关于热带气候影响下的建筑策略探讨

关于热带气候影响下的建筑策略探讨

彭若

关键词：热环境；通风；隔热；遮阳；策略

作为热带季风气候区的海南岛，夏季湿热，日照强度高、时间长，雷雨频繁，这种气候条件下不但影响了人们的生活工作，而且大大增加了能源消耗，为节能工作带来了极大的障碍，因此，建筑物热工环境的探讨就显得尤其重要。创造舒适的建筑生活环境，研究相应的技术措施，而其中最为突出的就是解决夏季的隔热与致凉问题，其中通过一定的技术手段保证建筑物良好的自然通风是解决夏季致凉的重要环节。良好的通风可以将室内的热空气排出室外，带走环境中大量的热，直接降低室内温度，并且通风能有效地改善空气的湿度，可以有效降低温度，避免建筑结构和附属构造受潮和结露而受到损坏。

1、海南岛的建筑气候特点

海南岛地处热带北缘，属热带季风气候，根据《建筑气候区划标准GB50178-93》，海南属于建筑气候区划分区里面的IV区，并且属于二级分区的IVA区，该区长夏无冬，温度高湿气重，气温年较差和日较差均小；雨量丰沛，多热带风暴和台风袭击，易有大风暴雨天气；太阳高度角大，日照时间长，太阳辐射强烈。

2、热带建筑的遮阳隔热

建筑遮阳的目的就是为了遮挡太阳直接辐射，减少进入室内的太阳直射光，防止室内过热，或避免眩光和防止物品受到阳光照射而产生变质、损坏或褪色。设计合理的遮阳能够有效地减少太阳辐射进入室内，海南地处南北回归线之间，在一年之中，无论建筑南北向皆可受到太阳直射的作用，太阳高度角大，太阳辐射强烈，紫外线强，因此遮阳隔热成为本地区一个重要的设计因素。

2.1传统建筑的遮阳

海南地区传统建筑在遮阳方面具有热带的地域性特点。同大多东南亚国家一样，遮阳在建筑形式上表现突出。在建筑朝向上，则回避西向，由于西面除了长时间的太阳辐射外，还加上一整天累积的地面辐射，成为温度最高、最不利的朝向。因此，在西面，鲜有布局供长时间停留的居住空间，主要布局辅助用房，如农具间等。而在建筑界面上，多采取挑檐、回廊、骑楼或帆布等遮阳形式。在空间上，建筑及生活空间多选择在庇荫处，屋前屋后种植树叶较大或较密集的热带植物，如竹子等，并且在很多人家里可以随处看到架起的果辅和藤类，绿色遮阳形式丰富，庭院内外普遍树荫较多，庭院和室外已经成为人们居住生活的延伸。还有黎族人民的船屋形式，屋顶较大，把墙体盖得很低，这和东南亚地区的形式也是相近的，采取大屋顶的形式，减少太阳对墙体和室内空间的直接照射。

2.2传统建筑的隔热

海南传统民居的隔热，主要是采用导热系数和蓄势系数较小的本土材料作为建筑外围护结构，比如生土、茅草等。在海南很多过去的民居中，可以看到夯土墙的大量存在，比如文昌地区的乡村中，就有以筑版夯土为承重墙、屋顶采用木屋架的建筑，以及黎族地区的部分船屋，其墙身就是夯土墙，这种夯土墙截面厚度很大，除了结构承重方面的作用，另外就是起到保温隔热的热工作用。由于夯土墙的导热系数较小，且截面又很厚，在炎热的夏季，热空气就会被阻挡在室外，而冬季冷空气也进不来，就形成了一种夏凉冬暖的效果。而黎族地区的船屋建筑，普遍采用茅草等作为屋顶，茅草是比生土导热系数和蓄热系数更低的材料形式，这样就保证了建筑室内在短时间内难以有大幅地升温，并且在雨水过后，可以保持湿凉的窒内环境，成为隔热有效的建筑材质。

3、热带建筑的通风

建筑物的通风是由于建筑物的开口处存在着压力差而产生的空气流动，压力差是产生通风的必要条件。造成压力差的原因有二：一是风压作用，二是热压作用。

3.1利用风压通风原理

风压通风，这种方法受环境制约较大。为组织好房间的自然通风，在朝向上应使房屋的开间方向面向夏季的主导风向，并采取一定的附加措施对风向进行引导。建筑物的窗洞布置对通风有很大影响，室内空气流速一般来说其流量与开口的比值成正比，但平均流速主要取决于一个房间较小的那个洞口的尺寸。而对于建筑布局而言，如果场地中存在体量较大的板式建筑，那么其很容易形成屏风效应，导致风影区，因此像这种情形，可以采用错开式的平面布局，迎风面的建筑体量采取低矮、分散的形式，减少对后面建筑的遮挡。这点在海南琼北传统民居中表现较为突出，村落建筑主要朝南或东南布置，像梳子般排列，建筑群南面往往有水田或池塘，迎风面的建筑低些，而后面的建筑渐高，这不但形成一道与地势相依的景观，还有利于气流的抬升和进入，并且建筑之间有纵向巷道，是引导气流的重要形式；并且建筑层高较高，建筑门头皆开漏窗，室内分隔皆采取有利于气流贯通的形式，而屋顶采用有利于空气流通的瓦屋顶。

3.2利用热压通风原理

热压作用主要取决于室内外空气温差所导致的空气容重差和进出口位置的高度差，可以通过空间布局、门窗洞口的合理设计，充分利用室内外空气的温差促进通风。可以遵循以下原则：

增加通风口间的高差；利用高低洞口相结合、上层空气带动下层空气的办法带动气流，这也是常见的烟囱效应，具体措施，比如利用楼梯间开通风口，或在建筑空间较高的部位开口形成风塔，如檐下开格栅或百叶等通风界面；

另外还可以利用温差加速空气流动。增加温差，并不是意味着要增加室内温度，可以利用太阳能对屋面出风口的空气进行加热，从而促使空气流动加快，这样出风口的空气与室内的空气就形成有利于空气流动的温差，温差越大，拔风效果就越明显。

4、适应热带气候条件的建筑设计策略

4.1建筑总平面布置

●组织环境通风，比如利用椰林等稀疏的有利气流贯穿的植物形式，在主导风向上游尽量少布置不利气流通过的屏风楼等大体量和宽大界面的建筑，风向上游体量宜分散、低矮、开口、架空、开洞等；

●城市绿化系统要贯穿整个城市和市内建筑，选择具有热带特色的植物，多创造庇荫面积，在绿化平面的同时注重垂直绿化，使植物同建筑构成一体，保护风景性水面，使其蒸发降温，避免“热岛”，与热带植物植被融为一体，如消隐于椰林、槟榔林之中；

●尽量创造户外公共空间，并有绿化或蓬架遮挡的半封闭空间，使人们不总是处于室内空调环境中；

●建筑宜朝向夏季、过渡季节主导风向，着重控制建筑朝向与主导风向的夹角；

●建筑之间不宜相互遮挡，适当与景观空间结合开辟通风廊道。

4.2单体设计

●建筑朝向宜采用南北向或接近南北向，建筑平面、立面设计和门窗设置应有利于自然通风，避免主要房间受东、西向的日晒；

●建筑设计应综合考虑外廊、阳台、挑檐等的遮阳作用，建筑物的向阳面，东、西向外窗，应采取有效的遮阳措施；

●房间开间宜朝主导风向，主导风向开设有利于气流进入的门窗洞口等；

●室内通风路径的设计应遵循布置均匀、阻力小的原则；

●可将室内开敞空间、走道、室内房间的门窗、多层的共享空间或者中庭作为室内通风路径，在室内空间设计时宜组织好上述空间，使室内通风路径布置均匀，避免出现通风死角；

●宜将人流密度大或发热量大的场所布置在主通风路径上，将人流密度大的场所布置在主通风路径的上游，将人流密度小但发热量大的场所布置在主通风路径的下游。

4.3构造措施

●直接受太阳辐射的界面，宜采取导热系数和蓄热系数较低的材料，并增大对太阳辐射的反射，从而降低冷负荷；

●低层住宅建筑，可采用附墙藤类植物，减少外墙对太阳辐射的吸收；

●建筑围护结构外表面宜采用浅色等不利材料蓄热的颜色，屋面宜采用绿化、涂刷隔热涂料、遮阳等隔热措施；

●可采用墙面垂直绿化及淋水被动蒸发墙面等；

●宜提高围护结构的热惰性指标D值；

●西向墙体可采用高蓄热材料与低热传导材料组合的复合墙体构造；

●宜采用通风隔热屋面，檐口处宜采用导风构造；

●可采用蓄水屋面，水面宜有水浮莲等浮生植物或白色漂浮物，或可采用淋水被动蒸发屋面；

●宜采用种植屋面，种植屋面的保温隔热层应选用密度小、压缩强度大、导热系数小、吸水率低的保温隔热材料，加大绿化覆盖率，增加庇荫面积；

●宜采用带老虎窗的通气阁楼坡屋面；

●向阳面的窗、玻璃门、玻璃幕墙、采光顶应设置固定遮阳或活动遮阳，固定遮阳设计可考虑阳台、走廊、雨棚等建筑构件的遮阳作用。

5、结论

总之，建筑师在热带气候地区的开展建筑设计时，应尽量将气候适应性问题积极地看待，并作为建筑形态设计的基本源泉，设计出人与自然和谐共存的建筑体。只有通过重视建筑形态设计的气候适应性，并根植于当地文化当中，才能探索出满足当代人们需求、符合当代社会发展的建筑体，创造出具有显著地域特色和时代特征的现代建筑物，同时也推动我国建筑行业的不断进步。

参考文献

[1]季博.海南乡土建筑类型研究[D].海南大学，2016.

[2]林梓欣.亚热带地区文化建筑广场的立体化设计研究[D].华南理工大学，2013.

[3]徐刚，曾坚.传统?气候?现代——热带、亚热带的亚洲国家建筑中气候因素的影响[J].呼伦贝尔学院学报，2001，（02）：33-35+40.