1、基于生物氣候適應性的寒地建筑適寒設計研究摘 要：在環境資源矛盾日益突出的客觀背景下，對寒地建筑適寒設計問題的研究已成為業內人士共同關注的一項課題。本文從生物氣象學的角度著手，基于生物氣候適應性研究寒地建筑適寒設計的關鍵要點，望能夠引起業內人士的關注與重視，以促進寒地建筑適寒性能的進一步提升，同時兼顧節約能耗的目的。 /1/view-13030210.htm關鍵詞：寒地建筑；生物氣候；適應性；適寒設計寒地建筑所處區域氣候條件嚴酷且復雜，對此區域內建筑物功能的運行與維持有非常大的挑戰。嚴寒的氣候條件使建筑物面臨著非常大的環境壓力，為滿足建筑功能需求勢必會導致能源的巨大浪費。因此，在環境資源矛盾日益
2、突出的客觀背景下，對寒地建筑適寒設計問題的研究已成為業內人士共同關注的一項課題。如何根據嚴寒地區生物氣候適應性特點，對寒地建筑適寒設計問題進行研究與優化，已成為業內人士高度重視的課題之一。1 生物氣候適應性在生物氣象學領域中，生物氣候適應性是非常重要的研究課題之一，該課題以自然界中所存在生物在生命歷程以及自然凈化過程中對環境的適應性為研究對象。適應性是指生物在生理機能以及形態結構方面與生物所生存特定環境條件的相互適應與匹配關系。其主要包括兩個層次方面的內容：第一是生物自身結構與相關功能對其在特定環境中生存繁衍的有利之處；第二是生物層次結構（包括群落、組織、種群、器官、細胞、分子等在內）與功能的
3、適應性。在生物氣候適應性研究領域中蘊含大量環境與生物相互依存并和諧共生的基本原理，在寒地建筑適寒設計中有非常好的借鑒價值。2 寒地建筑適寒設計2.1 緩沖設計冬季持續時間長，對生存于該環境下的生物存續產生了一定影響。建筑作為人類的第三層皮膚，在寒冷地區中對低溫的抵抗性是最重要的功能需求。從寒地生物氣候適應性的角度上來說，為提高建筑對低溫的抵抗能力，可以在適寒設計中著重關注以下幾個方面的問題：第一，應構建具有適寒性的建筑穩態防護結構。寒地建筑外圍護界面應當逐步體現的多層次性的特點，在混凝土及其砌塊結構基礎之上，建筑墻體需增加保溫層、空氣層等，窗體還可增加填充氣體層以及鍍膜層，以實現對墻體圍護結構
4、保溫性能的疊加，抵御寒冷空氣侵襲，一方面提高建筑對低溫條件的適應性，另一方面實現對建筑能耗的合理控制。第二，可從生物氣候適應性的角度入手，參考寒地低溫條件下企鵝、海鷗等動物“逆流循環”的特點改進寒地建筑內部能量循環利用情況，如在商業建筑中?建基于逆流循環的能源管理系統，在熱壓作用下將建筑室內抽出渾濁廢氣經中央管道系統以及豎井裝置引入熱交換設施內，在寒地低溫條件下通過系統回收廢氣中85%以上熱量對室內所送入新鮮空氣進行與人，熱量經逆流循環后流回至建筑室內，達到提高建筑室內溫度，節約能耗的目的。第三，寒地建筑適寒設計可以借鑒嚴寒地區動物控制熱量散失的方式，通過轉換寒地建筑透明界面材料的方式，以增強
5、建筑物御寒能力。如國外有關機構借鑒北極熊皮毛吸熱與保溫的原理，研制了TWD系列透明保溫材料，其U值可達到0.53W/mK?，吸光性能好，且能夠通過蓄熱的方式為建筑室內提供錯峰供熱。除此以外，此類新型材料還可作為特殊氣候防護構造，在寒地建筑非透明立面結構中合理應用，以發揮延長供熱，提高保溫蓄熱能力的效果。2.2 趨光設計寒地區域緯度水平高，日照時間不足，冬季持續6個月左右，氣候寒冷，且日照角度不良，導致可利用能量較少。在寒地建筑適寒設計中可以嘗試提取此區域生物對短日照的動態適應與調節機制，以引導建筑形體的優化，并通過建筑構件應激反應的方式以更好的使寒地建筑適應短日照條件。具體而言，在趨光設計的過
6、程中可以著重關注如下幾個方面的問題：第一，螺旋生長趨向勻質光照。寒地生物必須對抗低溫、以及短日照等特殊條件并存活，多數植物可通過趨光螺旋式形態的方式爭取更多的自然光照。在寒地建筑適寒設計中，可以借鑒這一原理，優先選用由多重螺旋復合形成的放射性網狀結構作為建筑結構形式，同時也可嘗試通過平面螺旋分布向光的方式，為寒地建筑平面形體布局提供一種相對均質的形式，方便自然光線入攝，為寒地建筑提供更為均質的采光條件。第二，可通過建筑構件應激追蹤的方式以改善建筑物的適寒性能。寒地建筑趨光設計的一大核心要點是盡可能將自然光引入建筑室內，以彌補短日照光源缺陷，同時節約能耗。有研究中提出了借鑒向日葵采光原理，構建采
7、光導入系統，根據集光器對陽光角度進行追蹤，使光線能夠得到最大化捕捉，并配合對導光管的應用，在收集光線并傳導至室內的同時采集適量陽光，以在夏季的排除過熱輻射。3 結束語本文以寒地建筑為研究對象，對適寒設計相關問題進行思考與探索，引入生物氣象學領域中的生物氣候適應性原理，在寒地建筑適寒設計過程中提出了包括緩沖設計以及趨光設計在內的兩廂措施，望能夠引起業內人員的共同關注與重視。參考文獻1黃錳，付本臣.寒地鄉土住宅適寒性構造與低技術啟示J.低溫建筑技術，2011，（12）：95-96.2李玲玲，程征.嚴寒地區體育館圍護結構適寒設計研究J.低溫建筑技術，2014，（12）：18-20.3梅洪元，王飛，馬維娜.寒地建筑群體形態自組織適寒設計研究J.建筑學報，2015，（5）：109-113.4梅洪元，王飛，張玉良.低能耗目標下的寒地建筑形態適寒設計研究J.建筑學報，2013，（11）：88-93.
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