建筑设计融入当地气候与生态环境研究孙昕

建筑设计融入当地气候与生态环境研究孙昕

孙昕

中核新能核工业工程有限责任公司山西太原030012

摘要：任何一个建筑都要以其独有的人文、地貌以及环境得以存在，在进行建筑设计时，将建筑与自然有机的结合起来，达到和谐统一，是现代建筑的主旋律。本文在介绍生态气候建筑设计原理的基础上，分析了生态气候建筑设计策略，探讨了建筑设计节能造型方法，以为追求建筑、人与自然的和谐共存提供借鉴。

关键词：建筑设计；当地气候；生态环境；融合

长期以来，经过不断的探索、发现以及前人的总结，很多建筑学者了解到地理气候是影响地域建筑与人类文明的首要因素，建筑结合地方气候是很重要的，并且对于二者间的结合，其进行不断的创新变化，在发展、摸索中进步与成长。

1生态气候建筑设计原理

1.1环境、气候与建筑

与建筑相关的环境，既包括自然环境，又包括人工建成的环境。自然环境由日照、山脉、丘陵、水体（河流、湖泊、湿地）、岩石、土壤、树木、植物构成；人工建成的环境由建筑物、给排水系统、交通基础、电力系统构成。

气候表示一定地区大气过程的长期规律性，气候是由该地区的太阳辐射、大气环境、地理纬度、海拔高度、地形地貌相互作用形成的。通常，人们把气候划分为湿热气候、干热气候、温和气候、寒冷气候四种类型。进行建筑设计时，必须充分各种气候因素，包括空气温度、空气温度、风、降水量、降水强度，并尽可能减少建筑对于气候不利的反作用（如热岛效应）。

1.2基于乡土建筑和生态节能的建筑设计理论

对于建筑设计来说，生态气候的建筑设计就是打破原先的建筑与自然之间对峙的局面，将二者有机的结合起来，达到和谐统一。基于乡土建筑和生态节能的建筑设计理论是基于适应当地的地域自然环境的设计原理和方法，是相对来说是最低能耗的一种设计。因为在各种建筑过程中，这种比较被动式的建筑更有利于综合的运用，更容易系统化，更容易达到与气候结合的目的。这样的建筑设计能够最大限度的利用资源，把建筑和空间资源达到统一，相互协调。

生态气候建筑的原理很简单，就是充分利用地方的气候以及当地的自然资源，可以的话再加上乡土建筑和自然主义美学观、价值观、理论观作为思想基础，并且充分的贯彻落实节能减排，低碳环保。其中关于结合了当地气候的建筑，应用到的原理也有很多，其中可持续发展就是其中最主要的一个理念，要形成冬暖夏凉的局面和功能。对于结合气候的建筑来说，在我国发展还不是很成熟，需要根据一些标准来进行设计，设计出因地制宜的优秀建筑，尽可能力求发展创新，提高楼层的居住舒适度，也提高环保水平，实现真正的可持续发展。

2生态气候建筑设计策略

2.1结合生态环境

生态气候建筑条件不同，选择的策略也不同。生态气候建筑设计一定要考虑当地的气候和生态环境，包括建筑方向、海拔地势等，如有些方向适合人类居住，例如我们所说的“朝阳”面。准确应用好气候条件，才能更好的实现建筑的优化。

同时，我们要建立的是一种结合生态环境的优质的、可持续发展的建筑类型，不能改变初衷，不能有害于当地环境，要充分做到与大自然结合进行建造，从而达到共生和谐。因此，建筑的前提一定是对生态有益，至少不能对环境产生破坏，任何以破坏环境为代价的建筑都不能实施。

2.2自然通风

自然通风主要包括庭院通风、通风竖井等。其中，庭院的通风比其他的建筑要讲究一些，一定要注意不仅仅要布置盆景等，还要利用水蒸气蒸发等方法来改善气温，加速空气的流通速度，进而实现冬暖夏凉，气候宜人。通风竖井的建立实际上就是为了能够将污浊的空气及时排放出去，让新鲜的空气可以进入建筑的内部，从而可以使空气更加清新。如，在自然通风方式上，建筑设计时，朝阳面都会有一定的开口，这样有利于保证空气的质量清新。

2.3可调节变化

可调节变化的建筑空间策略主要指，季节冷暖的变化和昼夜交替等发生温度波动的时候，要求气候建筑空间可以调节环境微气候，使得建筑空间随着季节的变化而变化，就像人的血管一样。

3建筑设计节能造型方法

3.1低建筑体型系数

对于同样的物体而言，体积越大，在相对时间里散热越多。对于建筑来说也是如此，建筑体形系数（建筑体形系数=建筑外表皮面积/建筑体积）越大，建筑外表暴露面积越大，建筑散热越快。可见，低体型系数是影响生态气候建筑热工性能的一个重要因素。所以说，无论从空间布局与造型处理，还是构造与材料的运用上，在设计建筑时，都应当适当缩小建筑体形系数，尤其在寒冷地区建筑的体积系数越小越有利于保温。此外，圆柱形与方形是最节能降耗的建筑体型。

3.2选择节能材料

据研究显示，在相同气候条件下，国内建筑外墙传热系数比国外建筑高4～5倍，屋顶传热系数比国外高2.5～5.5倍，窗户传热系数比国外高1.5～2.2倍[1]。为此，建筑师应当选择选择节能环保的建筑材料来建造楼房，以有效降低建筑的传热系数。如复合墙体由安装层、结合层、保温层、保护层、装饰层等5层材料复合构成，墙体热容量大；硅气凝胶特种玻璃保温性质比同等厚度的泡沫塑料高出4倍，且轻质、透明、坚硬，是建筑设计可以选择的较优质的节能材料。

3.3可再生能源供热制冷

据研究，在建筑能耗中，供热制冷能耗占总量的三分之一。因此，建筑师必须尽可能运用可再生能源进行建筑的供热制冷。具体的，可选择地热热泵进行建筑供热制冷，地热热泵夏季代替空调，以地下水作夏季制冷的冷源，把建筑物室内的热量取出，释放到地下水或土壤中；冬季取代锅炉，从浅表地层中取出地热作冬季供热的热源，通过深埋在建筑四周的管道系统与建筑内部进行热交换。地热热泵与电供暖相比可节约70%的能耗，与锅炉相比则提高了75%的效率，且在运行过程中不产生任何污染，应用范围广，使用寿命长，可长达50年[2]。此外，在日照时间允许的地区，建筑师还可以采用太阳能采暖系统与太阳能吸收式制冷空调为建筑供热制冷。

3.4立体绿化

绿化有利于空气的净化，有利于微气候条件，还有很好的保温隔热效果，可以降低城市的热岛效应，有效解决建筑外表皮夏季隔热和冬季得热。从生态角度给绿化注入了深层的含义，所以说绿化还是特别重要的。然而，现在城市地面几乎都被沥青、混凝土覆盖，绿地面积不断被压缩。因此，建筑师必须善于追求立体绿化。在高层建筑屋顶上，建筑师应当大胆设计绿色屋顶，在屋顶培养、种植绿色植物，以净化大气，减轻热岛效应，并起到保温、隔热效果。如意大利建筑师米歇尔?布鲁内洛设计的“垂直森林”是世界上第一对绿色公寓，春天绿意青葱，夏季为用户遮挡阳光，秋天五彩斑斓，为用户营造了良好的建筑室外微气候，减少了建筑与室外环境的热交换，而且有效地增加了空气中的湿度，吸收了二氧化碳与PM2.5颗粒，产生了大量富含负离子的新鲜氧气。

3.5生态节能

生态节能就是能够合理利用可再生资源，而不依赖于那些耗能的设备和产品。生态节能包含很多细节，涉及到很多方面，包括在某些方面实现独立，在细节的构造上采取措施等，尽量做到完善，以改善建筑的热环境，实现微气候建构。

4结语

综上所述，绿色、环保、可持续发展是建筑业发展的时代主流。在进行建筑设计时，我们应当贯彻可持续发展的设计原理，遵循生态节能与环保的设计指导理念，充分融入现场的气候与生态环境，减少建筑能耗与污染，真正做到建筑与自然结合，最大化的实现人类适宜居住的建筑环境。

参考文献

[1]刘锐.基于人与自然协调的广州旧城滨水地区设计研究[D].华南理工大学，2017.

[2]王亭皓.建筑设计融入当地气候与生态环境研究[J].江西建材，2019（2）：101+103.

作者简介：孙昕，女，汉族，1992年08月生，陕西西安人，2015年毕业于西安建筑科技大学，学士学位，助理工程师，主要从事建筑设计等方向的工作与研究。