建筑節(jié)能專題講座4-節(jié)能建筑形態(tài)設(shè)計(jì)-好

盧玫珺華北水利水電大學(xué)建筑學(xué)院建筑節(jié)能技術(shù)專題講座5——節(jié)能建筑形態(tài)設(shè)計(jì)空間構(gòu)成引入

建筑形態(tài)建筑學(xué)的基本問(wèn)題一幢建筑最易把握的是建筑形態(tài)反映內(nèi)容建筑外觀形態(tài)呈現(xiàn)的外在形式內(nèi)容（空間和功能）的外顯內(nèi)容的表象理解

對(duì)建筑的認(rèn)識(shí)、感知、闡述及研究認(rèn)識(shí)

無(wú)論是理論、美學(xué)，還是技術(shù)層面一切命題都最終落腳于建筑形態(tài)方面形態(tài)對(duì)自然環(huán)境、氣候特征的尊重現(xiàn)代節(jié)能技術(shù)的發(fā)展對(duì)相關(guān)節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用對(duì)當(dāng)代建筑產(chǎn)生全面的影響當(dāng)代建筑形態(tài)呈現(xiàn)出多樣性的表達(dá)方式妥善解決氣候所引起的節(jié)能技術(shù)問(wèn)題同時(shí)進(jìn)行新建筑形態(tài)探索

中外建筑師以適應(yīng)氣候?yàn)樵O(shè)計(jì)思路作品既能滿足節(jié)能要求，建筑形象又能體現(xiàn)地域文化和時(shí)代風(fēng)貌越來(lái)越多注重建筑形態(tài)與各種節(jié)能技術(shù)的理性結(jié)合高效的節(jié)能建筑將節(jié)能設(shè)計(jì)作為建筑形態(tài)創(chuàng)作中的元素要求建筑師在實(shí)踐中一、傳統(tǒng)民居的啟示二、現(xiàn)代建筑師的借鑒與創(chuàng)新三、基于節(jié)能技術(shù)的建筑形態(tài)設(shè)計(jì)提綱

一、傳統(tǒng)民居的啟示受技術(shù)、經(jīng)濟(jì)水平低的限制，傳統(tǒng)民居優(yōu)先考慮——盡可能利用外界能有限利用的氣候自然，盡可能獲自然采暖和空調(diào)效應(yīng)。傳統(tǒng)民居在平面布局、形體處理、材料運(yùn)用和構(gòu)造方法等方面形成多樣性的形態(tài)特征。

合理利用自然資源回應(yīng)地方氣候的典范世界傳統(tǒng)民居1）房屋材料受制于自然氣候資源條件的影響干熱氣候——巖石、土胚磚、生土——重質(zhì)濕熱氣候——樹(shù)木、茅草、蘆葦、樹(shù)木——輕質(zhì)2）太陽(yáng)輻射對(duì)傳統(tǒng)民居的影響干熱、濕熱氣候：夏季白天減弱太陽(yáng)輻射是首要問(wèn)題。中東地毯式規(guī)劃使建筑相互靠近，相互遮陽(yáng)且自遮陽(yáng)。深深的涼廊（屋檐）、保護(hù)性陽(yáng)臺(tái)。世界傳統(tǒng)民居3）通風(fēng)散熱和防風(fēng)對(duì)傳統(tǒng)民居的影響通風(fēng)散熱：濕熱氣候（輕盈通透和架空處理）、干熱氣候（捕風(fēng)塔、裝水陶罐）；防風(fēng)：干熱氣候（密集緊湊的街道空間、內(nèi)向型院落布局和封閉式圍護(hù)結(jié)構(gòu)）4）降雨對(duì)屋頂坡度的影響坡屋頂?shù)钠露入S著降雨量的減少而減少。中國(guó)傳統(tǒng)民居1）氣候適應(yīng)性

北方民居主要特點(diǎn)是防寒、防風(fēng)。取暖多設(shè)火炕、火墻、地爐?；鹂恢械拇u、土及石材吸熱后，再慢慢放熱，炊事余熱被作為熱源進(jìn)行二次利用。北方民居以保溫、防寒和采暖為特色，外墻厚，朝南窗戶開(kāi)得大，朝北基本不開(kāi)窗或開(kāi)小窗，建筑密閉性好。

夏熱冬冷地區(qū)夏季酷暑炎熱、濕度大、風(fēng)小，江南民居首要考慮通風(fēng)隔熱，防潮避雨，兼顧冬季保溫。北面相對(duì)開(kāi)窗，增強(qiáng)通風(fēng)。中國(guó)傳統(tǒng)民居1）氣候適應(yīng)性

濕熱地區(qū)傳統(tǒng)民居輕盈和通透。注重通風(fēng)，前后門窗對(duì)開(kāi)，形成穿堂風(fēng)；用小天井加強(qiáng)自然通風(fēng)；院內(nèi)植樹(shù)成蔭加上遮陽(yáng)。

干熱地區(qū)傳統(tǒng)民居街道密集，狹窄的街道和高深內(nèi)院可使交通空間和公共空間常處于建筑的陰影遮擋中，建筑材料選用泥土、塊石等熱容性好的材料，大量吸收白天熱量，晚上逐漸釋放出來(lái)。2）座北朝南是中國(guó)民居的布局傳統(tǒng)建筑環(huán)抱陽(yáng)光，一般以南墻作為主要采光面，南窗多且面積大。3）融采光、通風(fēng)于庭院和天井中中國(guó)傳統(tǒng)民居，從南到北沿襲庭院模式。北方庭院稍大以接納更多陽(yáng)光；南方庭院稍窄以獲取蔭涼空間；西北地區(qū)形成地坑院。4）中間區(qū)域（灰空間）居住區(qū)與室外之間形成的具有保護(hù)作用的區(qū)域?！芾取胧覂?nèi)半室外空間典型案例1：藏、羌等少數(shù)民族的邛籠民居

邛（qiong）籠也稱“碉樓”——羌族的傳統(tǒng)民居。流行于四川茂縣。一般平面呈四方形，用石塊砌造。分三層，上層放糧食，中層住人，下層飼養(yǎng)牲畜。有門，層與層之間有獨(dú)木梯上下。外形雄偉，建造堅(jiān)固，最多達(dá)十三至十四層，高30余米，具有居住和防衛(wèi)等用途。利用方整封閉的框套空間和豎向分割空間，通過(guò)敞間和氣樓的設(shè)置和厚重的土石圍護(hù)結(jié)構(gòu)、深凹的漏斗形外窗等適應(yīng)山區(qū)嚴(yán)寒氣候和早晚溫差變化對(duì)室內(nèi)熱環(huán)境的影響。邛（qiong）籠民居邛（qiong）籠民居的建筑形態(tài)特點(diǎn)典型案例2：新疆地區(qū)的高臺(tái)民居喀什高臺(tái)民居

利用內(nèi)向型半地下空間與高窄型內(nèi)院，通過(guò)吸熱璧井、地下通道、雙層通風(fēng)屋頂、冬季空間和夏季空間的區(qū)別對(duì)待等設(shè)計(jì)手段適應(yīng)西北地區(qū)干熱干冷氣候。高臺(tái)民居的建筑形態(tài)特點(diǎn)特點(diǎn)：1）內(nèi)向的空間形態(tài)。新疆夏季陽(yáng)光充足，氣候炎熱但溫差大。根據(jù)光照特點(diǎn)，建筑平面布局力求緊湊，以最小表面積，爭(zhēng)取圍合最大空間。圍繞內(nèi)院布置，所有門窗都朝向內(nèi)院，外圍是厚重的實(shí)墻，開(kāi)窗少且小，多高窗以減弱地面陽(yáng)光反射。住房單層或帶地下室，上下均可住人，下層有一半處于地下，屬于半覆土形式。典型案例3：新疆地區(qū)民居新疆地區(qū)民居2）制造陰影空間。由于太陽(yáng)輻射強(qiáng)度很大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出人正常需求和忍耐值，因此強(qiáng)光下的陰影成為人們賴以生存的空間。①利用葡萄架；②檐廊（內(nèi)院沿居室搭建的半開(kāi)敞空間）；③檐廊和炕圍合起來(lái)的內(nèi)院加上氣樓，構(gòu)成阿拉伯族稱為阿以旺的空間；④密集街區(qū)構(gòu)成陰影空間。維吾爾語(yǔ)明亮處所新疆地區(qū)民居3）冬暖夏涼的轉(zhuǎn)移空間。氣候溫差較大，夏季炎熱冬季寒冷，轉(zhuǎn)移式生活方式適應(yīng)氣候而成。冬季屋中南，空間低矮，有利于保溫；夏季屋朝北，終日處于陰影中，空間高大，設(shè)有通風(fēng)窗，夜間通風(fēng)降溫。轉(zhuǎn)移式空間還表現(xiàn)在人們利用屋頂作為夜間納涼的空間。典型案例4：廳井式民居長(zhǎng)江流域及其以南地區(qū)的通用形式——尤以江浙、兩湖、閩粵為典型

廳井式民居是庭院類型民居中另一大類，其特色表現(xiàn)在敞口廳及小天井。即組成庭院的四面房屋皆相互聯(lián)屬，屋面搭接，緊緊包圍著中間的小院落，因檐高院小，形似井口，故又稱之為天井。天井內(nèi)一般皆有地面鋪裝及排水渠道。每幢住屋前皆有寬大的前廊或屋檐，以便雨天時(shí)串通行走。同時(shí)一部分住屋做成敞口廳等半室外空間，與天井共同作為生活使用空間。其結(jié)構(gòu)多用穿斗式構(gòu)架。這種形式民居在濕熱的夏季可以產(chǎn)生陰涼的對(duì)流風(fēng)，改善小氣候；同時(shí)有較多的室外、半室外空間來(lái)安排各項(xiàng)生活及生產(chǎn)活動(dòng)，敞廳成為日?；顒?dòng)中心，而不受雨季的影響。廳井式民居的建筑形態(tài)特點(diǎn)以通為主的陰影空間，通過(guò)高敞堂屋（廳）和天井的組合、屋頂隔熱、深遠(yuǎn)挑檐和重檐、多孔透氣的隔墻和輕質(zhì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)等設(shè)計(jì)手段來(lái)適應(yīng)南方地區(qū)高溫高濕的夏季氣候條件。典型案例5：傣族的干欄式民居盛行于東南亞、馬達(dá)加斯加、中國(guó)大陸西南地區(qū)及臺(tái)灣等地區(qū)干欄式民居又稱干欄屋、高腳屋、吊腳樓、棚屋。通常是木頭，竹子所構(gòu)屋梁，并用茅草蓋頂遮蔽的住屋。主要特色是將其樓板墊高，以樓梯上下住所。日本的神社與谷倉(cāng)也是此類型。干欄式民居的建筑形態(tài)特點(diǎn)利用底層架空、通透開(kāi)敞的平面空間，借助層層跌落的屋檐和腰檐、大坡度的屋頂、不到頂?shù)母魤?、墻面外斜和輕薄通透的竹（木）板圍護(hù)結(jié)構(gòu)等設(shè)計(jì)手段來(lái)適應(yīng)熱帶氣候條件。中國(guó)傳統(tǒng)民居的當(dāng)代轉(zhuǎn)換受客觀條件限制（經(jīng)濟(jì)、技術(shù)水平），存在問(wèn)題：1）南方天井院落民居：狹小的天井院落，導(dǎo)致室內(nèi)光線昏暗；2）西北窯洞：夏季潮濕陰冷，通風(fēng)不好；3）北方民居：以各家為單元，燃煤取暖，對(duì)自然環(huán)境造成污染。4）民居：使用空間布局已不適和當(dāng)代人們生活使用要求。問(wèn)題當(dāng)代轉(zhuǎn)換（傳統(tǒng)向當(dāng)代的轉(zhuǎn)換）1）形式的當(dāng)代借用功能型、自發(fā)型上升為概念化、融入審美取向和形式結(jié)構(gòu)的藝術(shù)與功能并重、主動(dòng)式的形式語(yǔ)言。——差異性轉(zhuǎn)變2）技術(shù)上運(yùn)用與拓展設(shè)計(jì)充分利用當(dāng)?shù)氐乩項(xiàng)l件和氣候因素完成使用功能，且繼承歷史積淀。3）舊有生存經(jīng)驗(yàn)和當(dāng)前生活方式的關(guān)聯(lián)——在傳統(tǒng)積累的生存經(jīng)驗(yàn)記憶中選取與之對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)元素，使人們?cè)诿β瞪钪凶芬饣貞?，完成一種感覺(jué)上的精神釋放與安逸。4）文化保護(hù)意識(shí)和當(dāng)代文化建立意義上的共存——合理共存。

20世紀(jì)以前，氣候是建筑師所要考慮的重要方面——通過(guò)建筑形式、空間和構(gòu)造的設(shè)計(jì)，使夏季獲得充分遮陽(yáng)和自然通風(fēng)，冬季獲得溫暖的太陽(yáng)光照——以解決基本舒適要求。二、現(xiàn)代建筑師的借鑒與創(chuàng)新隨著工業(yè)時(shí)代到來(lái)——設(shè)備萬(wàn)能觀念——1973年能源危機(jī)，恢復(fù)建筑與氣候的良性互動(dòng)關(guān)系。

20世紀(jì)30年代，改變其20年代的形式和手法，以適應(yīng)地區(qū)、地形和氣候特點(diǎn)，從北非傳統(tǒng)建筑形式得到啟發(fā)，將現(xiàn)代技術(shù)與地方智慧結(jié)合——建筑構(gòu)件（深遮陽(yáng)、遮陽(yáng)板和傘式屋頂）其后期設(shè)計(jì)運(yùn)用調(diào)節(jié)建筑小氣候的工具、得心應(yīng)手的語(yǔ)匯?？虏嘉饕霞訝柛叩确ㄔ?、議會(huì)大廈建筑形態(tài)特征從整體到局部體現(xiàn)在三個(gè)層面：1、外部形態(tài)輪廓：建筑形體作為建筑物最先傳達(dá)給人的視覺(jué)信息，給人最直接、最強(qiáng)烈的印象；合理的建筑造型，可充分利用氣候資源并將自然環(huán)境對(duì)建筑的不利影響降低到最小。2、內(nèi)部空間組織：建筑空間作為建筑處理的重要元素，一直是建筑師素養(yǎng)和設(shè)計(jì)水準(zhǔn)的重要標(biāo)志?？茖W(xué)的空間處理不僅創(chuàng)造豐富的內(nèi)部空間組合形式，還起到環(huán)境調(diào)節(jié)作用。三、基于節(jié)能技術(shù)的建筑形態(tài)設(shè)計(jì)3、局部建筑構(gòu)件和構(gòu)造：作為產(chǎn)生豐富視覺(jué)效果的設(shè)計(jì)要素，形態(tài)上各有特點(diǎn)；特定高效的建筑構(gòu)件和構(gòu)造，有利于保障節(jié)能技術(shù)的實(shí)現(xiàn)。

盡可能充分利用自然資源——太陽(yáng)能、風(fēng)和自然光

建筑設(shè)計(jì)中的節(jié)能技術(shù)——被動(dòng)式太陽(yáng)能采暖、建筑遮陽(yáng)、自然通風(fēng)及自然采光（一）被動(dòng)式太陽(yáng)能采暖技術(shù)下的形態(tài)解析被動(dòng)式太陽(yáng)能采暖設(shè)計(jì)是通過(guò)建筑物朝向、方位的布置、建筑物的內(nèi)部形態(tài)和構(gòu)造的設(shè)計(jì)及建筑材料的選擇有效地采集、儲(chǔ)存和分配太陽(yáng)能。1、南向展開(kāi)的纖長(zhǎng)體形沿南向充分展開(kāi)的纖長(zhǎng)建筑體形，可增加建筑吸收太陽(yáng)輻射的面積?！獜V泛運(yùn)用賴特的雅各布斯Ⅱ住宅（半圓太陽(yáng)屋）1）南向彎曲的纖長(zhǎng)弧形不僅可充分利用太陽(yáng)能，也更易于寒冷北風(fēng)平滑地掠過(guò)建筑。2）朝南兩層高大玻璃窗起直接受益窗作用。3）混凝土地面厚實(shí)、不加修飾、用石灰石砌筑的后墻和山墻是好蓄熱體。4）北側(cè)及圍過(guò)山墻的覆土起保溫作用。南向彎曲的纖長(zhǎng)弧形托馬斯·赫爾佐格的德國(guó)文德伯格青年教育中心客房建筑纖長(zhǎng)矩形：東西軸長(zhǎng)，南北軸短的纖長(zhǎng)矩形不僅有利于獲得太陽(yáng)能，而且因外墻面積較小，散熱少，利于減少建筑熱量損失。1）將建筑體量分為長(zhǎng)短不同的幾個(gè)矩形，根據(jù)不同空間的溫度要求和使用時(shí)間，將使用時(shí)間較長(zhǎng)的客房布置在建筑南側(cè)（通過(guò)大面積玻璃窗獲得太陽(yáng)能和日光進(jìn)行采暖和采光）。2）主體結(jié)構(gòu)采用厚重、熱穩(wěn)定性好的材料建造。3）南側(cè)外墻不透光區(qū)域使用透光保溫材料。2、對(duì)角線立方體

托馬斯·赫爾佐格構(gòu)思：一種近似正方體的體塊，以對(duì)角線為軸南北向放置，同時(shí)滿足增加太陽(yáng)輻射面積和減少外界面面積要求。住宅方案中的對(duì)角線立方體研究表明：建筑外表面積的減少可促進(jìn)能源效率的最大化。對(duì)太陽(yáng)能建筑而言，建筑體型不是以外界面越少越好來(lái)評(píng)價(jià)的，而是以南向外界面的面積越大，其他方向外界面盡可能少為佳。為最低限度在冬季吸收太陽(yáng)輻射和減少散熱，建筑形體應(yīng)東南、西南方向暴露盡可能大外界面。（二）建筑遮陽(yáng)技術(shù)下的形態(tài)解析建筑遮陽(yáng)是通過(guò)調(diào)節(jié)太陽(yáng)輻射在建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)（尤其窗戶）的分布，從而達(dá)到調(diào)節(jié)室內(nèi)熱舒適度和視覺(jué)舒適性，降低能耗目的。

建筑遮陽(yáng)系統(tǒng)是建筑造型的一個(gè)組成部分，隨著遮陽(yáng)在現(xiàn)代建筑中普及，建筑師已把遮陽(yáng)系統(tǒng)作為一種活躍的建筑語(yǔ)匯和不可或缺的節(jié)能設(shè)計(jì)手段加以組合運(yùn)用，創(chuàng)造出獨(dú)特的建筑形態(tài)和豐富的光影效果。1、自遮陽(yáng)形體從遮陽(yáng)角度出發(fā)，根據(jù)冬、夏季太陽(yáng)入射角度的不同，建筑整體的體型調(diào)整是十分有效的遮陽(yáng)方式。形體遮陽(yáng)：運(yùn)用建筑形體的外挑與變異，利用建筑構(gòu)件自身產(chǎn)生的陰影來(lái)形成建筑自遮陽(yáng)，進(jìn)而達(dá)到減少建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)受熱目的。諾曼·福斯特的倫敦市政廳2、凹入過(guò)渡空間凹入空間：遮蔭的柱廊空間、凹陽(yáng)臺(tái)、凹入較大的綠平臺(tái)——不僅豐富建筑外表，而且陰影區(qū)提供開(kāi)窗的客觀可能性。楊經(jīng)文的梅納拉大廈3、立面外遮陽(yáng)構(gòu)件——局部遮陽(yáng)構(gòu)件良好的立面外遮陽(yáng)設(shè)計(jì)不僅有助于節(jié)能，而且遮陽(yáng)構(gòu)件本身也可成為影響建筑形體和美感的關(guān)鍵要素。——建筑師廣泛采用的節(jié)能建筑形式語(yǔ)言（韻律感、獨(dú)立的生態(tài)元素）英國(guó)BRE辦公樓4、遮陽(yáng)棚架相對(duì)于局部遮陽(yáng)構(gòu)件如遮陽(yáng)板和百葉窗，遮陽(yáng)棚架更易于創(chuàng)造出富有表現(xiàn)力的整體形象，遮陽(yáng)效果更好。屋頂遮陽(yáng)棚架常結(jié)合攀藤植物的種植——利用植物降低屋面溫度查爾斯·柯里亞的印度電子有限公司辦公綜合樓將遮陽(yáng)棚架用于入口、屋頂平臺(tái)和過(guò)渡空間的部位楊經(jīng)文自宅遮陽(yáng)棚架也是楊經(jīng)文常用的節(jié)能建筑語(yǔ)匯1、流線型形體合理的建筑體型有助于在建筑周圍形成風(fēng)壓，促進(jìn)自然通風(fēng)的形成。（三）自然通風(fēng)技術(shù)下的形態(tài)解析諾曼·福斯特的再保險(xiǎn)公司大廈2、螺旋型立體庭院

諾曼·福斯特的法蘭克福商業(yè)銀行總行當(dāng)庭院受基地環(huán)境限制，不能以單純的線和面的組合方式時(shí)，可采用立體庭院的方式與環(huán)境進(jìn)行有機(jī)對(duì)話。楊經(jīng)文的梅納拉大廈3、夾層通風(fēng)空間

柯布西耶