提高室内温度，减少冬季的供暖负荷是有利的；但另一方面，在夏季进入室内的太阳辐射又会引起室内过热及空调冷负荷的增加。因此，在建筑设计时，应在从分掌握太阳运行规律的基础上，根据建筑所处的地理条件，通过围护结构合理的构造设计，趋利避害，达到有效调节和利用太阳辐射，改善室内热舒适度，提高室内环境品质。[3]  经济发展，生活水平提高，居住环境的热舒适问题正成为人们所关注的热点，追求热舒适的愿望越来越强烈。然而，完全稳定的热舒适，只有采用充分空调设备的房间才能完成。对于大量性建筑，按舒适要求来规定室内热环境标准是不恰当的。因为，所有房间中都采用完善的空调设备，不仅经济上不现实，对环境有害；而且从生理上，人们长期处于几乎稳定的室内环境中，也降低了人体对环境变化的适应能力，不利健康。人的适应能力是很强的，不如在较寒冷的环境中，如果适当加穿衣服，很多人会对环境感到基本满意。在建筑中，充分利用可再生能源，做好维护结构的保温、隔热和房间的自然通风是改善环境的重要方面。人在自然黄环境中更容易达到舒适。适应自然，节约能源是可持续发展的需要。[4] 4.结论与展望 我国幅员辽阔，从南沙群岛到黑龙江漠河，南北纬度相差接近50℃，为了便于比较，一般采用同一温度标准划分四季，我国四季的分配可以概括为：北方冬长，南方夏长，春秋短处，秋季最短。 据统计，我国大部分地区春秋季加起来也只有100～130d左右，只有一个夏季或一个冬季的长短。[5] 由此，我们可以看出地理环境与气候对建筑有很大的影响，对建筑的室内环境也有较大的影响。所以，在能源日益紧张以及人们对室内热舒适要求越来越高的今天，从分考虑各地的气候特色来实际建筑的围护结构，不仅可以达到节能的目的，也能使人们得到基本的舒适感。 参考文献 [1] 赵军，建筑节能热舒适的发展现状,洁净与空调技术[J],2009,99 [2] 史小兵，建筑室内环境及人体热舒适研究，河北能源职业技术学院院报[D],2008,3 [3] 李积权，利用气候资源提高室内环境品质，福建工程学院院报[D]，2004,12 [4],[5] 毛建西，建筑节能应与地区气候结合，四川建筑科学研究[J],2005,2 文档已经阅读完毕，请返回上一页！