夏博+趙敬源

摘 要：Mahoney列表法是一種建筑外部環(huán)境的科學分析方法，通過一系列表格分析，得出針對當?shù)貧夂虻慕ㄖO計策略。為了研究Mahoney列表法在建筑建筑節(jié)能設計中的應用，本文以上海為例，利用Mahoney列表法結合上海的氣象資料對上海的建筑進行了研究，并提出了一系列適合上海氣候特征的節(jié)能設計策略。并根據(jù)上海的氣候特征和人們的生活特點，對Mahoney列表法提出的策略的局限性進行了分析。

關鍵詞：Mahoney列表法；上海；建筑節(jié)能設計

中圖分類號：TU111.3 文獻標識碼：A

前言

Mahoney列表法是由倫敦熱帶建筑研究協(xié)會與英國發(fā)展部根據(jù)外部氣候環(huán)境提出的一種建筑分析和設計方法。它的提出是基于建筑設計的三個階段：建筑構思階段、方案設計階段和建筑細部設計。為了把這三個階段的設計與當?shù)貧夂蛳到y(tǒng)的聯(lián)系起來，Mahoney方法是通過一系列表格分析，把當?shù)貧夂蚺c建筑的設計聯(lián)系起來，最后得出針對當?shù)貧夂虻慕ㄖ粍邮降墓?jié)能設計方法，因而這種方法被稱為“Mahoney列表法”。對于人體熱舒適的分析中，Mahoney列表法采用了有效溫度法（SET）。Mahoney列表法通過四個階段的分析：外部環(huán)境數(shù)據(jù)分析、熱舒適分析、環(huán)境指標分析和設計方法建議，把當?shù)氐耐獠繗夂蚺c具體的建筑節(jié)能設計策略聯(lián)系起來。

為了研究Mahoney列表法在建筑節(jié)能設計中的應用，以及研究氣候和當?shù)亟ㄖ?jié)能設計之間的關系，提出適合當?shù)貧夂蛱卣鞯慕ㄖ?jié)能設計策略，本文以上海為例，利用Mahoney列表法來分析的上海氣候與上海建筑節(jié)能設計策略之間的聯(lián)系。

1.上海氣象數(shù)據(jù)分析

Mahoney列表法主要分析氣象數(shù)據(jù)中的以下幾個參數(shù)：全年溫度、濕度和降水。本文研究的氣象數(shù)據(jù)來自于《中國建筑熱環(huán)境分析專用氣象數(shù)據(jù)集》（由中國建筑工業(yè)出版社出版，其中的氣象參數(shù)完全來自于當?shù)貧庀笈_多年的觀測數(shù)據(jù)），因而數(shù)據(jù)保證真實可靠。本文首先利用氣象數(shù)據(jù)對上海室外環(huán)境的氣候條件進行了分析分析，分析結果見表1。

表1中的AMT表示年平均溫度：AMT=（年最高溫度+年最低溫度）/2；AMR表示年溫度波動：AMR=年最高溫度-年最低溫度。表1中的濕度類別是根據(jù)當月的平均相對濕度來定義的：當平均相對濕度小于30%時為濕度類別為1；相對濕度30%-50%時濕度類別為2；相對濕度50%-70%是濕度類別為3；相對濕度大于70%時為濕度類別為4。

2.熱舒適分析

由于人們具有較強的對氣候的適應性，因而Mahoney方法根據(jù)不同的溫度、濕度參數(shù)確定了不同的氣候類型區(qū)，每個氣候類型區(qū)的人體舒適參數(shù)都是不同的，從而反映人對氣候的適應性。人們對氣候的適應性最要體現(xiàn)在對溫度和濕度的適應，因而Mahoney方法通過平均溫度值AMT的高低來劃分不同的溫度范圍，其劃分為三個溫度范圍：分別為大于等于20℃、15到20℃之間和小于15℃。同樣根據(jù)濕度的不同分為四個范圍，分別是：相對濕度在0到30%之間，30%到50%，50%到70%和大于70%。另外人們在白天和黑夜衣著、活動方式和新陳代謝量都存在差異，因而Mahoney方法分別對白天和夜間兩個時間段限定了熱舒適范圍，見表2。

3.每個月的熱舒適情況分析

根據(jù)每個月氣象參數(shù)中白天和夜間的溫度平均最大值和最小值與表2中的舒適指標相對比，來確定當月的熱舒適情況，分別用H、C和N表示：

高于月平均舒適溫度范圍——H；

低于月平均舒適溫度范圍——C；

月平均舒適溫度范圍內——N

通過分析上海的氣象參數(shù)，上海室外氣候與建筑熱舒適之間的關系如表3所示。

為了把室外氣候與建筑的節(jié)能設計策略聯(lián)系起來，Mahoney方法提出了一系列氣候與建筑節(jié)能設計策略的對應關系，見表4。本文根據(jù)表4的判讀依據(jù)和表3的氣候分析結果，進行統(tǒng)計分析，結果見表5。

4.基于Mahoney列表的建筑節(jié)能設計策略

Mahoney建立了上海氣候參數(shù)和建筑節(jié)能設計策略之間的關系，見表6。利用表5的分析結果，在表6中可以直接得到上海氣候下的建筑節(jié)能設計策略。

5.結論

1） 上海的氣候對室內環(huán)境的不利影響較大，因而要求建筑對不利的外部氣候具有較高的控制能力。上海全年只有約為16.7%左右（表3）的室外氣候能夠保證是內環(huán)境是舒適的，也就是說上海全年只有16.7%的時間，建筑沒有采暖或是制冷的要求，不需要消耗任何能源，室外氣候可以保證室內環(huán)境的熱舒適要求。

2） 上海的氣候條件要求建筑節(jié)能設計中不僅要考慮炎熱環(huán)境對建筑熱舒適的影響，還要考慮寒冷環(huán)境對建筑的影響。上海全年海全年除了16.7%的時間，其他時間的室外環(huán)境都會對室內環(huán)境產(chǎn)生不利影響，必須依靠建筑的被動式手段或是消耗一定的能源來保證室內環(huán)境的舒適。其中炎熱環(huán)境的時間大約占了33.3%，6月到9月之間，無論白天和夜晚始終處于熱不舒適狀態(tài)，對于這種炎熱環(huán)境，表6中建議采用單側布置房間，有利通風和輕質隔熱屋面等設計策略；還有50%的時間建筑是處于寒冷環(huán)境下（圖1），從11月到4月間均存在冷不舒適的狀況，對于上海的寒冷環(huán)境表6中提出的空間開敞，但要防止冷、熱風侵入等設計策略。通過這些被動的設計策略來減少建筑的能源消耗。

3） Mahoney列表法對上海氣候分析中存在一定的局限性。Mahoney列表法來自于對炎熱氣候環(huán)境下建筑的熱舒適研究，所以在上文對上海氣候的分析中，比較真實地反映了夏季上海的熱舒適情況。但是上海屬于夏熱冬冷地區(qū)，人們長期處于夏熱冬冷環(huán)境下，不僅對夏季的炎熱有一定的適應和耐受力，相對于居住于熱帶地區(qū)的人們，上海人對冬季的寒冷環(huán)境具有更強的耐受力，因而Mahoney列表法低估了上海人對寒冷環(huán)境的耐受力，因而對于上海冬季環(huán)境的評價可能存在一定的誤差，上海實際的冷不舒適狀況要小于50%。雖然上海居民對寒冷環(huán)境具有較好的耐受力，但是建筑的本質是為人們提供舒適的室內環(huán)境，所以對于上海建筑的節(jié)能設計同樣需要注重冬季寒冷情況的處理。

[1] Ali Sayigh， A. Hamid Marafia， Thermal comfort and the development of bioclimatic concept in building design， Renewable and sustainable Energy， 2（1998）， P3-24

[2] 中國氣象局氣象信息中心資料室.清華大學建筑技術科學系著.中國建筑熱環(huán)境分析專用氣象數(shù)據(jù)集，北京：中國建筑工業(yè)出版社，2005

[3] D.A.麥金太爾著.龍惟定等譯.室內氣候.上海：上海科學技術出版社，1988