田园型建筑体的恒温性设计探讨

摘 要：田园型恒温性建筑体，一种以尊重自然、遵循生态规律、低耗环保与节能智能化相结合的设计型建筑，该建筑体从立足空间出发，多维度考量建筑体周边生态、气候以及光照强度环境等因素，并对此作出综合性室内规划布局、已达到恒温性能。

关键词：田园；建筑；恒温

1 前言

继2010年上海世博会德国馆呈现的运用地热对室温进行调控之后，恒温性设计概念就一直索绕在本人的脑海里，2013年澳洲墨尔本皇家理工学院的生态建筑设计专业学习实践，更加增强了自己对于研究健康舒适型建筑空间的热情；2014年11月，由黑龙江科学院科技孵化中心提起的一项实用新型专利“一种带有供热系统的恒温建筑”的研究，以及国家政策对于节能、环保标准的不断提升，甚至在十三五期间要达到65%的节能标准，对于公共建筑，更是要强制采取节能低耗型材料的推出，更是引发了本人对更深层次探讨恒温性建筑体的极大关注；田园建筑体的恒温性设计研究旨在缔造舒适的低耗节能空间。

然而，关于建筑体恒温性问题的研究，各领域都有自己的关注点，或着眼于建筑材料、或探寻室内采暖供热系统，或铺设调温水系统、或安置智能调温构件……，而本论文对于建筑体恒温性问题的研究则是立足于生态田园，从建筑体自身构件要素，室内外通道规划，以及辅以智能化技术来打造的一种恒温性建筑体。

2 自然环境与建筑关系

建筑是一门艺术，更是一件怡人的居住、活动空间；众观建筑史，每一件优秀建筑作品的存在，从设计决策阶段到细节深化、落地环节，无不贯穿这样一个思路，就是建筑作品都不会脱离周边自然环境而独立存在；气候、生态以及土壤地质因素都会对该作品的成型存在密不可分的关系。

一座建筑体的恒温性能，从自然要素层面上，与其坐落区域的气候有着密不可分的内在联系；首先、作为建筑体主宰的人，趋光性是人的本性；光照的存在不仅提高人体免疫力，增强人体肌肤与内脏机能的血液循环，提高机体的造血功能，促使内分泌激素的分泌，促进机体新城代谢等，对人体的健康具有极大的益处；同时太阳光照也极大改善建筑空间的健康性，阳光的紫外线不仅可以杀死室内滋生的细菌、霉菌等，还可以引发室内空气的流动，使室内气体保持新鲜；因而，向光性规划设计便是建筑体的首要考虑要素；而光照在不同时间段照射的角度以及在不同季节照射强度的差异性，都会对恒温性建筑体产生至关重要的影响：其次、从建筑体的田园生态层面来说，植被具有较好的稀释与缓解光照热能的功能，经过地表植被投射到建筑体室内的热能远低于光泽面、浅色面的建筑材料；而树木的存在，则不仅可以美化建筑体的存在空间，更可以较好的过滤与阻挡光照热能的作用（如图1）；再则、区域气流方向对建筑体的恒温性设计也是不可忽视的；气流对于建筑体的关系，是迎面还是背对，直接关乎到如何调节室温的问题；优秀的老中医，治愈病人的方法，通常都是讲究气血畅通，气血流转于体内而不受阻，则病痛自然消失，同理，如果气流于建筑体内流转顺畅，则对于建筑体室温的调控亦能收放自如，室內与室外的温差是时常存在的，当室温过高就需要借助气流带走热能以平衡温差，相反，当室内外温度都超过人体舒适度24℃时，则需要借助制冷设备或利用地下室阴凉气体等来冷却气体以推动室内对流以调节室温；因此，在设计建筑体决策时，要充分考虑该区域的维度与气压风向状况；还有这里有一点需要明确，就是建筑体的恒温性设计研究，绝不是为了恒温而人为制造一塘“死水”，健康是恒温性设计的前提；最后、作为自然要素之一的水，不仅能让建筑体拥有生命感，灵动感，更可说是一种优良的的蓄热散热体，利用水的这项属性，不仅可以冷却过高的室温，也可以于夜间释放热能，来平衡建筑体室温的舒适度。

基于以上这些设计要素的思考，某大学鞋靴设计研发室项目在规划阶段，我们就对项目现场，周边环境以及区位要素进行了综合性实地勘测分析；以明确建筑体坐北朝南与受光面的朝向，确定周边树木的种植密度、高度以及南北气流通畅走向的区位特征而规划了该建筑体的平面布局（如图2）。

3 建筑形式与恒温性设计的关系

田园型建筑体研究的建筑包含室内与室外两部分，室外部分重在讲究建筑体的外观式样，而内部空间，重在强调其布局；然而不管是建筑体的外观形式或者室内规划，对于建筑体的恒温性设计都具有相当重要的作用。

（1）从建筑体外观形式来说，建筑体的层高，屋顶的挑高、夹层、朝向，飞檐的跨度；门窗的大小、高低、进退以及门檐、窗檐的进深与跨度等都会对室温起到直接的调节作用；首先、建筑体的层高对于恒温性的调控，关系至为重要，田园型建筑体依照建设部要求，最大限高控制于12米以内，楼层层数控制在两层半高度；依照这样的规划要求可以将一层控制在3.5米层高以内，也可以追加设计一层镂空夹层，让一层与夹层连通，形成自然通风带；二层控制在3.2m以内，平衡建筑体的力学关系；余下的可以留给阁楼以便于调控室温；其次、通过对中国古建筑的研究，我们不难发现，传统的古建筑基本上都是以坡顶为主，分直形与弧形两种坡顶，这种坡顶其中一个重要的作用便是适量吸收早晨与傍晚的光照热能，而规避正午烈日下的过渡热能；坡顶贮存的热能在室温较低时，能起到增温作用，但是如果处理不当，与室内集聚的热能形成叠加，就会明显造成室内上层空间闷热、气流不畅现象，夹层以及通风气门的设计则可以逼出过热气体以缓和室内温度；再次、门窗的设计对建筑体的恒温性调控也是不可忽视；就人们对于新风尚审美的需求而言，通体的玻璃幕墙与高挑的大门固然更让人心情愉悦、视野开阔，而且也能摄入更多的室内光照，而光照的强弱与时间、方位以及维度是有密切关联的，一般10点之前光照是相对舒适的，依照太阳东升西落的自然规律，建筑体东面可以设置较大门窗，以更好的吸纳阳光；而建筑体南向，普遍而言正处在10～14点之间，也是太阳光照较为强烈的时间区位，对于此朝向的设计，则要非常讲究室内与光照的接触面，设置门檐、窗檐便是一个很好的设计手法，如果再配合门、窗的进深以及高低大小设计，则会取得更好的室温控制效果。

（2）从建筑体的内部规划来讲：内部空间规划的科学性，对建筑体的恒温性设计也是相当重要的；合理而又顺畅的空间通道布局，可以将室外气流引入室内，以形成横向上的气体流通，借助气流带走室内滞留的热量；而垂直型与横向型相交叉的连贯空间则更能调动室内气流的垂直化对流，将热气逼出建筑体预设的气窗，以保持室内温度的舒适感；或者可以在建筑体的内部空间寻找一个或若干个破点，以促成室内外气体的交互等，让气体产生节段性交互，这样也可以快速的平衡室温，如某高校鞋靴设计研发室的设计部区块设计（如图3）。

4 建筑材料与恒温性设计的关系

保温隔热建筑材料是成就一座恒温性建筑体的必备要素；而对保温隔热材料的选用以及结构设计则是田园型建筑体的设计核心。

田园型建筑体对于材料的选用必须符合以下几个原则：第一、要吻合该区域的建筑风格；第二、要符合节能低耗环保要求；第三、要符合经济性原则；在建筑取材方面主要分为两种，一种为就地取材，一种为新型建筑材料；就地取材比较容易体现出建筑体的地域风格，在建筑体的建造成本控制方面也是比较理想的，比如南方的土石木结构建筑体，天然的石材自身就是一种良好的隔热蓄热体（导热系数为3.49左右），它可以阻挡过热的光照，同时也能储蓄白天近8小时的热能以平衡夜间室内的温度；还有粘土结构墙体（导热系数为1.16）等都具备较好的地域建筑格调，同时也对建筑体的恒温性设计具有较好的作用；新型的建筑材料作为建筑业的新宠，其导热系数是常规建筑材料的0.014%左右，如岩棉矿棉玻璃面板，其导热系数则在0.05左右，这样的新型材料对建筑体的恒温性设计具有重大的作用；这里我们看一下常规型与新型隔热性能建筑材料的对比图，如图4；然而，目前市面上新型节能保温型的建筑材料品种纷繁复杂，大类主要有泡沫混泥土隔墙砌块材料、网织增强岩棉板薄抹灰外墙材料、无机改性聚苯颗粒保温板、无机改性石墨聚苯乙烯不燃保温板、玻璃丝绵隔音隔热材料以及砂浆混泥土纤维材料等；这些新型材料的运用从经济成本核算，经过对于市场的调研总结为950m2～1500/m2左右，与常规型建筑材料900/m2左右造价相比，存在一定的差距；但是从能耗的性能比，常规型与新型的性能却是大相径庭，况且新型材料还具有相当好的隔音效能，这是常规性材料所无法比拟的，故而，对于新型建筑材料的使用则更需要进行合理性搭配设计；以达到既能满足风格、经济效益，同时又更能满足建筑体的恒温性设计需求。

门窗作为建筑体外围的重要部分，其材料的性能对于建筑体的恒温性调控设计也至关重要；门窗的隔热性能可以从门窗的玻璃材质规格、型材断面以及窗框比来進行考量；从现在的建筑体形式来说，门窗的比重占建筑面积相当大，对于门窗的朝向、大小门框比设计也显得至为重要，需要进行综合性设计考虑。首先、型材属性和断面形成是影响门窗保温性能的重要因素之一，金属材料的导热系数、传热能力远大于非金属材料。故而，在制作门窗框架时应尽可能采用非金属材料；其次、控制好合理的窗框比，窗框比会影响窗框的感热面和放热面，感热面和放热面的增加会大大降低金属型材窗户的保温性能，因此，在使用功能相对满足的前提下，窗立面的设计不宜分割的太细、太碎，且应避免小面积的窗户使用大断面金属型材来制作；再次、提高玻璃的保温性能；可采用双层或三层中空玻璃，或者采用防紫外线镀膜玻璃等；最后，在门窗的设计方面，应结合建筑风格与外在气候，将门窗进行前移或后退处理，某高校鞋靴设计研发室项目正是结合了以上这些原理展开设计。

5 智能化与建筑体恒温性设计的关系

智能化时代已经引领建筑体朝向更为舒适性、恒温性方向发展；智能化中央云处理器不仅可以操控室内几乎所有带电设备，同时也可以智能感知室温的变化，适时启动空气调节设备（空调、新风系统等）、启动自动离合天窗、遮阳窗帘、智能地暖、空气能采暖壁炉系统、智能玻璃反射面等；智能化已经在民用建筑中表现着相当成熟，如聪普智能家居、荣事达智能家居和海康威视监控设备等，已经有原来的面板触控、手机点控发展到现今的语义声控，即智能化系统已经发展到根据捕捉的语义来启动整栋建筑体的所有智能化设备；作为田园型恒温性建筑体范例的鞋靴设计研发室，在智能化使用方面也不落下，如在办公区域中，运用智能化对玻璃幕墙的热能强弱感应，控制进入室内的光照热度，同时借助智能感应摄像头感知室外的光照亮度，自动调节室内的光照设备，这在一定程度上控制室内光照设备的发热量，对平衡室温具有重要作用。

田园型建筑体的恒温式设计模式，从设计基点上来讲就是依照田园生态系统自我调适原理，给予建筑体一个健康的躯干，一个可自我感知的智能化头脑，让整座建筑体赋予生命力。根据既定的设计需要，将室温掌控在建筑体的生态系统内。

参考文献：

[1] 刘存发.绿色建筑设计策略与实践[D].江苏凤凰科学技术出版社，2014（9）.

[2] （美）James Steele著、孙骞骞 译.生态建筑——一部建筑批判史[D].电子工业出版社，2014（10）.

[3] 凤凰空间.凤凰空间·上海、《Architectureof Low Energy Consumption》低能耗建筑[D].江苏人民出版社，2011.

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