不同地区和特殊条件下的住宅设计课件.ppt
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- 不同 地区 特殊 条件下 住宅 设计 课件
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1、A1居住建筑设计原理第四章 不同地区和特殊条件下的住宅设计A2 适应地域环境特点的住栋设计适应地域环境特点的住栋设计l1适应地区气候特征的住栋设计l2山地住宅l3滨水住宅A3适应地域环境特点的住栋设计适应地域环境特点的住栋设计l人们建造住宅最基本的目的就是为了抵风雨,抗寒暑,为生活提供一个安全舒适的居住空间。世界各地普遍存在的地域性居住建筑,l千百年来皆由无名工匠或住户自己动手建造。在与大自然抗争,适应不同的地形、气候等自然环境的建造实践中,积累了丰富的经验(图3135)。A4A5我国民居(民间居住建筑的习惯称呼)就是其中最为珍贵的历史财富。如在适应地域性气候特点方面,有适应西北地区气候寒冷,
2、干旱且多风沙的青海民居A6也有适应亚热带炎热多雨气候的云南西双版纳的干栏式竹楼(图3一137),A7以及适应江南温和气候的园林住宅(图3一138)。A8又如在适应地域性地形特点方面,可见江南水乡的沿河民居(图3一139),A9西南山区的吊脚楼(图3140)A10藏族碉楼民居(图3一141)A11n它们对当今居住建筑的环境适应性设计,无疑有着极大的启示和重要参考借鉴意义。n适应地域特点的居住环境的创造,涉及包括建筑群体空间、住栋组合形式、套型空间构成以及建筑细部构造等多层次的规划设计问题,需要每个设计环节的有机配合,整合一体方可奏效。本节仅就住栋设计中,有关适法做一简要介绍。A12 351 适应
3、地区气候特征的住栋设计n我国地域辽阔,各地区气候存在极大差异,同时也形成了不同的生活习惯,因而住宅设计除了满足一般使应地域环境的主要设计问题和解决方用功能外,还应适应不同气候条件,创造舒适的室内外环境。我国气候区划分为七个区域:n不同的气候特征对套型平面布置和空间组织设计的影响已在第2章住宅套型设计中提及阐明,在此再就住栋设计在不同地区气候条件下的主要设计问题和解决方法做简要归纳总结。A13我国气候区划分为七个区域n东北严寒区、(包括辽宁、吉林、黑龙江);n华北寒冷区、(包括北京、天津、河北、山西、山东、内蒙古 n华东华中夏热冬冷区、n 江苏、安徽、浙江、福建、上海);包括湖北、湖南、河南、江
4、西 n华南夏季湿热区(包括广东、广西、海南);n西南温和多雨区(包括四川、云南、贵州、重庆);n西北干旱风沙区(包括宁夏、新疆、陕西、甘肃)n青藏高原高寒区(包括青海、西藏)A14严寒和寒冷地区(冬季采暖)建筑节能设计策略n(1)、严寒和寒冷地区气候特征n 我国东北的广大地区和西北、华北的部分地区,由于所处的纬度比较高,冬季严寒,夏无酷暑,属于亚寒带或寒温带气候区。严寒地区基本上位于北纬40度线以北,包括黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古的全境新疆的大部分地区,以及河北、山西、陕西、宁夏、甘肃、青海等的北部地区。n从以上可以看出严寒和寒冷地区的气候特点是冬季漫长而严寒,夏季短促而凉爽,气候年温差很大。
5、A15(1)严寒和寒冷地区的住宅楼栋设计要点n严寒地区的气候特点是冬季漫长而严寒,夏季短促而凉爽,气候年温差很大。n寒冷地区的气候特征是,冬季较长,寒冷干燥,夏季炎热湿润,春秋相对短促,气温变化较大,且多风沙。A16针对这两类气候条件,住宅楼栋设计的任务除满足一般住宅楼栋设计的基本要求外,还应满足冬季保温、采暖和节能的特殊要求,并实现防寒保暖,采暖舒适,节能达标的设计目标。为此住栋设计需采取如下相应有效的解决办法。n 1)通过改进住栋规划布局 n 2)通过提高住栋的建筑节能设计A17n 1)通过改进住栋规划布局n 优化住栋周邻的微气候环境,为住栋的防寒保温提供避风向阳的有利的基地环境。n为此应
6、从建设选址、群体组合、建筑方位、朝向、体型和建筑间距、冬季主导风向等n方面进行综合考虑,并应在住区规划设计中落实解决,在此且不予再详述(图3142)。A182)通过提高住栋的建筑节能设计n 严寒与寒冷地区的居住建筑,在冬季为了保持室内适宜的温度,自然要求建筑物向外散失的热量能与所获得的热量保持一定的平衡,因此建筑节能成为北方严寒和寒冷地区住宅设计的重要依据。n冬天建筑物散失的热量包括围护结构(外墙、屋顶和门图3142 防卫冬季恶劣气候采取“防护单元”组织的规划布局形式n(俄罗斯新西伯利亚市北一小区)19层住宅;216层住宅,3一幼托;4一中、小学校;5一小区中心窗等)的传热和门窗缝隙空气渗透的
7、耗热两部分。n前者约占总耗热的7080,后者约占2030。建筑物所获得的热量包括采暖供热(约占总热量7080)、太阳辐射热(约占总热量的1520)和室内热源产热(炊事、照明、家用电器和人体散热,约占812)。A19建筑节能的基本原理就是尽量多利用太阳辐射热和建筑内部产热,同时适当减少建筑物向外热量的耗失,以求降低采暖供热的能源消耗。n据此原理,首先,住栋建筑朝向宜采用南向和接近南向的方位,避免采用东西向,并尽量扩大建筑的朝南向阳墙面或利用适当技术措施提高太阳辐射热的利用。n其次,应从门窗和围护结构两方面,降低室内热量的耗失。降低门窗的热耗失,可以通过建筑窗墙面积比的适当控制和门窗保温性能的提高
8、(包括门窗材料构造的传热阻与气密性)来解决;降低围护结构的热耗失,需要从减少建筑物外墙面积和加强围护结构的保温性能两方面来努力。采用高效保温墙体、屋顶和门窗是提高维护结构保温性的惟一途径,而减少建筑物外墙面积则需通过住宅套型空间设计,住栋内套型组合形式和群体规划空间形态的统一协调方能获得预期目标。A20建筑体型系数的控制1n减少住栋建筑外墙面积的关键在于控制建筑的体型系数。n所谓建筑体型系数是指建筑物外表面积与其所包容的体积的比值。体型系数越小,说明同等体积的楼栋的外墙面越少,也就是散热面小,热量耗失会减少,节能效果也就越好。n我国民用建筑节能设计标准规定建筑物体型系数宜在030及030以下。
9、为控制适宜的建筑体型系数,并有利于满足住栋形体多样化的需要,住栋形体组合可采用下列有效措施,以适当减少其建筑体型系数:A21n(A)合理增大住栋进深 n(B)适当增加住栋层数和单元拼接长度以增大住栋体量,缩小体型系数。n(C)住栋平面空间形态应力求简洁、紧凑,体量集中,尽量减少外形过多的凹凸变化。建筑体型系数的控制2A22(A)合理增大住栋进深。n在确保室内空间必需的采光、通风条件下,采用适宜的空间设计形式,增加住栋进深方向的空间层次。这可直接反映在组成住栋的套型平面形式上:采用三进、四进空间组成的套型(图3一143),内天井套型(图3144)、内n楼梯套型(图3145)和内跃廊套型(图314
10、6)有利增加住栋的进深,缩小体型系数。A23采用三进、四进空间组成的套型(图3一143),A24内天井套型(图3144)、A25内楼梯套型(图3145)A26(B)适当增加住栋层数和单元拼接长度,以增大住栋体量,缩小体型系数。n避免采用体量偏小的单栋独户的低层住宅和点式多层住宅。n因据统计表明,高层住宅可比多层住宅耗热指标约低6,建筑面积相近的高层塔式住宅可比高层板式住宅的耗热指标约高1014,n说明住栋体量增大,体型系数会相对缩小,从而可降低建筑外围护结构的热耗失。A27(C)住栋平面空间形态应力求简洁、紧凑,体量集中,尽量减少外形过多的凹凸变化。n从几何学上可知,三向空间尺度相同或相近的形
11、体(如近似圆球体、立方体)同样的体积下比其他形体有更小的表面积,也就有更小的体型系数。n同理,外表平整的形体在同样的体积下比外表凹凸变化较多的形体具有较小的外表面积,体型系数也自然较小。n要使住栋建筑的形体满足上述要求,有必要从套型设计和套型组成住栋的形式两方面协同解决方能成效。A28n 除上述控制建筑体型系数外,加强住宅楼栋内公共交通空间的防风御寒设计也是大幅降低住栋空气渗透耗热的重要环节。n因为公用交通空间人员出入频繁,室外冷空气影响较为严重,因此冬季室外温度低于一6时,单元式住宅在楼梯入口处设置防风门斗,楼梯间相应采暖是十分有效的措施(图3147)。A292)炎热(冬季非采暖)地区气候热
12、点n 我国长江中下游及以南的广大地区的地理位置处于温热带和亚热带。炎热地区主要包括:江苏、浙江、安徽、湖北、湖南、江西、福建、广东、台湾等省,以及广西、四川两省的绝大部分地区,云南、贵州的部分地区。按地域可以划分为长江中下游、东南沿海、两广、四川盆地等四个部分。炎热地区基本上在北纬340以南。此外,山东、河南、陕西三省南部的夏季气候也与炎热地区接近。n 因受东南季风及海洋气团北上的影响,加上强烈的太阳辐射的作用,夏季气候炎热,冬季不冷,有的地方甚至没有冬季,年平均气温较高。也有一些地方夏季气候炎热而冬季稍冷。我们将上述地区称为炎热地区。n A30(I)炎热地区的气候特征n我国炎热地区的气候特点
13、是气温高,持续时间长。夏季时间长。日平均气温高于或等于220C为夏天,七月份平均气温一般为26300C,平均最高气温约为33380C,极端最高气温在400C以上,长江流域的夏季在45个月之间;华南地区长达半年以上;上海等东部沿海地区夏季较短,也有三个多月。n我国大部分炎热地区属湿热性气候,主要呈现“潮湿闷热”的特点,使建筑的隔热通风显得极为重要。我国炎热地区基本上均属于湿热气候,夏季气候的共同特征是:气温高,持续时间长;降水多,湿度大;日照强烈;平均风速不大。n在这些地区的居住建筑,主要着重解决夏季的通风隔热降温问题,对于冬季的防寒保暖要求不严格。A31(2)炎热地区住宅楼栋设计要点n我国炎热
14、地区的气候特点是气温高,持续时间长,七月份最高气温为3038,平均气温为2630;日平均气温高于25的天数每年约有75175d,昼夜温差较小;太阳辐射强度可达800900kwm。h;最热月相对湿度在800名900左右,年降雨量多达10002000mm,呈现多季风气候的特点。n因此,我国大部分炎热地区属湿热性气候,主要呈现“潮湿闷热”的特点,使建筑的隔热通风显得极为重要。n只有少数地区(如新疆吐鲁番,四川渡口等)相对湿度较小,属干热性气候,对建筑隔热要求较高,通风要求则稍次之。A32n 尽管家用空调制冷已迅速在我国城乡普及,但是建筑自身的防暑降温功能仍然是当今人们特别需要的环境要求。这不仅是建筑
15、节能的需要,而且也是创造健康居住环境的需要。因为家用空调的使用有其局限性和伴生的副作用:如室内环境封闭,空气新鲜度和清洁度难以保证;室内外温度和湿度变化剧烈,使人易患感冒等“空调病”;以及晚间噪声影响睡眠等等。n更为重要的意义是,提高居住建筑自身良好的防暑降温性能,是与当今为实现人居环境可持续发展的总目标,开创生态建筑研究与实践的发展方向相一致的。从分析太阳辐射热对室内温度升高的影响方式可知(图3148),n炎热地区住宅的防暑降温设计是一个从群体规划,楼栋设计到材料、构造以及色彩、环境、绿化等多层次,多方面的综合性系统课题,需要从居住环境规划设计的各个环节中整合一切有效的降温措施,方可取得理想
16、的效果。据国内外实践总结,在住栋设计中可供采取的有效措施,大致可归纳为以下几方面。A33A34在住栋设计中可供采取的有效的降温措施 n1)选择合理的建筑朝向 n2)采用有效的遮阳设施 n3)采取外围护结构的隔热措施 n 4)利用自然通风散热,改善室内环境 A35 1)选择合理的建筑朝向n 炎热地区建筑朝向的选择,不仅影响阳光对住宅及其周围环境的辐射强度(与辐射角度、照射时间相关),而且也影响住栋内部对夏季季风的有效利用程度。合理的建筑朝向,应有利于减小太阳辐射加热的不利影响,并有利于组织自然通风散热。n因此,既能使建筑少受太阳辐射加热,又能获得较好通风散热条件的方法,就是选择合理的建筑朝向。对
17、我国炎热地区而言,住栋朝向选择以南偏东15。至南偏西15。为最好,偏角越大则越不利,偏东好于偏西,北向次于南向。北偏东尚可,北偏西则西晒严重。西向最为不利,应尽量避免。A362)采用有效的遮阳设施n遮阳设施用于减少太阳光辐射对住栋室内的加热作用。夏季通过门窗传入室内的太阳辐射和外部环境的热量,比通过墙体传入的热量要大得多,其中太阳光直接照射的辐射热所占比例最大。n设置遮阳设施。可有效地阻止太阳直射辐射的进入,降低室内温度,这对炎热地区住栋的东西向门窗尤为重要,n遮阳方式可分为:水平式、垂直式、综合式和挡板式(图3149),可据阳光照射角度和门窗所处方位酌情选用适宜的遮阳形式。A37n(A)水平
18、式。适用于遮挡从上方照射下来的阳光。因此,从使用方位看,适用于南向墙面和北回归线以南(亚热带)低纬度地区的北向墙面;n从使用地区看,更适用于夏季太阳高度角相对较大的南方低纬度地区。A38A39A40A41A42n(B)垂直式。适用于遮挡高度角较小,但与墙面偏斜照射的阳光。n主要用于东北、西北向墙面或北回归线以南低纬度地区的北向墙面。A43A44A45A46A47n(F)在屋顶设置可随季节和时间变化的遮阳格片,降低屋面受热程度并创造可利用的屋面平台空间(图3156)。A48n(C)综合式。即将水平式与垂直式相结合的形式,可用以遮挡从各向,以不同高度角照射的阳光。n适用于前述各方位的墙面,并适用于
19、较广泛的地区及同日各时段的遮阳要求。A49A50A51A52A53n(D)挡板式。主要用于遮挡从正面照射过来,角度较小的阳光。一般只用于东西向墙面 A54A55A56A57A58n 遮阳设施按照材料和构造方式,可分为固定式遮阳板、活动式遮阳配件和家用遮阳设备。n遮阳板可采用栅板式(即百叶板)和实心板式。n前者构件较轻巧且利于散热,有利减少自身对室内的辐射热量,但栅板的栅距和倾斜角度设计应确保有效遮挡阳光。n后者构件材料与构造应注意避免雨水和积尘对墙面的污损。n固定式遮阳板通常应根据需要采用相应的遮阳形式,并应与立面设计相结合,统筹考虑。A59n 活动式遮阳配件皆采用轻质耐候材料(金属或工程塑料
20、)制作,遮阳效果较好,通风性强,有利于工业化生产,但使用、维护和外观适用性皆存问题,目前国内较少使用(图3150、图3151)。活动式遮阳设施同样也可用于屋顶降温。家用遮阳设备包括窗帘、百叶窗、活动百叶窗帘等,一般作为室内装修设置在室内,主要用于遮光,对遮挡外部太阳辐射热的进入收效甚微,且会影响室内通风,其中百叶窗尚能保持一定通风效用,比较适用。n 除专设遮阳设施外,在建筑设计中,结合外廊、阳台、挑檐等立面处理,也可同样达到遮阳的目的,而且还会给炎热地区建筑的外观造型带来地区性的特点。A60A61 3)采取外围护结构的隔热措施n夏季室外高温影响室内的另一主要途径是通过外围护结构传热,包括外墙与
21、屋顶。其中屋顶由于受太阳正向辐射,且受照射时间比墙面长,使其温度通常高于墙体。因此,降低外围护结构传热的重点在屋顶,墙面则以受日照角度较小而受热较多的东西外墙为控制传热的重点。n围护结构隔热设计标准规定:在房间自然通风条件下,建筑物的屋顶和东西外墙的内表面最高温度应满足不大于夏季室外计算温度最高值的要求。为达到这一要求常可采用如下设计措施。A62n(A)采用高效隔热材料和有效的构造措施,减少围护结构的受热程度,降低其内表面温度,从而减轻其传热的影响。现代高效隔热材料的品种已极为丰富,材料的技术经济性能是决定选择采用的重要因素。A63(B)利用围护结构自身的通风构造降低受热外墙和屋顶的表面温度。
22、如采用通风墙体和通风屋面构造,是最为简便、经济的隔热措施(图3152)。A64n(C)住栋组合的布置形式应有利于减少东西墙面的长度或减少受太阳辐射的影响,优先采用浅色或具有反射热辐射的外墙材料(图3一153)。n (D)将楼电梯、卫生间等辅助空间置于住栋空间外层,特别是东西两侧端部,以减少太阳辐射对住栋中部使用空间的影响(图3154)。A65n(E)利用建筑形体的凹凸变化和半开敞过渡空间创造更多的建筑阴影区空间,减轻太阳直射的辐射作用(图3155)。A66n(G)采用有土或无土屋顶花园、蓄水屋面及墙面垂直绿化,以利遮挡热辐射和利用蒸发降温(图3157)。A67n(H)充分利用坡屋顶的隔热效果。
23、A68 4)利用自然通风散热,改善室内环境选择合理的朝向,采取遮阳和隔热措施,皆可减轻夏季太阳辐射(直射与反射)对室内环境温度的直接影响,但在不使用空调降温、降湿的情况下并不能完全缓解夏季人们闷热难耐的感受。因为环境的舒适度不仅与气温、相对湿度相关,而且与空气流通的程度相关。良好的自然通风,可使人们在偏高的气温中仍感觉比较舒适。这是因为空气流通能从如下几方面增进环境的舒适度:n(a)驱散由围护结构进入室内的太阳辐射热和室内热源(电器、炉灶等)的散热,有效降低室内温度。n(b)加快人们体表汗液的蒸发,促进体内余热的散发,增加人体舒适感。(c)保持室内空气新鲜,提高空气清洁度和舒适度。n(d)消除
24、湿度过大对室内环境舒适度的影响。A69 住栋设计可采用的加强室内通风、降温的措施,通常包括如下几方面:n (A)加强套型内部空间的通风组织。利用夏季季候风及热压差形成的空气流动,带走室内过多的热量和湿气,以改善室内环境有效地组织室内“穿堂风”n (B)加大住栋进深,形成室内局部空气环流,增进室内通风降温。n (C)利用天井、中庭空间形成室内外环境热压差增强通风效果。n (D)利用阳台、窗楣、窗扇、遮阳板等建筑构件导风入室,增强室内通风A70n(B)加大住栋进深,形成室内局部空气环流,增进室内通风降温。进深较大的住栋中,位置处于建筑中部的空间受环境热辐射影响较小,因而室内温度相对较低,具有阴凉的
25、环境感受,对增加室内温度的稳定性也具有显著作用(图2121)。A71n(C)利用天井、中庭空间形成室内外环境热压差增强通风效果。由于天井受阳光照射时间短,天井中气温经常低于周围环境温度和室内温度,可形成天井中冷空气向室内流动的冷却效应,有助改善室内环境。n当外部风压较大时,天井因处于负压状态,还可起到拔风的作用。中庭空间同样具有拔风作用(图3一158、图3159)。A72n(D)利用阳台、窗楣、窗扇、遮阳板等建筑构件导风入室,增强室内通风(图3160)。A73n此外,除上述建筑自身可采取的防暑降温措施外,改善建筑外部环境条件也十分重要。在群体规划中,应采取有效措施,减少建筑物间相互遮挡对环境通
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