鄭敬玉

摘 要：田園型恒溫性建筑體，一種以尊重自然、遵循生態(tài)規(guī)律、低耗環(huán)保與節(jié)能智能化相結(jié)合的設(shè)計型建筑，該建筑體從立足空間出發(fā)，多維度考量建筑體周邊生態(tài)、氣候以及光照強度環(huán)境等因素，并對此作出綜合性室內(nèi)規(guī)劃布局、已達到恒溫性能。

關(guān)鍵詞：田園；建筑；恒溫

1 前言

繼2010年上海世博會德國館呈現(xiàn)的運用地?zé)釋κ覝剡M行調(diào)控之后，恒溫性設(shè)計概念就一直索繞在本人的腦海里，2013年澳洲墨爾本皇家理工學(xué)院的生態(tài)建筑設(shè)計專業(yè)學(xué)習(xí)實踐，更加增強了自己對于研究健康舒適型建筑空間的熱情；2014年11月，由黑龍江科學(xué)院科技孵化中心提起的一項實用新型專利“一種帶有供熱系統(tǒng)的恒溫建筑”的研究，以及國家政策對于節(jié)能、環(huán)保標準的不斷提升，甚至在十三五期間要達到65%的節(jié)能標準，對于公共建筑，更是要強制采取節(jié)能低耗型材料的推出，更是引發(fā)了本人對更深層次探討恒溫性建筑體的極大關(guān)注；田園建筑體的恒溫性設(shè)計研究旨在締造舒適的低耗節(jié)能空間。

然而，關(guān)于建筑體恒溫性問題的研究，各領(lǐng)域都有自己的關(guān)注點，或著眼于建筑材料、或探尋室內(nèi)采暖供熱系統(tǒng)，或鋪設(shè)調(diào)溫水系統(tǒng)、或安置智能調(diào)溫構(gòu)件……，而本論文對于建筑體恒溫性問題的研究則是立足于生態(tài)田園，從建筑體自身構(gòu)件要素，室內(nèi)外通道規(guī)劃，以及輔以智能化技術(shù)來打造的一種恒溫性建筑體。

2 自然環(huán)境與建筑關(guān)系

建筑是一門藝術(shù)，更是一件怡人的居住、活動空間；眾觀建筑史，每一件優(yōu)秀建筑作品的存在，從設(shè)計決策階段到細節(jié)深化、落地環(huán)節(jié)，無不貫穿這樣一個思路，就是建筑作品都不會脫離周邊自然環(huán)境而獨立存在；氣候、生態(tài)以及土壤地質(zhì)因素都會對該作品的成型存在密不可分的關(guān)系。

一座建筑體的恒溫性能，從自然要素層面上，與其坐落區(qū)域的氣候有著密不可分的內(nèi)在聯(lián)系；首先、作為建筑體主宰的人，趨光性是人的本性；光照的存在不僅提高人體免疫力，增強人體肌膚與內(nèi)臟機能的血液循環(huán)，提高機體的造血功能，促使內(nèi)分泌激素的分泌，促進機體新城代謝等，對人體的健康具有極大的益處；同時太陽光照也極大改善建筑空間的健康性，陽光的紫外線不僅可以殺死室內(nèi)滋生的細菌、霉菌等，還可以引發(fā)室內(nèi)空氣的流動，使室內(nèi)氣體保持新鮮；因而，向光性規(guī)劃設(shè)計便是建筑體的首要考慮要素；而光照在不同時間段照射的角度以及在不同季節(jié)照射強度的差異性，都會對恒溫性建筑體產(chǎn)生至關(guān)重要的影響：其次、從建筑體的田園生態(tài)層面來說，植被具有較好的稀釋與緩解光照熱能的功能，經(jīng)過地表植被投射到建筑體室內(nèi)的熱能遠低于光澤面、淺色面的建筑材料；而樹木的存在，則不僅可以美化建筑體的存在空間，更可以較好的過濾與阻擋光照熱能的作用（如圖1）；再則、區(qū)域氣流方向?qū)ㄖw的恒溫性設(shè)計也是不可忽視的；氣流對于建筑體的關(guān)系，是迎面還是背對，直接關(guān)乎到如何調(diào)節(jié)室溫的問題；優(yōu)秀的老中醫(yī)，治愈病人的方法，通常都是講究氣血暢通，氣血流轉(zhuǎn)于體內(nèi)而不受阻，則病痛自然消失，同理，如果氣流于建筑體內(nèi)流轉(zhuǎn)順暢，則對于建筑體室溫的調(diào)控亦能收放自如，室內(nèi)與室外的溫差是時常存在的，當(dāng)室溫過高就需要借助氣流帶走熱能以平衡溫差，相反，當(dāng)室內(nèi)外溫度都超過人體舒適度24℃時，則需要借助制冷設(shè)備或利用地下室陰涼氣體等來冷卻氣體以推動室內(nèi)對流以調(diào)節(jié)室溫；因此，在設(shè)計建筑體決策時，要充分考慮該區(qū)域的維度與氣壓風(fēng)向狀況；還有這里有一點需要明確，就是建筑體的恒溫性設(shè)計研究，絕不是為了恒溫而人為制造一塘“死水”，健康是恒溫性設(shè)計的前提；最后、作為自然要素之一的水，不僅能讓建筑體擁有生命感，靈動感，更可說是一種優(yōu)良的的蓄熱散熱體，利用水的這項屬性，不僅可以冷卻過高的室溫，也可以于夜間釋放熱能，來平衡建筑體室溫的舒適度。

基于以上這些設(shè)計要素的思考，某大學(xué)鞋靴設(shè)計研發(fā)室項目在規(guī)劃階段，我們就對項目現(xiàn)場，周邊環(huán)境以及區(qū)位要素進行了綜合性實地勘測分析；以明確建筑體坐北朝南與受光面的朝向，確定周邊樹木的種植密度、高度以及南北氣流通暢走向的區(qū)位特征而規(guī)劃了該建筑體的平面布局（如圖2）。

3 建筑形式與恒溫性設(shè)計的關(guān)系

田園型建筑體研究的建筑包含室內(nèi)與室外兩部分，室外部分重在講究建筑體的外觀式樣，而內(nèi)部空間，重在強調(diào)其布局；然而不管是建筑體的外觀形式或者室內(nèi)規(guī)劃，對于建筑體的恒溫性設(shè)計都具有相當(dāng)重要的作用。

（1）從建筑體外觀形式來說，建筑體的層高，屋頂?shù)奶舾?、夾層、朝向，飛檐的跨度；門窗的大小、高低、進退以及門檐、窗檐的進深與跨度等都會對室溫起到直接的調(diào)節(jié)作用；首先、建筑體的層高對于恒溫性的調(diào)控，關(guān)系至為重要，田園型建筑體依照建設(shè)部要求，最大限高控制于12米以內(nèi)，樓層層數(shù)控制在兩層半高度；依照這樣的規(guī)劃要求可以將一層控制在3.5米層高以內(nèi)，也可以追加設(shè)計一層鏤空夾層，讓一層與夾層連通，形成自然通風(fēng)帶；二層控制在3.2m以內(nèi)，平衡建筑體的力學(xué)關(guān)系；余下的可以留給閣樓以便于調(diào)控室溫；其次、通過對中國古建筑的研究，我們不難發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的古建筑基本上都是以坡頂為主，分直形與弧形兩種坡頂，這種坡頂其中一個重要的作用便是適量吸收早晨與傍晚的光照熱能，而規(guī)避正午烈日下的過渡熱能；坡頂貯存的熱能在室溫較低時，能起到增溫作用，但是如果處理不當(dāng)，與室內(nèi)集聚的熱能形成疊加，就會明顯造成室內(nèi)上層空間悶熱、氣流不暢現(xiàn)象，夾層以及通風(fēng)氣門的設(shè)計則可以逼出過熱氣體以緩和室內(nèi)溫度；再次、門窗的設(shè)計對建筑體的恒溫性調(diào)控也是不可忽視；就人們對于新風(fēng)尚審美的需求而言，通體的玻璃幕墻與高挑的大門固然更讓人心情愉悅、視野開闊，而且也能攝入更多的室內(nèi)光照，而光照的強弱與時間、方位以及維度是有密切關(guān)聯(lián)的，一般10點之前光照是相對舒適的，依照太陽東升西落的自然規(guī)律，建筑體東面可以設(shè)置較大門窗，以更好的吸納陽光；而建筑體南向，普遍而言正處在10～14點之間，也是太陽光照較為強烈的時間區(qū)位，對于此朝向的設(shè)計，則要非常講究室內(nèi)與光照的接觸面，設(shè)置門檐、窗檐便是一個很好的設(shè)計手法，如果再配合門、窗的進深以及高低大小設(shè)計，則會取得更好的室溫控制效果。

（2）從建筑體的內(nèi)部規(guī)劃來講：內(nèi)部空間規(guī)劃的科學(xué)性，對建筑體的恒溫性設(shè)計也是相當(dāng)重要的；合理而又順暢的空間通道布局，可以將室外氣流引入室內(nèi)，以形成橫向上的氣體流通，借助氣流帶走室內(nèi)滯留的熱量；而垂直型與橫向型相交叉的連貫空間則更能調(diào)動室內(nèi)氣流的垂直化對流，將熱氣逼出建筑體預(yù)設(shè)的氣窗，以保持室內(nèi)溫度的舒適感；或者可以在建筑體的內(nèi)部空間尋找一個或若干個破點，以促成室內(nèi)外氣體的交互等，讓氣體產(chǎn)生節(jié)段性交互，這樣也可以快速的平衡室溫，如某高校鞋靴設(shè)計研發(fā)室的設(shè)計部區(qū)塊設(shè)計（如圖3）。

4 建筑材料與恒溫性設(shè)計的關(guān)系

保溫隔熱建筑材料是成就一座恒溫性建筑體的必備要素；而對保溫隔熱材料的選用以及結(jié)構(gòu)設(shè)計則是田園型建筑體的設(shè)計核心。

田園型建筑體對于材料的選用必須符合以下幾個原則：第一、要吻合該區(qū)域的建筑風(fēng)格；第二、要符合節(jié)能低耗環(huán)保要求；第三、要符合經(jīng)濟性原則；在建筑取材方面主要分為兩種，一種為就地取材，一種為新型建筑材料；就地取材比較容易體現(xiàn)出建筑體的地域風(fēng)格，在建筑體的建造成本控制方面也是比較理想的，比如南方的土石木結(jié)構(gòu)建筑體，天然的石材自身就是一種良好的隔熱蓄熱體（導(dǎo)熱系數(shù)為3.49左右），它可以阻擋過熱的光照，同時也能儲蓄白天近8小時的熱能以平衡夜間室內(nèi)的溫度；還有粘土結(jié)構(gòu)墻體（導(dǎo)熱系數(shù)為1.16）等都具備較好的地域建筑格調(diào)，同時也對建筑體的恒溫性設(shè)計具有較好的作用；新型的建筑材料作為建筑業(yè)的新寵，其導(dǎo)熱系數(shù)是常規(guī)建筑材料的0.014%左右，如巖棉礦棉玻璃面板，其導(dǎo)熱系數(shù)則在0.05左右，這樣的新型材料對建筑體的恒溫性設(shè)計具有重大的作用；這里我們看一下常規(guī)型與新型隔熱性能建筑材料的對比圖，如圖4；然而，目前市面上新型節(jié)能保溫型的建筑材料品種紛繁復(fù)雜，大類主要有泡沫混泥土隔墻砌塊材料、網(wǎng)織增強巖棉板薄抹灰外墻材料、無機改性聚苯顆粒保溫板、無機改性石墨聚苯乙烯不燃保溫板、玻璃絲綿隔音隔熱材料以及砂漿混泥土纖維材料等；這些新型材料的運用從經(jīng)濟成本核算，經(jīng)過對于市場的調(diào)研總結(jié)為950m2～1500/m2左右，與常規(guī)型建筑材料900/m2左右造價相比，存在一定的差距；但是從能耗的性能比，常規(guī)型與新型的性能卻是大相徑庭，況且新型材料還具有相當(dāng)好的隔音效能，這是常規(guī)性材料所無法比擬的，故而，對于新型建筑材料的使用則更需要進行合理性搭配設(shè)計；以達到既能滿足風(fēng)格、經(jīng)濟效益，同時又更能滿足建筑體的恒溫性設(shè)計需求。

門窗作為建筑體外圍的重要部分，其材料的性能對于建筑體的恒溫性調(diào)控設(shè)計也至關(guān)重要；門窗的隔熱性能可以從門窗的玻璃材質(zhì)規(guī)格、型材斷面以及窗框比來進行考量；從現(xiàn)在的建筑體形式來說，門窗的比重占建筑面積相當(dāng)大，對于門窗的朝向、大小門框比設(shè)計也顯得至為重要，需要進行綜合性設(shè)計考慮。首先、型材屬性和斷面形成是影響門窗保溫性能的重要因素之一，金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)、傳熱能力遠大于非金屬材料。故而，在制作門窗框架時應(yīng)盡可能采用非金屬材料；其次、控制好合理的窗框比，窗框比會影響窗框的感熱面和放熱面，感熱面和放熱面的增加會大大降低金屬型材窗戶的保溫性能，因此，在使用功能相對滿足的前提下，窗立面的設(shè)計不宜分割的太細、太碎，且應(yīng)避免小面積的窗戶使用大斷面金屬型材來制作；再次、提高玻璃的保溫性能；可采用雙層或三層中空玻璃，或者采用防紫外線鍍膜玻璃等；最后，在門窗的設(shè)計方面，應(yīng)結(jié)合建筑風(fēng)格與外在氣候，將門窗進行前移或后退處理，某高校鞋靴設(shè)計研發(fā)室項目正是結(jié)合了以上這些原理展開設(shè)計。

5 智能化與建筑體恒溫性設(shè)計的關(guān)系

智能化時代已經(jīng)引領(lǐng)建筑體朝向更為舒適性、恒溫性方向發(fā)展；智能化中央云處理器不僅可以操控室內(nèi)幾乎所有帶電設(shè)備，同時也可以智能感知室溫的變化，適時啟動空氣調(diào)節(jié)設(shè)備（空調(diào)、新風(fēng)系統(tǒng)等）、啟動自動離合天窗、遮陽窗簾、智能地暖、空氣能采暖壁爐系統(tǒng)、智能玻璃反射面等；智能化已經(jīng)在民用建筑中表現(xiàn)著相當(dāng)成熟，如聰普智能家居、榮事達智能家居和?？低暠O(jiān)控設(shè)備等，已經(jīng)有原來的面板觸控、手機點控發(fā)展到現(xiàn)今的語義聲控，即智能化系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展到根據(jù)捕捉的語義來啟動整棟建筑體的所有智能化設(shè)備；作為田園型恒溫性建筑體范例的鞋靴設(shè)計研發(fā)室，在智能化使用方面也不落下，如在辦公區(qū)域中，運用智能化對玻璃幕墻的熱能強弱感應(yīng)，控制進入室內(nèi)的光照熱度，同時借助智能感應(yīng)攝像頭感知室外的光照亮度，自動調(diào)節(jié)室內(nèi)的光照設(shè)備，這在一定程度上控制室內(nèi)光照設(shè)備的發(fā)熱量，對平衡室溫具有重要作用。

田園型建筑體的恒溫式設(shè)計模式，從設(shè)計基點上來講就是依照田園生態(tài)系統(tǒng)自我調(diào)適原理，給予建筑體一個健康的軀干，一個可自我感知的智能化頭腦，讓整座建筑體賦予生命力。根據(jù)既定的設(shè)計需要，將室溫掌控在建筑體的生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)。

參考文獻：

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