王建華， 侯秋鳳

(蘭州交通大學(xué)建筑與城市規(guī)劃學(xué)院，蘭州 730070)

0 引言

建筑師在建筑設(shè)計(jì)中主動合理利用保溫防熱措施、自然通風(fēng)、建筑蓄熱、被動式太陽能、蒸發(fā)冷卻、傳統(tǒng)采暖方式等手段，創(chuàng)造適宜的室內(nèi)舒適環(huán)境，是建筑節(jié)能的主要途徑，也是生態(tài)建筑、綠色建筑的主要方面。建筑氣候?qū)W是低能耗建筑設(shè)計(jì)的科學(xué)基礎(chǔ)。建立室外氣候和室內(nèi)熱舒適之間的關(guān)系是建筑氣候設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問題。近年來，鑒于現(xiàn)代采暖空調(diào)技術(shù)普及帶來的能耗與污染問題，西方國家開始重視生物氣候建筑設(shè)計(jì)的研究與實(shí)踐，并將其作為建筑生態(tài)節(jié)能設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)工作和首階段任務(wù)。

1 建筑氣候分析方法

建筑物的熱舒適度和節(jié)能效果，受到當(dāng)?shù)厥彝鈿夂驐l件和人體熱舒適要求的影響。因此，建筑師應(yīng)同時(shí)考慮建筑物設(shè)計(jì)、當(dāng)?shù)貧夂驐l件和室內(nèi)熱舒適狀況之間的關(guān)系。建筑氣候分析圖是建筑氣候分析的理想結(jié)果。它是以某地典型氣候?yàn)樵O(shè)計(jì)依據(jù)，把利用自然通風(fēng)、蒸發(fā)散熱、建筑蓄熱、傳統(tǒng)采暖空調(diào)等調(diào)節(jié)方法的適用范圍同時(shí)表示在一個(gè)圖表上構(gòu)成的建筑氣候設(shè)計(jì)分析圖(Build bio-climatic chart)，利于建筑師在建筑設(shè)計(jì)過程中查用什么樣的技術(shù)手段能達(dá)到最好的節(jié)能效果。目前，比較成熟的氣候設(shè)計(jì)方法有：奧爾基亞分析圖(Olgyay)、吉沃尼(Givoni)建筑氣候圖、瓦特遜(Watson)分析圖、邁歐尼列表等。圖1為奧爾基亞分析圖，圖中表明了人體熱舒適區(qū)(陰影部分)與環(huán)境變量之間的關(guān)系。圖2為吉沃尼(Givoni)建筑氣候圖。

圖1 奧爾基亞分析圖

2 氣象數(shù)據(jù)

建筑氣候設(shè)計(jì)以特定地區(qū)氣象數(shù)據(jù)分析為基礎(chǔ)。氣象數(shù)據(jù)的可靠性是建筑氣候設(shè)計(jì)的關(guān)鍵性科學(xué)基礎(chǔ)?？梢苑从骋粋€(gè)地區(qū)最基本的氣候特點(diǎn)所需的氣象參數(shù)包括：空氣溫度、相對濕度、降雨量、太陽輻射。典型氣象年(TMY)是以近30年的月平均值為依據(jù)，從近10年的資料中選取一年各月接近30年的平均值作為典型氣象年。某地典型氣象年中，某月最低溫度與相對濕度確定點(diǎn)和最高溫度與相對濕度確定點(diǎn)標(biāo)定在氣候分析圖上，這條線段的長度反映了該地區(qū)該月的氣候狀況。該線段在氣候分析圖上所處的氣候調(diào)節(jié)方法即為該地區(qū)該月可用的室內(nèi)熱舒適調(diào)節(jié)方法。

3 隴東地區(qū)氣象數(shù)據(jù)分析

本文氣象參數(shù)均采用Dest生成的典型氣象年參數(shù)為依據(jù)。表1為平?jīng)鍪忻吭伦畹蜏囟群蛯?yīng)相對濕度、最高溫度和對應(yīng)相對濕度統(tǒng)計(jì)。表2為天水市每月最低溫度和對應(yīng)相對濕度、最高溫度和對應(yīng)相對濕度統(tǒng)計(jì)。表3為慶陽市每月最低溫度和對應(yīng)相對濕度、最高溫度和對應(yīng)相對濕度統(tǒng)計(jì)。

圖2 吉沃尼建筑氣候圖

表1 平?jīng)鍪忻吭伦畹蜏囟群蛯?yīng)相對濕度、最高溫度和對應(yīng)相對濕度統(tǒng)計(jì)

表2 慶陽市每月最低溫度和對應(yīng)相對濕度、最高溫度和對應(yīng)相對濕度統(tǒng)計(jì)

4 隴東地區(qū)建筑氣候圖繪制及氣候調(diào)節(jié)策略各月有效時(shí)間比分析

把表1平?jīng)鍪薪y(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)繪制到空氣焓濕圖上，得到平?jīng)鍪薪ㄖ夂蚍治鰣D3。同理繪制出圖4慶陽市建筑氣候分析圖和圖5天水市建筑氣候分析圖。分析統(tǒng)計(jì)圖3、圖4、圖5數(shù)據(jù)，得到表4平?jīng)鍪袣夂蛘{(diào)節(jié)策略各月有效時(shí)間比、表5慶陽市氣候調(diào)節(jié)策略各月有效時(shí)間比和表6天水市氣候調(diào)節(jié)策略各月有效時(shí)間比。分析圖3和表4，可以看出平?jīng)龅貐^(qū)建筑物應(yīng)加強(qiáng)太陽能采暖的合理利用程度，傳統(tǒng)采暖為冬季主要采暖方式；夏季約有30%的時(shí)間處于舒適區(qū)，其余時(shí)間利用建筑蓄熱或者自然通風(fēng)和太陽能采暖可以解決熱舒適問題。分析圖4和表5，可以看出慶陽地區(qū)建筑物應(yīng)加強(qiáng)太陽能采暖的合理利用程度，傳統(tǒng)采暖為冬季主要采暖方式；夏季約6月有39%的時(shí)間處于舒適區(qū)，7月只有15%時(shí)間處于舒適區(qū)，其余時(shí)間利用建筑蓄熱或者自然通風(fēng)和太陽能采暖可以解決熱舒適問題。分析圖5和表6，可以看出天水地區(qū)建筑物應(yīng)加強(qiáng)太陽能采暖的合理利用程度，傳統(tǒng)采暖為冬季主要采暖方式；夏季6月約有27%的時(shí)間處于舒適區(qū)，7月只有19%時(shí)間處于舒適區(qū)，其余時(shí)間利用建筑蓄熱或者自然通風(fēng)和太陽能采暖可已解決熱舒適問題。

表3 天水市每月最低溫度和對應(yīng)相對濕度、最高溫度和對應(yīng)相對濕度統(tǒng)計(jì)

表4 平?jīng)鍪袣夂蛘{(diào)節(jié)策略各月有效時(shí)間比 單位：%

表5 慶陽市氣候調(diào)節(jié)策略各月有效時(shí)間比 單位：%

表6 天水市氣候調(diào)節(jié)策略各月有效時(shí)間比 單位：%

5 結(jié)論

通過以上對隴東地區(qū)平?jīng)鍪?、天水市和慶陽市氣象數(shù)據(jù)和建筑氣候設(shè)計(jì)分析研究，可以得出以下結(jié)論：

1)平?jīng)鍪?、天水市和慶陽市氣象條件全年基本相同。

圖3 平?jīng)龅貐^(qū)建筑氣候分析圖

圖4 慶陽地區(qū)建筑氣候分析圖

圖5 天水地區(qū)建筑氣候分析圖

2)隴東地區(qū)建筑氣候設(shè)計(jì)策略相同。加強(qiáng)太陽能的合理利用，傳統(tǒng)采暖為該地區(qū)冬季采暖的可靠方式。

3)夏季該地區(qū)約有30%時(shí)段處于熱舒適區(qū)，其余時(shí)段利用建筑蓄熱或自然通風(fēng)可以解決熱舒適問題。

[1]楊柳.建筑氣候?qū)W[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2010.

[2]清華大學(xué)建筑節(jié)能研究中心.中國建筑節(jié)能年度發(fā)展研究報(bào)告2007[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2007.

[3]楊柳.建筑氣候分析與設(shè)計(jì)策略研究[D].西安:西安建筑科技大學(xué),2003,1-34.

[4]李哲穎,繆升,祝海雁.建筑氣候分析與節(jié)能設(shè)計(jì)策略初探-以昆明為例[J].建筑節(jié)能,2012,7:20-24.

[5]JGJ26—2010,嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)[S].