[摘要]古建筑利用规划选址、建筑朝向、建筑间距以及建筑之间的相互组合关系,还有单体设计、出挑屋檐、合理开窗、利用自然风、水系等自然手段来达到建筑设计上的节能保温,降低能耗。值得我们学习这种从建筑的功能性出发来做设计和规划的态度。
[关键词]建筑;节能;规划;选址;建筑朝向;建筑间距;遮阳;通透;水系;山体
随着社会的发展,工业的发达,气候变暖的现象也越来越严重,就连北极的冰川也在加速融化,同时也带来了越来越多的自然灾害的发生。因此全世界各个国家也越来越重视环境保护和节能环保。尽量减少温室气体的排放。对于建筑节能的要求也越来越高,以此减少对能源的利用,减少温室效应排放。这就要求我们设计工作者要越来越重视在设计上来解决和减少建筑对能耗的依赖,建造更多的节能和环保型建筑。
但在平时建筑设计当中,设计人员以及规划主管部门还有建设单位考虑容积率多少、日照间距够不够、空间形态好坏等问题,很少能够从节能的角度来考虑设计。特别是在规划阶段重视节能环保的就少之又少了,节能设计只有在单体方案设计阶段才有所考虑,从而产生了许多单体设计难以解决的问题。
所以,提倡建筑节能首先应该重视规划节能,从建筑的规划选址,以及建筑规划布局阶段就要考虑节能环保,这样会收到更好的效果,也会从总体上来减少建筑能耗。然后再从建筑单体设计本身采用一定的方法和手段来达到降低能耗,设计出节能环保的建筑作品。
规划节能设计要求我们在规划设计当中就要充分考虑建筑与外部环境的和谐关系,从建筑设计开始就把节能作为指导规划设计的主要原则,充分合理的利用自然资源,实现从总体设计上为建筑节能创造先决条件。特别是规划总平阶段考虑节能对于居住建筑尤为重要。
因为影响居住区气候环境及建筑舒适性的最主要的两个因素是太阳辐射和空气流动(即风流)。因此,通过降低太阳辐射、增强建筑的自然通风效果是规划节能的主要方向。由此,建筑朝向、建筑间距以及建筑的相互组合关系将是规划节能设计的重点。
第一建筑的主要朝向需要按照当地夏季的主导风向来排布
我国建筑朝向主要以南北向或接近南北向布局为好。这样跟夏季主要风向垂直,有利于自然通风,提高建筑的舒适度。同时,南北朝向的建筑物在夏季所受到阳光的照射也相对东西朝向建筑要少很多,因此减少夏季空调的用量;这一点,在古代的人们都非常的重视,比如永嘉南溪古村落的规划选址中,渠口村土地平旷而广袤,水源充足,交通便利,东、西、北三面都有山环抱,村庄南侧是小南溪河流,河流的对面有不高的屿山,屹然独立,于是在盆地的东南角和西北角形成两个豁口,一到夏季,季风循河谷北上,在坦下村折向西北,正好吹进东南豁口,所以渠口村向西北发展,渠口村的小气候因此四季宜人。现在的渠口乡还是南溪江中游最富庶的古村落之一。目前古村落还保存的很好。南溪江很多村落的选址都是这样的,比如岩头、芙蓉、张大屋、溪南四村等,都是充分利用自然地形,高山来抵御冬季寒风。河流上的季风带来夏季的凉爽。楠溪江的很多村落的选址都选在(北)背靠山峦,南侧临水,为了避开冲刷水岸,村落建在“腰带水”一侧,而不能对着“反弓水”。这既保证了村落的安全,又充分考虑了利用夏季风来降暑,利用山来遮挡冬季寒风(图-3)。这一点非常值得我们学习,从整体大的建筑规划布局朝向等方面就考虑了建筑节能。巧妙的利用自然环境和地形来达到增强建筑夏季自然通风降温的效果。
第二,居住建筑的南北向距离应在满足当地规划部门的日照间距要求上有所加大
除非用地非常紧张的情况下。特别是居住建筑物的间距增大有利于空气流动,这样使建筑物同空气的交换增加,有利于降低建筑物的温度,从而降低建筑能耗比例。这就要求设计师在节约土地与合理的建筑布局之间找到最佳的平衡点,优化总平面设计。
图1-1 背靠山 图1-2 缝溪村总图
这一点在南溪江古建筑上也有很好的体现,比如缝溪村的住宅多内向,院落禁严,三合或者四合院落,院落内都有水池,前院有甬路,水池一分为二,后院则是整个一方大池。这样住宅与住宅之间加上院落,再加上之间的道路就有很大的间距。通风自然很好,而且房子前后都有水池,在炎热的夏季也会带来很多凉意。不得不说古代的建筑当初虽然未必有建筑节能的概念,但是他们却是从长期的生产生活以及建筑建造中总结出了很好的实用性经验,足可以保证他们的建筑能够实现冬暖夏凉。因南溪江地处南方的原因,更多考虑的还是怎样达到夏季降温防暑功能。这对于今天我们的设计和规划也是有很好的指导作用,值得我们去借鉴。
第三,居住建筑群的组合应充分考虑整体的节能效果,以有利于居住区内的自然通风。具体应注意以下几点:
1、居住区规划应确保“风道”的畅通,建筑群的入风口和出风口应结合主导风合理设置,使空气流通。这在南溪古村落中主要体现在一个是街巷比较宽阔,一般主街有3.5米~5.5米宽,巷子宽也在3米左右,岩头村的浚水街宽度竟有7.2米,有些街巷和沟渠网相配,南溪江的村落都是活水穿村,这些街巷(沟渠水溪)不仅是交通道路,也成为自然风的通道,而且主要街巷都程南北走向。住宅不做封闭院落,围墙矮矮的(给人以亲近和谐感,没有任何高大院落围墙的的压抑感,这也体现出当地民风的淳朴),这些对于整体建筑的通风是非常有好处的。这在当时的年代不得不说人的聪明,他们在有意无意当中已经在利用规划来保证风道的畅通。无疑这是对节能降温是非常有好处的,特别是这种穿村而过的流水,以及房前屋后的大大小小的水池,也都起到了夏季降温防暑的作用。
图3-1 穿村而过河流 图3-1 笔直的街巷
2、在建筑设计中夏季的主要风向作为建筑的主要朝向来排布,排列建筑物应当按照南面小北面大,南侧低于北侧的原则来设计,确保整个小区内建筑都能吹到自然风,北侧建筑高可以成为人工的屏障,抵挡北侧寒风(一般是冬季吹北风),这样的建筑群体在夏季能迎合南风、引导空气穿越,冬季又能阻挡寒冷北风的侵袭,较好地适应气候的变化。 3、减少采用封闭式建筑组合,平面组合成“U”型的居住建筑组团,开口应尽可能朝向夏季主导风向,保证“U”型内部建筑的空气流通。古楠溪江建筑大多正房是南北朝向,侧面配以厢房,作为仓储和牲畜用房,或者是连廊,南侧大多为开敞院落,前面有矮矮的围墙。这些古代建筑的做法非常吻合我们这种U字型建筑布局的特点,让今天的我们真的很佩服古人的聪明和他们规划技术的高超。
图4-1 U型建筑 4-2 U型建筑群
4、在规划阶段充分利用计算机进行三维模型的日照模拟运算,在满足采光、日照、防火等要求下,利用建筑物的自身遮挡和建筑群间的相互遮挡,减少太阳辐射对居住建筑的影响。
这点上来说,在楠溪江古建筑中表现的尤为突出的就是利用建筑物自身的遮挡来减少太阳的辐射了,比如很多建筑都有长长的出挑屋檐,南北向建筑利用出挑屋檐,如果建筑有两三层的就在窗顶出挑的挑檐来达到遮阳的效果,一楼大多会有一个开敞的檐廊,廊上有屋顶,人们大多喜欢在廊下乘凉,话家常。既能吹到风,却不用担心被雨淋。同时可以遮挡炎炎的烈日。包括侧面的山墙上,以及窗上都有这种出挑,结合建筑的屋檐,使得整个建筑看起来更加的具有地方特色。形成了楠溪江古建筑的非常鲜明的特点,坡屋顶,长长的檐廊,窗顶出挑遮阳雨棚,造成错落有致的多层檐坡屋顶。
图5-1 挑檐 图5-5 商业建筑沿街走廊
建筑单体的通风与节能设计
在土地开发中,开发商为了达到土地最大开发利用率,都要求设计人员按容积率的最高值进行设计,甚至超过规划容积率设计,这样使很多新建的住宅多为一梯四户、一梯六户,甚至一梯八户都有。这种住宅单体平面在实际使用中通风很不利,尤其是在夏季,室内积聚的热量难以散失,需要通过采用人工或者是机械通风降温,这样就增加了建筑使用的能耗。目前的许多建筑设计,建筑立面窗户的设计主要是从立面造型方面考虑――窗开的面积大,可开启窗扇面积又很小,这样的设计不但对隔热不好,对通风就更加不利。这些问题都是因为忽视建筑单体的通风设计所造成的。因此一定要做好建筑单体的通风设计,而且要从平面和剖面两方面进行考虑。
平面的通风设计应注重以下几个问题:
第一,平面设计尽可能按有利于空气的贯穿进行考虑。
建筑的进深应有效控制,避免建筑体型过于臃肿。房间的门窗位置应合理安排,窗户的朝向应有利于形成穿堂风,从而增加房间内的空气流动,利于室内换气。这在很多古建筑中都有所考虑,比如房间的进深都不是太大,一般6到8米深,且大多有南北开窗和门,很多建筑还在建筑的侧面山墙设置了可开启的窗,窗的上部设有遮阳屋檐,形成良好的穿堂风效果。
图6-2 南向窗 图5-4 山墙开窗
第二从通风的角度来讲,窗户可开启扇的大小是决定室内风速的关键
但需要注意的是要保证进风口和出风口的同时存在,才能在正负风压的作用而形成空气的流动。为了增强室内穿堂风的效果,一定要同时增大进风口和出风口。这样也有利于室内保持较为稳定的风速和均匀的流场,提高人体舒适度。
第三窗户的开启形式对通风面积和气流的流场均产生较大的影响。
如推拉窗与平开窗比较(相同窗户面积),平开窗的最大通风面积是推拉窗的两倍,通风效果明显优胜。上悬窗与平开窗对比,两者的最大通风面积相同,但由于两窗的窗叶开启形式不同,所引导空气产生不同的流向,造成的通风效果也明显不同。因此,从通风的角度考虑,对于有利于建筑通风的窗户应尽可能采用提高通风面积的形式,窗户开启的角度和位置要慎重考虑,科学设计,将室内空气主流场控制在房间剖面的人体使用高度。
南溪古建筑的窗都是平开的,且窗的高度基本都在人体高度范围内,这在现存的很多古建筑中都能看到。并且窗的数量也很多,有些基本上是在两个柱子之间都是可开启的窗,并列排布,两两相对,可完全开启。看来在古建筑当中,人们已经非常注重开窗通风降温的功能了。但是在今天我们的很多设计师为了准求形式美,一味的追求设计大落地窗,但却不能开启。这是完全和节能保温背道而驰了!这一点真的要向古人学习,功能要重于形式,功能决定建筑的设计。设计是为了建筑更好的满足人们日常生活的需要。这一点一定要牢记。不忘初衷,方得始终。
建筑节能除了规划和平面设计时应对通风重点考虑之外,建筑剖面的通风设计以及外遮阳对建筑节能和保温也是非常关键的,在设计当中也要充分考虑其实用性,以及功能性,这样才能设计出好的节能环保的建筑。
希望通过本篇文章能够引起大家对节能保温的重视,特别是在设计总体规划布局阶段就能够引起充分的重视,并加以实施,这样才能事半功倍的扎扎实实的做好建筑节能保温工作。设计出实用的好的建筑。
参考文献
[1]徐崇统.《耕读南溪》.浙江大学出版社,2005 ISBN 7-900691-88-X/G 25
[2]徐崇统.《千年屿北》.浙江大学出版社,2006 ISBN 7-89490-170-9/G 405
[3]陈志华,李玉祥.《南溪江 中游古村落》生活、读书、新知 三联书店出版发行1999 ISBN 7-108-01302-9
[4]沈致和 住宅节能原理与设计[M].北京机械工业出版社,2006:65-70