被動(dòng)式建筑設(shè)計(jì)策略分析

Word版本，下載可自由編輯被動(dòng)式建筑設(shè)計(jì)策略分析本文以建造剖面為入手點(diǎn)，分析了建造空間與被動(dòng)式綠色建造的關(guān)系。建造剖面設(shè)計(jì)在建造內(nèi)部空間的塑造上起到了打算性的作用，而建造空間的好壞直接影響了其自然通風(fēng)、采光等效果。文章從空氣流淌、采光優(yōu)化、節(jié)省用地等方面，闡述了良好的建造空間對(duì)于建造內(nèi)、外環(huán)境的影響，同時(shí)表明白營(yíng)造良好建造空間與建造剖面設(shè)計(jì)的必定聯(lián)系。

隨著人類的建造建筑對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞日益嚴(yán)峻，被動(dòng)式綠色建造越來越被人們所關(guān)注。建造剖面從傳統(tǒng)意義上講是一種圖式表述，反應(yīng)了建造的空間與結(jié)構(gòu)。但是在當(dāng)今的被動(dòng)式綠色建造實(shí)踐中，剖面已成為了反映被動(dòng)式策略、甚至是推進(jìn)被動(dòng)式設(shè)計(jì)提高的重要手段。

一、被動(dòng)式綠色建造與建造剖面空間的基本聯(lián)系

1.基于空氣流淌的角度

空氣在建造空間中的流淌主要有兩種形式：熱壓通風(fēng)和風(fēng)壓通風(fēng)。熱壓通風(fēng)依賴室內(nèi)外空氣溫差所造成的空氣密度變小，從而產(chǎn)生了壓強(qiáng)差，形成了熱空氣向上冷空氣向下的空氣流淌現(xiàn)象。風(fēng)壓通風(fēng)是由于建造迎風(fēng)面在風(fēng)的作用下壓力上升，因此與建造背風(fēng)面產(chǎn)生了壓強(qiáng)差，產(chǎn)生了風(fēng)由迎風(fēng)一面對(duì)背風(fēng)一面流淌的現(xiàn)象。

溫室空間建造溫室空間的主要原理是“溫室效應(yīng)”，借助玻璃的物理屬性：一般玻璃允許利用的太陽(yáng)光的波長(zhǎng)是在0.4～2.5μm之間的短波，太陽(yáng)短波利用玻璃進(jìn)入到室內(nèi)被室內(nèi)的物品所汲取，溫度上升的物品會(huì)再次輻射出波長(zhǎng)大于2.5μm的長(zhǎng)波輻射波，使室內(nèi)的溫度上升，但是波長(zhǎng)大于2.5μm的長(zhǎng)波不能透過玻璃輻射到室外。

因此，太陽(yáng)能的輻射熱就被留在了室內(nèi)。長(zhǎng)時(shí)光的輻射可以使得室內(nèi)的溫度升高，這樣就形成了建造的“溫室效應(yīng)”。建造的“溫室效應(yīng)”有利于得熱，是一種常見的通過被動(dòng)式太陽(yáng)能的設(shè)計(jì)手法。從空氣流淌的角度來講，太陽(yáng)輻射使得該空間內(nèi)的空氣溫度上升，溫度高的空氣密度變小，從而產(chǎn)生了向上運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)。對(duì)于熱空氣詳細(xì)的流淌方向，還是由這個(gè)“溫室空間”詳細(xì)的位置和形態(tài)打算的?？梢宰钪庇^地表述這個(gè)空間的建造圖示——剖面圖，成為了分析和設(shè)計(jì)此空間的重要的辦法。

煙囪空間建造煙囪空間的主要原理是“煙囪效應(yīng)”，其原理是因?yàn)榻ㄔ靸?nèi)部的高差所形成的壓強(qiáng)差。所以建造的煙囪空間的主要目是加強(qiáng)建造內(nèi)部的通風(fēng)。盡管現(xiàn)代建造的空調(diào)系統(tǒng)已經(jīng)十分完美了，但是借助機(jī)械設(shè)備來達(dá)到通風(fēng)目的的同時(shí)，或多或少會(huì)造成環(huán)境的破壞。通過自然通風(fēng)來達(dá)到建造室內(nèi)的通風(fēng)要求則越發(fā)注意生態(tài)設(shè)計(jì)，是從建造師的角度動(dòng)身，設(shè)計(jì)越發(fā)合理的空間，以達(dá)到充分通過自然通風(fēng)的目的。建造內(nèi)部空間的高差與其煙囪效應(yīng)的效果是成正比關(guān)系的，高差越大，則效果越顯然。

煙囪空間往往存在于建造內(nèi)部貫通多層的豎向空間中，如中庭空間、通風(fēng)井、樓梯間等。建造師可以利用對(duì)豎向空間的合理設(shè)計(jì)來提升煙囪效應(yīng)的效果。與風(fēng)壓通風(fēng)不同，煙囪效應(yīng)的應(yīng)用范圍越發(fā)廣泛，能適應(yīng)越發(fā)復(fù)雜的氣候環(huán)境。剖面是單個(gè)豎向空間抽取的片段，將這些片段延續(xù)在一起，就可以表述豎向空間的整體設(shè)計(jì)意圖和設(shè)計(jì)概念。在空間較為復(fù)雜的建造中，剖面往往比平面蘊(yùn)含著更多的信息，而“煙囪空間”往往存在于復(fù)雜且貫穿的空間。

雙層表皮空間雙層表皮是一個(gè)形態(tài)上的概念，我們把建造的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)三維化，含有多個(gè)層次或一定厚度的復(fù)合化的外圍護(hù)系統(tǒng)統(tǒng)稱為雙層表皮。建造的雙層表皮的成因有無數(shù)種，如有些是為了把承重結(jié)構(gòu)和圍護(hù)結(jié)構(gòu)分開，為了達(dá)到一種立面上的效果；有些是通過雙層表皮的空腔來達(dá)到空氣流通的效果；有些則是通過雙層表皮來達(dá)到保暖的作用。

表皮系統(tǒng)的空間既不是外部環(huán)境空間也不是室內(nèi)空間，表皮系統(tǒng)可以看作是建造所處的環(huán)境中的除室外空間和室內(nèi)空間外的剩余空間。建造的室內(nèi)空間始終和室外環(huán)境舉行著能量的交換，表皮系統(tǒng)則擔(dān)當(dāng)起一個(gè)媒介的作用，即康所說的“服務(wù)空間”。然而，對(duì)于這個(gè)空間形態(tài)和比例的描述，我們向來缺少一種容易而直觀的表述。假如我們從剖面的角度將雙層表皮的形態(tài)和空間舉行簡(jiǎn)化，在得到清楚表述方式的同時(shí)，將會(huì)對(duì)其設(shè)計(jì)和分析起到很好的輔助作用。

2.基于采光優(yōu)化的空間

退臺(tái)空間建造的退臺(tái)空間指的是，建造立面或是內(nèi)部的中庭空間呈逐層退進(jìn)或是逐層外挑。逐層退進(jìn)的目的是為了使建造上層對(duì)下層盡量少的遮擋，讓每一層盡量多地接受自然采光，并加強(qiáng)熱量的獲得，對(duì)嚴(yán)寒地區(qū)建造的采光極為有利；逐層外挑的目的是為了讓建造上層對(duì)下層有略微的遮擋，避開炫光的產(chǎn)生，并加強(qiáng)建造的遮陽(yáng)效果，對(duì)炎熱地區(qū)的建造比較有利。

因?yàn)樘?yáng)高度角和日照方向的不同，基于建造采光優(yōu)化的退臺(tái)空間也不盡相同。而建造剖面，則為退臺(tái)空間提供了一種“可調(diào)整”的設(shè)計(jì)辦法。建造南立面，為了防止其在夏季受到陽(yáng)光劇烈的照耀，可以將其剖面外墻在沿太陽(yáng)入射的方向舉行略微調(diào)節(jié)。這樣一來，不僅解決了強(qiáng)光照耀的問題，也沒有影響到冬季的采光，而且可以縮短建造之間的日照間距。

中庭空間對(duì)于大進(jìn)深或大開間的建造，建造難免會(huì)存在自然光很難照耀到空間。這時(shí)，普通的解決辦法是，在建造跨度大的地方加入中庭空間，調(diào)整其周圍內(nèi)部空間的采光。光是由上至下射入建造中，平面圖可以確定中庭的進(jìn)深和面寬，但不能從光的入射方向?qū)χ型サ呢Q向空間舉行調(diào)節(jié)。剖面是對(duì)空間的描繪，是將空間從二維提高到三維的一種圖示表述。剖面不僅僅作為一種結(jié)果，它更是一個(gè)過程、一種辦法。若從剖面向建造的中庭空間舉行設(shè)計(jì)和優(yōu)化，必然會(huì)帶來越發(fā)精確?????且有效的結(jié)果。

以頂部采光的中庭空間為例，其高度與寬的比值就打算了這個(gè)空間的類型與使用范圍。當(dāng)比值較小的時(shí)候，其空間較為低矮和開敞，有利于獲得更多的自然采光，可以解決進(jìn)深過大而造成的自然采光不足等問題，適用于嚴(yán)寒地區(qū)的氣候特點(diǎn)；當(dāng)比值較大的時(shí)候，其空間較為巍峨和狹窄，有利于削減太陽(yáng)光的直接照耀，削減熱量的獲得，較大的高度有利于溫室效應(yīng)的發(fā)揮，加強(qiáng)自然通風(fēng)的效果，適合于炎熱地區(qū)的氣候特點(diǎn)。此外，還可以按照當(dāng)?shù)夭煌奶?yáng)高度角在其剖面上做出詳細(xì)的調(diào)節(jié)，如圖1所示。

二、營(yíng)造良好被動(dòng)式綠色建造空間的剖面設(shè)計(jì)

1.類型的挑選

根據(jù)建造空間形式的不同，可以將被動(dòng)式綠色建造的剖面空間大致分為四種類型，即：矩形空間、V形空間、三角形空間和不規(guī)章空間。矩形空間是一種最常見的建造空間，可以應(yīng)用于諸多類型的建造當(dāng)中去，其設(shè)計(jì)的重點(diǎn)在于布置的位置和比例關(guān)系。按照不同的要求，在剖面上支配不同的矩形空間，這些都關(guān)系到被動(dòng)式設(shè)計(jì)的效果。V形空間是一種典型的適用于嚴(yán)寒地區(qū)的空間形式，因?yàn)榻ㄔ斓纳蠈訉?duì)下層沒有遮擋，可以使每一層都能充分地獲得自然采光。

但因?yàn)橄聦咏ㄔ斓倪M(jìn)深會(huì)越來越大，有可能會(huì)形成黑房間，不利于使用。三角形空間與V形空間剛好相反，因?yàn)樯喜康目臻g比較狹窄，可以削減太陽(yáng)光的直射。同時(shí)，因?yàn)槲那鹄镄?yīng)，上部組件縮小的形態(tài)可以強(qiáng)化煙囪效應(yīng)的產(chǎn)生，有利于自然通風(fēng)。適用于炎熱氣候地區(qū)的建造形式。異形空間指的是按照特定的功能需要所形成的不同于傳統(tǒng)造型的空間，如異形的采光井、通風(fēng)塔、雙層表皮等。建造剖面的空間往往與平面一樣也存在著復(fù)合的形式，即多個(gè)基本空間形式組合的復(fù)合空間形式。在實(shí)際的項(xiàng)目中，很少存在惟獨(dú)單一空間的建造，所以在舉行剖面設(shè)計(jì)時(shí)要考慮到各種各樣的空間形式，這樣才干達(dá)到最抱負(fù)的效果。

2.剖面設(shè)計(jì)與地形的結(jié)合

關(guān)于建造場(chǎng)地設(shè)計(jì)的問題，平面設(shè)計(jì)要順應(yīng)地形設(shè)計(jì)，而剖面設(shè)計(jì)要結(jié)合地勢(shì)來設(shè)計(jì)。惟獨(dú)將兩者結(jié)合起來，才干形成豐盛且富有特色的空間形式。正如查爾斯?柯里亞設(shè)計(jì)的考瓦拉姆海濱度假酒店，建造師徹低敬重當(dāng)?shù)氐牡匦蔚孛?，建造與山、建造與海都形成了一種良好的呼應(yīng)關(guān)系，使得建造就像是從場(chǎng)地里生長(zhǎng)出來的一樣，達(dá)到了與場(chǎng)地的和睦統(tǒng)一。

3.剖面設(shè)計(jì)與節(jié)地設(shè)計(jì)

人們之所以要對(duì)場(chǎng)地舉行整合，其目的是為了獲得一個(gè)最基本的建造平臺(tái)。整合場(chǎng)地的辦法普通有三種：填土、挖土和保持土地原貌。剖面圖可以作為對(duì)地形的坡度舉行分析的一種圖解辦法，從豎向的角度，分析和整合基地，對(duì)建造的土方量加以控制和協(xié)調(diào)，并結(jié)合地形對(duì)建造的豎向空間舉行設(shè)計(jì)。舉一個(gè)容易的例子，首先將一個(gè)45°坡九等分，利用上述的三種改造地形的方式將其舉行改造，可以得到如圖3所示的可能的改造圖示；接著按照我們對(duì)建造功能及類型的需求來挑選適合的地形改造計(jì)劃