基于地域性的被动式建筑设计策略研究

陈可赟

全球化背景下，因一味追求经济发展，忽略了对环境的保护，导致出现全球变暖、温室效应等气候问题，严重威胁人们的生存环境。1992 年，联合国环境与发展大会通过的《联合国气候变化框架公约》，是世界上第一部为全面控制二氧化碳等温室气体排放危害地球生态的全球性气候公约。除了各种生产活动，建筑行业的发展对生态也造成了一定的破坏。据了解，在能源消耗方面，建筑行业占总耗能的1/3。而被动式建筑因具有低耗能、低成本的特点，且能较好地适应我国地域的多样性，成为目前建筑行业关注的新内容。

1.1 被动式建筑的内涵

在现代建筑发展史中，自20 世纪80年代，建筑业的专家便开始注重环境保护，运用绿色建筑、可持续建筑等概念进行设计。但是针对建筑施工过程中出现的二氧化碳超标问题，却没有有效的对策。在此背景下，低耗能、减排量的建筑形式逐步受到建筑师的关注。被动式建筑设计是指在建筑方案设计过程中，根据项目基地的地域性气候特征，依照建筑环境适应性与建筑技术的基本原则，运用建筑本身的功能形成适应人体体感的室内气候，打造宜居的建筑室内外环境[1]。被动式建筑的概念将绿色建筑、可持续建筑、节能建筑、生态建筑等概念加以整合，将二氧化碳低排量作为重点，从各个技术层次综合考量，达到保护环境的目的。被动式建筑可以通过建筑形态设计，增强围护结构的密闭性、优化通风设计及合理设计建筑朝向，从而起到节能减排的作用，同时还能够结合地域特色进行设计，充分适应当地的环境。

1.2 被动式建筑发展现状

随着建筑行业的发展，建筑设计师对建筑与气候密切关系的认知不断变化，开始尝试通过建筑设计来调节建筑内部及周围的气候，通过研究发展的现状，可以更好地了解被动式建筑。

1.2.1 国外研究现状

在20 世纪80 年代以前，建筑专家对于被动式建筑的探索还停留在如何利用太阳能、风能等自然能源解决建筑设计高能耗的问题。1988 年，瑞典的博·亚当姆森教授和德国的沃尔夫冈·菲斯特教授在瑞士共同提出了“被动式房屋”理念，这是被动式建筑首次作为正式概念被提出[2]。20 世纪90 年代，Minergie 理念的提出为瑞典的被动式建筑提供了一系列低耗能技术指标，促进了被动式建筑的发展。21 世纪初期，丹麦引入被动式建筑，推动了丹麦建筑行业的发展。

1.2.2 国内研究现状

我国的现代建筑起步较晚，被动式建筑的研究也相对滞后。近年来，不少专家学者加入了被动式建筑的理论研究中，并以特殊区域的代表性气候为研究基础，进行被动式建筑设计。例如，学者李愉在2006 年以重庆的亚热带季风湿润气候为研究对象，分析了建筑与气候之间的联系，并研究了建筑地基情况、建筑整体布局以及周围生态对于小气候的作用，进而提出了建筑本体的被动式气候设计策略[3]。

另外，有些学者对不同的气候作用进行了区域研究。例如，学者杨柳在研究气候与建筑的关系时，就将此类关系进行整合，并形成系统，运用于我国建筑设计的气候分析与研究中[4]。还有一些学者通过建筑对人体的舒适度影响，研究了不同建筑在不同气候类型下人体的体感情况。2010 年，上海世博会的“汉堡之家”是我国首个关于被动式建筑的设计作品，该建筑在设计中不以高耗能能源为主，甚至未配置空调和暖气，室内恒温为25 ℃，通过被动式建筑自身功能来调整室内气温[5]。

2.1 地域环境因素

不同的地域形成不同的环境，如不同地域的风速、地形地貌、气候类型等均不一样。在我国的西北地区或者临海地区，狂风漫天的天气较为常见；
在我国中部地区，风速较为平稳，这对建筑的设计和建造比较有利，能够使被动式建筑轻易抵挡风速损坏，且也不用过多采用防风材料，减少设计的成本。另外，我国幅员辽阔，不同地域的地形地貌差异很大。建筑所处位置是平地还是坡地，是山谷还是山顶，是否位于水系旁等，都将直接影响建筑室内外的热环境和采暖制冷的能耗大小。因此，在设计时需要着重考虑地域环境因素的影响[6]。

2.2 地域文脉因素

文脉是指一个区域内经过长期的发展所形成的历史文化、民风民俗、物质遗产以及地方性的叙事故事等，不同地域孕育的文脉存在差异。首先，从历史发展方面来看，不同区域流传下来的建筑外在形式与建筑内涵不同。例如，安徽省的徽派建筑为青墙白瓦的外形，在安徽进行被动式建筑设计，就会受到当地传统建筑的影响。其次，一个地方的民风民俗也在无形中影响着被动式建筑的设计。

2.3 设计因素

2.3.1 与当地的气候条件相匹配

地域性的区别，使得环境气候因素多种多样。同时，气候也影响了建筑规划设计的各个方面，包括选址、布局、房屋排水、屋顶样式、保温保暖设计、防潮防风设计、材料运用、建筑细部构造、建筑室内空间组织以及建筑朝向等。由此可见，气候因素对于地域性规划设计非常重要。例如，在考察当地的气候变化时，不仅要依靠先进的设备进行信息搜集，还要与当地的气象部门沟通，通过查阅信息资料完善信息储备，并巡防附近地区的环境，了解不同天气中山体环境的变化，再经过科学论证研讨出合适的建筑搭建方案。

2.3.2 具有一定的人文精神

在进行被动式建筑规划设计时，要充分调查当地的历史条件、民俗风情以及当地建筑的特征，以满足人们的需求，适应可持续发展理念，实现建筑和地域环境的和谐共生[7]。

被动式建筑同当地的经济社会发展以及人们的日常生活密不可分，并同当地的精神文化生活息息相关。因此，要尊重当地的建筑文化，辩证吸收地域文化精神。建筑的空间形态设计要注重功能特征，满足现代居民的功能性要求，充分考虑地域文化的塑造；
建筑造型要和当地的建筑审美相协调，尽量选用符合地方特色的建筑材料，从整个建筑形象上让人们充分感受建筑地域性中蕴涵的人文精神。

3.1 不同地域环境下的被动式建筑设计策略研究

3.1.1 不同气候条件下的被动式建筑设计策略

依据《民用建筑热工设计规范》（GB 50176-2016）的规定，我国划分为严寒地区、寒冷地区、夏热冬冷地区、夏热冬暖地区、温和地区5 个气候类型区域。对于不同的区域，被动式建筑设计的出发点也有所不同。在这5 个气候类型区域中，严寒地区与寒冷地区相差不大，因此可以采用同一种设计策略。

（1）严寒地区与寒冷地区。这两个地区天气寒冷，被动式建筑最主要的目的是为了保暖。因此，要注重建筑墙体厚度及外围防护等的设计，在冬季加强室内保温效果，夏季则起到隔热功能。建筑体型不宜过大，窗户面积可相对加大，注意门框保温条的质量，做到采光与日照兼具。另外，窗外设置遮阳设施，尽量采用太阳能等自然能源。

（2）夏热冬冷地区。此地区在进行建筑设计时，外围护结构依然要以夏季隔热冬季抗寒为主，对于建筑体型则没有过多要求。在采光充足的情况下，可加大开窗面积，并在室外设计遮阳设施。另外，室内外的通风也不能忽略。

（3）夏热冬暖地区。设计要点是防止夏季强烈的紫外线，外部结构设计在保温隔热的基本要求下，选择浅色及光滑的外墙。整个建筑设计要注意通风的问题，从而改善屋内的热环境，实现室内温度的自我调节。

（4）温和地区。温和地区可选取蓄热的材料，室外及屋顶材料以浅色为主。该地区南部光照较强，因此可将外遮阳区域设置在南向窗位置，东西部则可以自由设置遮阳设施。

3.1.2 不同场地风环境下的被动式建筑设计策略

由于地域不同，基地上的局部小气候也会对建筑产生影响，而场地风是主要的因素。针对存在场地风的基地进行建筑设计时，首先要考虑建筑的防风设计。有的地区风力强劲，且季节不同场地风强度也会存在差异，而有的地区需利用建筑隔绝冬季的冷风，这就需要设计巧妙的建筑外形来降低风速，有效隔绝冷风，避开不利风向。其次，建筑设计要充分考虑夏季的通风问题，因此建筑的排列最好选用阵列形式或自由形式，以便于顺畅通风。同时，建筑的外立面要注意角度的设计，以分散夏季风力，从而减少建筑墙面受到的风力冲击。另外，整个建筑的横向设计不能太宽，并与周围建筑保持距离，避免形成强风区域。

3.1.3 不同场地地形环境下的被动式建筑设计策略

（1）平坦地形。平坦地形在设计时难度相对较小，但是要合理设计建筑的方向以及排列方式。另外，可以通过景观设计来营造局部微气候，调节该地形的气候条件，形成被动式建筑内部舒适的气候环境。

（2）高差地形。高差地形在设计方面要充分利用地形差异，对于高差较大且不宜进行改造的地形，需保留原始形态，让建筑去适应地形，合理进行建筑设计，以实现建筑与环境的融合。

3.2 不同地域文脉下的被动式建筑设计策略研究

不同地域的文脉具有很大的差异性，对于不同文脉下被动式建筑的设计策略要进行多方位的分析。

首先，从历史角度来看，在历史中形成的建筑形态以及历史内容为被动式建筑提供了丰富的灵感来源。

其次，在被动式建筑设计中，应尽量保留符合当地特色的民风民俗，与当地文脉形成统一的有机整体。

最后，被动式建筑设计要适应当地人文，尊重当地的文化情怀及道德准则。

3.3 不同材料下的被动式建筑设计策略研究

由于我国不同地区的气候类型差异较大，选用的建筑材料也有所不同。首先，建筑设计需要考虑当地的建造水平，采用更加高效合理的结构形式，同时要考虑经济特性。其次，在材料角度，各地区生产的建筑材料有所不同，应尽量利用当地材料进行设计，避免从外地运输材料，加大施工成本，产生资源浪费。最后，对于细节设计部分要具体问题具体分析，综合区域情况进行相应设计，利用细节措施使被动式建筑适应当地的气候条件。

3.4 不同设计因素下的被动式建筑设计策略研究

第一，在建筑设计的主观方面，要综合考虑当地的各个影响因素，选择适宜的被动式建筑设计策略，做到符合被动式建筑的设计要求、降低能耗、贴近地域文化以及适应地域环境等。一个建筑物从概念到形态，都融入了设计师主观方面的想法。设计师根据相关指标，综合考量各种影响因素，最终形成一条完整的设计思路。第二，从建筑使用者角度来看，被动式建筑要在迎合个人喜好的基础上，兼顾各个方面的有效设计，做到既能契合使用者的喜好，又能为使用者带来舒适感。建筑使用者的喜好会影响被动建筑的设计方案，因为使用者是建筑设计最终服务的对象，其喜好和要求均不可忽略。因此，在进行被动式建筑设计时，还要收集建筑使用者的相关信息，根据使用者喜好进行定位，从而确定设计的主要方向。第三，在宏观设计角度，要考虑技术因素，其主要内容包括建筑的内外部构造、应用的材料类型以及设计的细节3 部分。首先，建筑的内外部构造非常重要，构造是否合理直接影响被动式建筑的牢固性、安全性以及建筑的外观造型。其次，在应用材料方面，不同的材料类型会给被动式建筑带来不同的设计效果。最后，细节设计方面也十分重要。例如，被动式建筑房顶的坡度大小、建筑的凸凹形态等，都能影响被动式建筑的遮阳与采光[8]。

目前，被动式建筑已经成为保护生态环境、降低排放标准的首选。本文通过分析地域性的差异对被动式建筑的影响因素，得出不同地域因素下的被动式建筑设计策略。研究不同地域因素影响下的被动式设计策略，对我国被动式建筑的发展具有重要的意义。要合理运用地域性内容，加强被动式建筑的整体质量和设计理念，以提高整个被动式建筑的设计水平，适应当下节能减排标准。

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