建筑设计与气候缓冲——一种空间层级的设计思路

作者简介

陈晓扬 东南大学建筑学院副教授、建筑设计及其理论专业博士、国家一级注册建筑师，从事建筑设计教学及实践，主要研究方向为建筑设计及其理论、绿色建筑等。 蔡苗苗 东南大学建筑学院硕士毕业，现就职于金地集团华中区域郑州地产公司。

内容简介

气候缓冲属于被动式设计或建筑气候学领域，与生物气候设计理论一脉相承。Victor Olgyay 首先提出了生物气候设计（bioclimatic design）的概念，David Pearson、布兰达·威尔、杨经文、查尔斯·柯里亚等都继续丰富了这一理论。杨经文分两个层面进行了归纳，“建筑因地方特定气候条件和季节变化而独特――温带的遮阳设计、寒带的紧凑形体、干热地区的蓄热体、湿热地区的充足通风。” “生物气候设计也指被动式设计……建筑朝向、材料选择、开口和遮阳让建筑理想地获得用以采光和得热的阳光，以及用以降温和通风的微风。”[8] 国外从20世纪50年代开始，已经进行了这方面的实践，积累了大量案例。但是也应看到，一些发达国家对建筑气候的标准设定往往过高，导致采取绿色技术的大量建筑其实不节能，对 此在案例学习中应审慎对待。 气候缓冲虽然是现代建筑中的重要概念，但在古代建筑中早已出现，并被广泛运用于建筑布局中，对建筑气候起到了一定的调节作用。如中国南方民居中大量存在的天井、冷巷、檐廊、架空层、骑楼灰空间等，均属于外部环境与内部房间之间的过渡空间（即热缓冲空间），通过自然通风组织、遮阳等方式，对内部空间的热环境起到了一定的缓冲调节作用，从而有效缓解了夏季潮湿闷热的气候环境。 国内近年来对建筑气候与节能越来越重视，出现了不少研究和实践者。宋晔皓较早在国内提出“生物气候缓冲层”的概念，它是指建筑与周围生态环境之间建立的缓冲区域，既可以防止室外恶劣气候对内部环境的影响，又可以对室内环境进行微气候调节[27]。他主张从聚落空间、建筑实体及建筑细部三个层次进行缓冲设计，部分理念体现在贵阳清控人居科技示范楼项目中（图1-17）。李钢提出了“建筑腔体”概念，建筑腔体即建筑采取适宜的空间体形、运用相应的技术措施，利用或辅助利用可再生能源来营造内部气候环境[28]。梅洪元结合寒冷地区的气候特点，对典型空间形态进行了优化策略总结[29]，并在寒地绿色生态示范建筑中体现。李保峰针对夏热冬冷地区气候特点，提出建筑表皮可变化设计的概念，以平衡夏季通风、隔热与冬季保温等各个季节的需求[30]。孟建民等在深圳信息职业技术学院科技楼设计中探讨了传统的“冷巷”空间在高层建筑中的应用策略[31]。 总的来说，生物气候设计的核心思想是：合理利用阳光、风、水、土壤和植物等环境资源，在规划、建筑空间、材料构造上采取措施，以实现良好微气候构建。建筑要实现减碳和节能的目的，首先要充分发挥被动式设计的潜力，而后再以主动式调节方法作为补充，而不是反向行之。赖特在1943 年设计的雅各布之家是早期现代建筑中运用被动式策略的典范（图1-18）。这个被称为“太阳能半圆形”的房屋北面是覆土坡，使其形体系数降低和免受冬季冷风吹袭。南面有大块窗户和厚重挑檐，这样冬季暖阳可照进屋内，而夏季阳光则被挑檐遮挡，南侧门窗较多又有利于通风。内部厚重的墙体和地板由于有较大热惯性而有利于保持室温。 善于应对干热气候的建筑师哈桑·法赛在埃及总统行宫的设计中，巧妙利用了风和水来调节室内气候，用传统的捕风塔引入气流，塔内设陶罐装置以加湿和冷却进入的空气（图1-19）[33]。气候缓冲在捕风塔的腔体内完成，该腔体和其他相连的腔体共同作用，实现预想的自然通风。查尔斯·柯里亚针对印度的气候特点，提出了“开敞空间”和“管式住宅”的概念。“开敞空间”强调庭院在建筑气候调节方面的重要性；“管式住宅”在住宅剖面设计中置入烟囱状的通风管道，利用“烟囱效应”将室内热空气排出，利用通风口将冷空气补充进室内空间，在加强室内通风的同时，也对室内进行了降温处理[34]。 建筑的次要空间一般不被重视，而它具有缓冲气候的潜力，从这一独特视角探讨建筑布局设计的科学规律。人民生活水平不断提高，建筑微气候的重要性越来越凸显。