高層住宅熱緩沖空間設計研究
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【摘要】我國北方寒地城市冬季嚴酷的氣候條件，嚴重影響了人們的生活的舒適性與便捷性。而現(xiàn)代生活水平的提高和高速發(fā)展的城市化進程也推動了城市建筑綜合體的出現(xiàn)和發(fā)展。集居住功能和商業(yè)功能為一體的底商式高層住宅也逐漸成為一種主流發(fā)展趨勢。本文基于對現(xiàn)階段寒地城市底商式高層住宅的設計和發(fā)展現(xiàn)狀的調(diào)研分析，從氣候適應性的角度入手，提出采用合理設置熱緩沖空間的被動式設計方法，提高寒地底商式高層住宅的適寒性能。
【關(guān)鍵詞】底商式高層住宅；氣候適應性設計；熱緩沖空間的合理設置
0引言
現(xiàn)代社會在科技的推動下，飛速發(fā)展，人們的生活方式也隨之發(fā)生了深刻的變革。對生活環(huán)境的舒適性要求逐步提高。北方寒地城市冬季嚴酷的氣候特點，給人們的生產(chǎn)生活及其社交出行都帶來了諸多不便。而傳統(tǒng)的完全依賴于常規(guī)能源消耗的做法，容易造成能源浪費并且給環(huán)境帶來巨大壓力。因此，采用與氣候相適應的被動式設計方法，對節(jié)約能源、保護自然環(huán)境和改善生活質(zhì)量有重要現(xiàn)實意義。結(jié)合建筑功能性質(zhì)和氣候特點，在建筑的適當位置設置熱緩沖空間，有利于降低外界不利環(huán)境條件對室內(nèi)空間的影響。寒地地區(qū)冬季室外溫度波動大，而室內(nèi)溫度要求相對穩(wěn)定，不能產(chǎn)生大的波動。熱緩沖空間就是在舒適性要求較高的建筑室內(nèi)空間和室外空間之間設置的過渡空間區(qū)域，該空間區(qū)域可以有效阻止室外冷風向室內(nèi)的滲透，并明顯減少室內(nèi)的熱量透過外圍護結(jié)構(gòu)外流。熱緩沖空間可以結(jié)合不同的實際情況而設計成不同的形式。通常，根據(jù)住宅內(nèi)各個房間不同的功能和舒適性需求，應該將住戶需要長時間停留且對熱舒適性要求較高的臥室、客廳等空間布置在南向，并且可以開比較大的窗口，以引入更多的陽光，而將廚房、衛(wèi)生間、儲藏間等輔助性空間和交通空間這些對熱舒適性要求較低的空間設置于北向，并且控制北向開窗的面積，這樣它們就成為主要使用空間理想的熱緩沖空間。
1便捷舒適的入口空間設置
入口對于建筑有著重要的意義，是從外部環(huán)境進入建筑內(nèi)部的必要交通聯(lián)系空間。對于綜合居住功能和商業(yè)功能于一體的底商式高層住宅建筑，入口作為內(nèi)外流線的交點，必須保證商業(yè)流線與住戶流線不會交叉，減少對居住環(huán)境產(chǎn)生影響，這就要求底層商業(yè)空間的入口與上層居住空間的入口應明確分離，并且應保證居住空間入口一定的私密性和安全性。建筑基地的入口組織應結(jié)合實地條件，合理組織商住功能流線，做好人車分流和商住分流，并注意在商業(yè)入口附近設置利于人流集散的緩沖場地。底商式高層住宅的應盡可能將住宅部分與底部商業(yè)的建筑入口合理分隔，商業(yè)入口應盡可能面向主次干道開設，而住宅部分的入口可布置在建筑的背街面或建筑的端部，既合理阻隔，方便交通，也有利于保持私密性和安全性。同時，入口通常處于內(nèi)部空間流線的開端，且在行人的正常視線范圍之內(nèi)，因此入口具有明顯的導向性，并且是建筑體型重要的審美節(jié)點之一，這一點對于底層商業(yè)功能空間尤為重要。入口是建筑保溫的薄弱一環(huán)，在寒地地區(qū)嚴寒的自然氣候影響下，建筑內(nèi)部空間要求多得熱、少失熱，而由于入口是室內(nèi)外的過渡性空間，外門經(jīng)常開啟，由此帶來的冷風滲透量比較大，造成門廳較大的失熱量，門廳內(nèi)溫度明顯低于其它內(nèi)部空間。因此在對寒地底商式高層住宅底部商業(yè)空間入口進行設計時，既要達到交通便捷、使用舒適的要求，以起到吸引顧客、活躍商業(yè)氛圍的作用，又要注意對其進行巧妙處理，提高該部位的保溫性能。（1）設置入口緩沖空間。商業(yè)空間人流密集且比較復雜，特別是在入口處，頻繁的人流進出容易使室外冷風氣流進入室內(nèi)，破壞室內(nèi)熱平衡。寒地城市傳統(tǒng)建筑經(jīng)常通過設置門斗來解決此問題。對于大型商業(yè)空間，一方面應將入口處設計的較為封閉，另一方面則可通過在門廳和入口之間設置緩沖空間，或設置連續(xù)兩道門，進入時人們需要連續(xù)開啟兩次大門才能進入建筑室內(nèi)，可一定程度地阻隔室外冷氣滲透。圖1為哈爾濱市道里區(qū)群力新區(qū)某底商式高層住宅建筑的底層商業(yè)入口，入口外立面設置封閉性較強，且顧客需要自入口先進入一段緩沖空間，進而再進入室內(nèi)大廳，可以很好地起到擋風、御寒和分隔空間的作用。當然，在設計中，要考慮在某些時段商業(yè)人口會比較密集，入口處空間必須有足夠的面積來滿足聚集和疏散的要求。（2）設置門廊或步行廊道。在入口處設置門廊或步行廊道等空間，不僅可以提示入口位置，豐富建筑造型，而且還可以起到緩沖空間的作用，一定程度上減弱風霜雨雪的侵襲，有利于防寒保溫，同時，也為購物者提供了便捷舒適的徜徉空間和購物環(huán)境，增加空間的層次感。寒地底商式高層住宅的底層商業(yè)空間具有強烈的外向性特質(zhì)，在其入口前也應設置門廊或步行廊道，增強入口的導向作用，且起到良好的室內(nèi)外緩沖作用。哈爾濱龍澤金水尚都底層入口門廊及步行廊道，該入口門廊及步行廊道的設置既起到了導向性的作用，又在嚴寒的冬季成為阻擋室外寒風進入室內(nèi)的一道緩沖屏障，同時其精細的設計也為建筑整體外觀增添了亮麗的一筆。（3）設置綠化帶或擋風墻。我國寒地地區(qū)冬季的主導方向多以西北風為主，在該方向上的入口外部空間周圍種植綠化帶，或者在前方或兩側(cè)設置擋風墻，有利于降低風速、阻隔冷風氣流和防止冷風滲透。當由于條件所限必須設置北向或西向入口且不便于設置擋風設施時，可考慮改變門斗內(nèi)外兩層門的方向，使其不在同一個方向上，或?qū)⑼鈧?cè)門的朝向改為朝南或朝東，可有效避免冬季西北風直吹室內(nèi)，減少過多的冷風滲透對室內(nèi)環(huán)境的影響。與底層商業(yè)空間的入口相比，上層居住空間的底部單元入口同樣應注意保溫防風。寒地地區(qū)傳統(tǒng)建筑的門斗就可以看做是一個溫度緩沖區(qū)，它可以在一定程度上減少由于開啟門扇和所用材料較低的保溫性能而引起的室外冷風滲透和室內(nèi)熱量損失。在現(xiàn)代寒地城市底商式高層住宅建筑中，設置門斗式的雙層門廊和在入口前設置綠色喬木或綠化帶等擋風設施既可以達到減少外部嚴寒的氣溫侵入室內(nèi)，防止室外冷風氣流進入，又可以為室內(nèi)居住空間提供一定的隱密性和安全性的保證。此外，居住空間的底層單元入口與底層商業(yè)環(huán)境應有一定的隔離，避免復雜的商業(yè)人流影響正常的居民活動，內(nèi)院式的庭院空間是一種比較理想的方式。從以人為本的角度出發(fā)，與商業(yè)空間的入口通常設置的比較美觀寬大、主要滿足人們的感官享受相比，居住空間的底層單元入口要求采用更加近人的尺度，以滿足人們的親切感和舒適性為主要目標。
2適當設置南向附加陽光間
陽臺是住宅中非常重要的一個功能空間。如果將南向的陽臺封閉起來，它的作用猶如一個附加陽光間。從位置來看，該空間位于室外環(huán)境空間與室內(nèi)環(huán)境空間之間，成為室內(nèi)外空間的緩沖地帶，不僅有利于降低室內(nèi)向室外的散熱量，并且可明顯地降低冬季室外較大的溫度起伏對室內(nèi)環(huán)境溫度的影響。在光照充足的白天，陽光照進玻璃封閉的附加陽光間空間會產(chǎn)生溫室效應，使其溫度明顯高于室外，成為冬季嚴寒條件下住宅內(nèi)部空間良好的熱緩沖空間。而一部分投射入的陽光被陽臺底板和該空間范圍內(nèi)的建筑外墻體吸收，再通過空氣熱循環(huán)和熱傳導進入室內(nèi)，在一定程度上也起到了為室內(nèi)提供熱量的作用有利于節(jié)約采暖耗能。內(nèi)蒙古工業(yè)大學的蘆潮、唐汝寧曾以呼和浩特為例研究了高寒地區(qū)附加陽光間太陽能房的節(jié)能效果，結(jié)果顯示附加陽光間在采暖期可明顯地提高節(jié)能效率，節(jié)約采暖耗能約50%，體現(xiàn)了它在寒地地區(qū)的節(jié)能優(yōu)勢[1]。而西安科技大學的王登甲、劉加平等也通過對陽光間建筑的實地測試和動態(tài)傳熱模型分析，指出在太陽輻射較弱、室外溫度比較低的地區(qū)，附加陽光間可起到很好的緩沖區(qū)的作用[2]。由此可見，在寒地地區(qū)適當設置南向附加陽光間，對阻隔寒氣、保持室溫和較少采暖耗能有明顯益處。此外，也可將北向陽臺與廚房連接起來形成封閉的內(nèi)凹陽臺，阻擋外界冷風對室內(nèi)的侵襲。
3兼顧御寒和采光的雙層窗設置
在南向設置中空的雙層窗或雙層幕墻也可以起到熱緩沖區(qū)的作用。雙層幕墻一般是由相距一段距離的內(nèi)外兩層幕墻組成，中間形成封閉的空氣間層。也可稱為熱通道層。在兩層幕墻之間的空氣間層內(nèi)通常會設置可調(diào)控的遮陽百葉或格柵以利于對入射光線的調(diào)節(jié)。外層幕墻的上下兩端分別設有可調(diào)節(jié)的氣流進出口，密閉的中空玻璃通常用在內(nèi)層幕墻上。冬季要引入更多的陽光，此時風口處的蓋板不能被打開，陽光穿透外層幕墻玻璃加熱了通道間層內(nèi)的空氣，從而在室內(nèi)外環(huán)境之間形成一個溫度阻隔區(qū)，可有效減少建筑的對流熱損失，這對于寒地底商式高層住宅在冬季獲得舒適而穩(wěn)定的室內(nèi)熱環(huán)境尤為重要。而在夏季，通風口處的蓋板被開啟，由于煙筒效應的作用，通道間層中的熱空氣被排除室外，促使內(nèi)層幕墻的外表面溫度降下來，從而減少空調(diào)負荷，具有良好的節(jié)能效果[3]除了防寒保溫外，考慮到寒地建筑外圍護結(jié)構(gòu)封閉性很強的特點，應該對傳統(tǒng)的雙層幕墻加以適當改進，在內(nèi)層玻璃的中部設置遮陽，在其上下端設置可開啟的通風孔，根據(jù)實際情況開啟或閉合，適時地調(diào)節(jié)室內(nèi)外氣流進出，增加通風換氣次數(shù)。
4結(jié)語
本文進一步分析研究底商式高層住宅適應寒地氣候的功能設計方法中熱緩沖空間的合理設置，以期在嚴酷的寒地氣候條件下創(chuàng)造更適宜的購物環(huán)境和居住環(huán)境。
參考文獻
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［2］諾伯特•萊希納.建筑師技術(shù)設計指南［M］.張利,等.譯.北京：中國建筑工業(yè)出版社,2004.
［3］蔡洪彬.建筑設計的生態(tài)效益觀研究［D］.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學，2011.
作者：姜俊貝 張銳 單位：綠地集團 融僑集團股份有限公司