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浅谈被动式建筑在山地地形中的设计要点的思考

郑捷 彭树森
  
美文新篇
2023年6期
成都艺术职业大学 四川 成都 611433

摘要:山地地形多起伏大且自然高差大,面对我国如此多复杂严峻的复杂地形条件,需科技人员因地制宜、灵活而多变科学地设计进行山地建筑设计。我国又作为一农业大国,具有着山地面积多、人群基数相对大、耕地资源少等的诸多特点,这势必就又产生在了工业房屋建筑占地、农业耕地之间矛盾的新矛盾。这必然就更加需要人们科学利用开发这块土地,保护好我国每一寸耕地。可以考虑利用山地其自身地形条件和形成城市的某种独特地形风貌,让山地城市景观建筑变得形态更加立体多元化。基于到此,文章中重点介绍分析城市山地建筑景观的规划设计和必要性问题以及相关设计技术方法。

关键词:山地建筑;住宅设计;被动式建筑

一:何为被动式建筑

所谓被动的影响是在必要的采暖、通风等设施情况下,房屋本身所能获得的利用能源的减少。被动型发展思想贯穿在建筑的方方面面,在十九大关于节约能源资源的思想指引下,建筑企业负有减少能源、环保、促进社会可持续性建设的义务。

“被动式建筑”的概念,是由于二名美国物理学家阿达姆森教授((Mr.Bo Adamson)和菲斯特教授(Mr.Wolfgang Feist)于一九八零年提议,于一九九一年在德国的达姆斯塔特,成功建造的世界上第一座完全被动式大楼。二零零九年,联邦德国自然资源署举行了“德中共行——沈阳站”的活动,进一步推广了“被动房”理论,被动房概念也正式走向历史中国。

二:被动式建筑的分类

2.1平面选址

如果沿着传统建筑的流程划分,从整体平面选择出发就已触及到了传统建筑的被动式节能的设计思想。而我国古代建筑在选址过程中流行的风水术也涉及颇多,比如建筑背山面水,就可以有效减少冬季大风的影响,同时保证了舒适的空气湿度;在建筑物平面设计上通常都会设置水面、绿化,以进行建筑设计和自然景观的布置相结合。而纵观中国历史上的建筑设计,被动式建筑设计策略在融合本土气候、本土建筑上都卓有成效地设计出了卓越的建筑设计成就。

2.2地方差异

我国地大物博,南北纬度差异很大,各地气候特点也因此千差万别,较为经典的建筑大体有蒙古族的毡包式房屋、乌鲁木齐的碉楼、南部杆阑式房屋、北方官式房屋建筑形式等。由于我国南部区域潮湿多雨,所以在建筑设计的组织中,必须注重考虑在该天气影响下的通风除湿问题,而南北地域对日照条件的不同要求,也深刻地影响了建筑设计的处理策略,南部区域天气酷热,所以那里的建筑物通常利用较小的天井来处理剧烈日照,天井下面还设给排水系统,这在中国安徽住宅中也运用得颇多,因此俗称为四水归堂。狭小的天井院有效地遮蔽了强大日光,同时结合屋顶形式构成了四水归堂的建筑景观特点。北方地区由于气候严寒,合院间形成了很大空隙,室内可以吸取大量阳光照射的热能,同时有较厚的外墙可有效屏蔽室内外热能转换,以实现室内外气温均舒适的目的。在我国福建土楼建筑样式中,以被动型建筑设计特点特别突出,屋顶檐口深挑有效遮蔽阳光照射,同时又合理利用烤架起达到调风量,遮挡太阳光照的效果。

三:被动式设计要点

3.1区位选择

当一个建筑项目正式立项之后,首先我们要确定的是该建筑应该修建在什么地方,对该地方的环境等方面还要进行进行一系列的考察与研究,这样方便对那些自然资源进行充分的利用,以至于不浪费。并通过对一些数值等数据的了解来结合其特点确定较为合理的技术。

3.2选址因素

在对选址周边进行一定的研究,并确定一个较为舒适的选址过后,我们还需要结合当地的气候等影响选址的原因进行规划布局。就好比该区域的风力较大,布局建筑物通风方向的时候可以选择较为合理的位置,同时对通风等问题进行一部分的考虑,唯有充分的做好被动式设计准备,才能够尽最大限度地改善创造被动式建筑的舒适度。

3.3造型

被动式建筑在设计过程中还要注重对该被动式建筑的建筑造型的设计。不同造型的被动式建筑会产生不同的能源消耗和资源的利用差异。因此,在设计被动式建筑的过程中,还需要对被动式建筑的单体造型予以充分的了解,进而从诸多的造型设计方案中选出最佳的设计方案。在对能源消耗这一方面,被动式建筑的造型的影响往往是比较突出的,建筑物的表面积大小会直接影响建筑物的散热的水平,进而由于在散热上的差异形成一定的能源消耗。所以被动式建筑在设计的过程中,相关专业人员要在条件许可的情况之下,优先选择表面积较小的建筑造型设计方案,避免因为建筑体形过大而造成能源耗损的情况的发生。

四:基于山地地形中被动式建筑的设计策略

4.1建筑基础构建

山地建筑方式具有着其它任何平地建筑方式都所有都无法相比拟出的具有开阔地形视线条件优势和具有独特的景观环境优势的许多共同特点。从整个建筑设计外观形态变化上,整体内部布置的各类建筑形式均有形成了高低错落的高低起伏错落变化特点和高低起伏错落有致变化的建筑造型特点变化和结构形态的变化,从而逐渐形成了的这样一种动态建筑的建筑整体美感,也是打破了以往了兵士团营列阵式建筑的单调的沉闷格局和布局,而且整个建筑高低起伏错落变化特点的这种自然的排列和结构方式还能够使得整体建筑的本身的局部的采光情况和整体建筑通风换气环境方面也有获得了一定较明显效果的改善,并同时在建筑视野景观效果上也有获得另一种更为人满意的视野景观效果,特别强调的是将人工造景与现代建筑与自然相结合,也满足了居民的需求。并且这些结构形式还能展现出被动式建筑在山地地形中的特点:

(1)高效的保温隔热系统和门窗:如字面意思,就是保证室内的温度不会流失。这对于山地地区在冬季多风的现象有着显著的效益。

(2)无热桥的设计原理及结构特点:无热桥结构的设计基本原理是采用合理的方式添加绝热层,以阻断与各种材料连接处的热桥。没有了热桥,也就不会出现相对低温度区域,也就不会出现结露的灰霉,同时没有泄露能量的黑洞,也就少了能源消耗。

(3)优秀的建筑空气密度:优秀的建筑空气密度是实现被动型建筑设计低能耗要求的基础因素之一,高建筑的空气密度可以增加材料光电化学性,降低能量的散失,减少由于潮气侵袭引起的霉菌,并可改善住宅舒适性与品质。

4.2建筑群布局

被动式建筑不仅主要能适用于城镇一般普通住宅,还能特别适用于社区各类企业办公和建筑、学校、幼儿园、超市等。尤其是在一些山地地形的居民聚集地当中体现的尤为重要。因为被动式建筑的环保性和低能耗性,在山地中那仅有的条件下,被动式建筑能够有效的支撑起大部分建筑群布局的需求,大大减少了能源和资源的消耗,并有利于相关社会环境的发展。

4.3建筑形式

被动型超降低能耗住宅建筑,也称被动住宅,是指适应城市气候特点和自然环境的要求,利用建筑保温施工隔热性能和空气密度均能良好的建筑围护结构,并利用高效新风热处理技术,最大程度地减少建筑物供暖供冷要求,并合理使用可再生能源技术,以相对较小的能源费用创造更适宜于室内环境的居住建筑物。

(1)超厚外墙保温:一般建筑物外墙保温大约为八十mm厚度,而被动型超低能耗居住建筑物保温的厚度一般达到了二百mm,等于给被动型超低能耗居住建筑物穿上“羽绒服”,从而大大减少了室内外冷热能向室外的散失。

(2)隔墙保温功能:与一般房屋的外墙设计保温隔热不同,被动式的低能耗居住型房屋的户间隔墙体、楼板等都设有保温板材,等于给室内披上了一层“保暖内衣”,有效的防止户间传热,避免因相邻用户“蹭暖”而引起室内气温的变化。

五:被动式建筑发展策略

5.1国内被动式建筑发展现状

中国已经充分的注重以被动式建设为典型代表的绿色建筑的发展趋势,将之视为城市建设领域中“推进能源总量革命,限制能源消费总额”的关键抓手。并通过吸纳海外先进被动型建筑的节能技术,相继建立了河北省秦皇岛在水一方、北京上海市汉堡之屋、北京长兴布鲁克酒店等被动型建筑超降低能耗的绿色建设示范工程项目。为形成更符合中国国情的超低能源建设技术标准和规范体系,并与国家绿色建筑发展策略相结合,为更好地引导中国超低能源被动型建设技术与绿色建筑设计的推广,中国被动型超低能源建设联合会专门组织了中国建设科学技术研究所等单位共同编写了《被动式超低能源绿色建筑技术指导》,并于二零一五年十一月颁布实施。目前,日本国内整个被动式建筑项目涵盖到了很少的地区,也涵盖到了很少的建筑类别。

5.2设计策略

被动型建筑始终秉承着以人为本的设计原则,同时也要做到更加重视自然生态,做到建筑和自然环境的和谐共处,为人们创造更为适宜绿色化的人居环境。

5.2.1通风

完善的自然通风体系能够显著改善空气质量,并减少建筑通风设备能量。在被动式建设中,将通常使用的通风方法可以分为:穿堂风、单侧通风和中庭通气等。从基本原理上来讲,可以分成:低风压通气和高温热压通风。低风压通气,是由于建筑物迎风面空气的阻隔使迎风口的静水压力上升,而背风面静水压力的降低,使人开启门窗,同时因为建筑物二端的风压差,使得空气从正压区域进入建筑物中,由负荷标准的偏差区域排出建筑物,从而形成了穿堂风或单侧通风。采用自然通风方式,在进行房屋设计中可把住宅主体部分空间置于正压区内,而工作空间、厨房等质量要求不太高的室内置于重量标准偏差区内,使室内外新鲜空气通过正压区域进入室内,由质量标准偏差区内排出,最大程度的提高室内质量。

5.3加大研发力度

5.3.1材料

被动式建材主要包括新型的墙体材料,保温绝缘材料,保温密封材料等。在这些材料中,宜采用各气候与高山分区的地方性建材。因此,在我国高山区域建材的选用上,可以优先选择白色硅灰水成岩的细卵石材料。这样才能最大程度的减少建设成本。进一步加强各高等学校和科研机构对建材研究的支持,及时出台新型建材的全国和地区技术规范和技术标准。

5.3.2技术

国内外对被动型建筑的基础理论研究成果相对较少,技术范畴划分也相对含糊,基础理论研究成果也不够。同时,目前的中国被动型建筑的技术规范也主要是根据欧洲冬寒夏凉区域的中性天气特点而提出的目前,中国被动型建筑在设计与施工过程中,还没有相应的技术规范与技术标准。由于中国幅员辽阔,地质条件复杂。随着地理纬度、地形等自然条件的差异,中国各地天气条件相差悬殊。从严寒地区到酷暑区。科研技术人员要在主动式节能科学技术的基础上,深入研究各气候区内的自然因素及其对建筑物结构的影响,总结各气候区内的地方性建筑物特点和构造方法,并且提出了被动型建筑物相关参数规范,对相应的被动式科学技术也要争取重大突破。

综上所述:随着社会各界对于环保的需求,被动式建筑这一新兴事物开始在我国建筑行业内的兴起,或多或少的存在着一些弊端。因此,为了解决我国被动式建筑发展所存在的问题,为了更好地推动被动式建筑在我国的发展,需要从最基础的设计要求入手,选择合适的设计方式,实现绿色建筑更好更快更优的发展。

参考文献:

[1]杨庭睿,乔春珍.被动式建筑发展现状及设计策略研究[J]建设科技,2020,416,21.

[2]黄泽,张松.我国被动式建筑发展策略研究[J]江苏建筑2017,186,2.

[3]秦工.什么是被动式建筑.[2021.8.27]知乎.

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