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[摘要]本文从生物气候设计理论出发，针对一定的舒适需求和气候条件，通过探讨气候与建筑相互关系，对建筑本体设计层面上总结了具有普适性的气候设计策略，以期获得期望的舒适环境。
[关键词]建筑气候设计被动式设计建筑设计策略
中图分类号：TU2 文献标识码：TU 文章编号：1009―914X（2013）28―0636―01
引言
自从工业革命以后，科技发展对建筑领域产生了重要影响，包括照明、中央供热和空调技术，建筑已经日渐脱离其环境。低廉的燃料、新式的制热、制冷以及照明技术，再加上居住者对建筑不断增加的期望，使得建筑在设计和使用时己经很少考虑到其所在位置和周围环境.这些建筑很多都能提供不同水平的满足温度和视觉要求的室内环境，但对于环境来说代价却是巨大的，是不可持續发展的。
一、基于生物气候图的潜在建筑被动式控制区分析
1、被动式太阳能采暖
太阳能采暖效率取决于建筑获得的太阳辐射热量、夜间储存的热量与建筑散热量之间的平衡。太阳辐射得热量与南向的垂直窗户面积和室外的太阳辐射强度相关.散热量主要由建筑的保温性能和室内外温差大小决定。所以，被动式太阳能设计要点在于设法争取太阳辐射得热和夜间储热量，提高围护结构的保温性能，并减少热量的散失。在建筑方案设计时需要专门考虑建筑的形体、朝向和热质量材料的运用。
2、增强建筑围护结构蓄热能力（热质量效应）
屋顶、外墙与窗户必须有足够的热阻，以减少由于室外温差引起的热损失，确保所希望的室内的热条件（室内温度与内表面温度）保持在适当的水平.
从节能角度分析建筑单元所容许的总传热系数。对于济南这样寒冷地区建筑的体形系数越小越有利于保温。
对于室内的热量存储，蓄热体表面的吸热系数应较高，用来吸收辐射。而非蓄热体的表面应该具有反射性，以用来将太阳辐射转向并反射到蓄热体上。
采用活动保温板、遮阳板等构件调节围护结构的热阻值，可适应冬夏两季对围护结构热阻的不同要求。济南地区冬季气候寒冷，窗户通常是建筑维护结构中保温最薄弱的环节，热量通过双层玻璃窗的速度比通过保温良好的墙快10倍或更多：而夏季炎热，白天需要关闭门窗，利用高蓄热性结构材料吸收室外传来的热量.到了夜间温度降下来的时候，打开门窗使建筑充分通风，将储存在结构层内的热量尽快释放出来。故在白天如何存放窗的保温层，变成了设计中需要考虑的重要问题。
3、自然通风
建筑剖面设计时应当合理安排好风口和排气孔的位置，以保证通风流畅。同时在屋顶或阁楼等高位置设置通风口。山于太阳辐射对顶接口的加热作用，使顶部空气受热后上升，形成室内气流。在屋顶上装设排气装置和风窗有助于将内部的空气排出户外，若内部装上遮阳幕和有隔热性的开盖板，则效果更佳。
二、基于建筑本体合理组织的被动式设计策略分析
1、合理的建筑空间设计策略
为了适应不同的气候条件，建筑空间的组合方式也不尽相同。合理的空间设计应在充分满足功能要求的前提下，对建筑空间进行合理的划分或优化，尽量利用有利的气候因素对建筑室内气候的影响，减少对能源的浪费。
2、合理的建筑体型设计
建筑体型设计应综合考虑建筑功能、造型以及节能的要求。针对北方寒冷地区气候特点，设计的基本原则为尽可能的减小建筑外表面积，使热工性能较差的外表面积降至最少，考虑到建筑在冬季采用被动式采暖，则需尽量扩大南立面，在满足通风采光的要求的基础上，减少北向、西向等不利朝向墙面面积及窗地比。
建筑体型设计除了要考虑建筑的热工性能，还应当考虑建筑体型对通风的影响，尤其对千热或湿热地区较为重要，因为不同体型的建筑其迎风面受风的影响不同，同时其产生的风影还直接影响了建筑外部空间以及周边建筑的通风情况。
（1）针对冬季采暖与夏季降温并重考虑
从利用太阳能采暖的角度考虑，应尽量增加南向的面积，以南向表面足够大，其它外表面总面积（即不利面面积）尽可能小为判断节能与否的标准更合理。这就意味着要增加建筑面宽，减小进深。
当建筑物南向表面面积增大，满足了冬季被动式采暖需求时，必然引起夏季室内外受热量增加的问题。所以，在夏季应采取适当的外表而的遮阳措施，将增大南向表面面积作为优点来利用。
（2）底层架空与体型设计
底层架空空间是室内外的过渡空间，具有加强通透性，提供灰空间，对外开放等特点，虽然增加了建筑的体形系表面面积，而总体积不变，体形系数一定增加，但是它却从而降低了住宅内部的气温，改善了微环境。
对于一层的住户来说，底层架空比底层未架空的居住住宅，温度最大相差大约三度左右。这说明住宅底层架空可有效减少气流运动的阻碍，形成良好自然通风，达到改善住宅微气候环境；提高夏季室内热舒适之目的。
目前的多层住宅的普遍做法是：底层另加小庭院，庭院的栏杆围护都采用通透性强的铸铁、不锈钢栏杆等，庭院内绿化山用户栽种，这方面的尝试较成功。但带来的问题是庭院绿化不统一、防盗的要求也更高，加上底层潮湿问题，导致购房者晚前顾后。
底层住户由于接近地面，室内湿度比较大，防潮问题未解决，而且日照间距普遍不够。而设置架空层之后就避免了这一问题。并且一层的住房冬季接收阳光时间比较短，这个也是主要原因之一。可见从太阳能的利用角度看，底层架空也有好处。而且在底层架空层种植绿化，设置自行车停车场以及布置休闲娱乐设施等，对增加绿化面积，促进人与人交流等方面均有积极意义。
然而，底层架空带来夏季自然通风畅通的同时，也会带来冬季防风问题的严重性。为同时解决夏热与冬冷的问题，可以采取一些辅助设计手段。
3、合理利用通风的剖面设计策略
剖面通风设计的主要任务是在合理组织功能的基础上，尽可能的利用气体流体力学的一些原理组织建筑内部空间，以利于建筑室内的自然通风。我们在建筑剖面设计中可以利用垂直贯通的空间来实现建筑的通风，常用的利于通风的剖面形式有错层、中庭等来实现自然通风。把这些形式有机的组织起来，会产生非常好的通风效果。
由于夹层与错层空间室内视野开阔、空间流动、有利于通风组织，因此它被广泛应用在现代的内廊式住宅设计中。
当建筑物的进深较大、通风不佳并侧窗采光尺寸有限时，可结合设置采光通风天井。天井即可为相邻房间提供采光，又可为植物及在气候缓冲区进行的各类活动提供照度。另外，它还存在其它一些潜在优势，比如增加建筑的可销售性，减少建筑的导热损失和导热得热。一般其设在建筑的中部，通风效果较好，从剖面形式来看，一般说来天井的高宽比越大拔气通风效果越好。因此，层数较高的建筑更适合采用天井进行自然通风.
与多层建筑的自然通风相比，高层建筑的自然通风有其特殊性。若能在过渡季节或者热季的夜间实现自然通风，则能实现节约能源之目的。高层建筑自然通风的最主要问题是高空的风压过大和高空的紊流，尤其严重的是高层建筑上部的巨大风压可能导致破坏性的作用，还有过高的风压却会使建筑的门窗难于开启，故难以实现直接的自然通风。
虽然风压在垂直方向的分布有利于高层建筑的自然通风，也给建筑室内的使用带来不便，而且在冬季会带走大量的热能，不利于保温要求。但是可以将双层玻璃幕墙以及通风中庭作为缓冲层，采用这种竖向单元组合式的自然通风模式，为高层建筑提供较为舒适的自然通风。
结论
在人与自然环境的矛盾越来越突出的今天，重新审视建筑与气候的关系，深入探索建筑气候设计分析方法和被动式设计策略显得日益迫切.建筑生物气候设计倡导在建筑设计中，将气候对建筑产生的影响作为设计中的一个重要因素来考虑，通过采用生物气候设计方法和技术手段将气候、地域和人的舒适性有机地结合起来，创造一种气候、建筑、人三者和谐共生的新关系.
参考文献
[1] 曹伟.太阳能利用.从生物气候建筑到白治建筑.现代城市研究，3/2000.
[2] 吴俊铭.遵循气候规律建设生态环境.贵州气象，5/2000.
[关键词]建筑气候设计被动式设计建筑设计策略
中图分类号：TU2 文献标识码：TU 文章编号：1009―914X（2013）28―0636―01
引言
自从工业革命以后，科技发展对建筑领域产生了重要影响，包括照明、中央供热和空调技术，建筑已经日渐脱离其环境。低廉的燃料、新式的制热、制冷以及照明技术，再加上居住者对建筑不断增加的期望，使得建筑在设计和使用时己经很少考虑到其所在位置和周围环境.这些建筑很多都能提供不同水平的满足温度和视觉要求的室内环境，但对于环境来说代价却是巨大的，是不可持續发展的。
一、基于生物气候图的潜在建筑被动式控制区分析
1、被动式太阳能采暖
太阳能采暖效率取决于建筑获得的太阳辐射热量、夜间储存的热量与建筑散热量之间的平衡。太阳辐射得热量与南向的垂直窗户面积和室外的太阳辐射强度相关.散热量主要由建筑的保温性能和室内外温差大小决定。所以，被动式太阳能设计要点在于设法争取太阳辐射得热和夜间储热量，提高围护结构的保温性能，并减少热量的散失。在建筑方案设计时需要专门考虑建筑的形体、朝向和热质量材料的运用。
2、增强建筑围护结构蓄热能力（热质量效应）
屋顶、外墙与窗户必须有足够的热阻，以减少由于室外温差引起的热损失，确保所希望的室内的热条件（室内温度与内表面温度）保持在适当的水平.
从节能角度分析建筑单元所容许的总传热系数。对于济南这样寒冷地区建筑的体形系数越小越有利于保温。
对于室内的热量存储，蓄热体表面的吸热系数应较高，用来吸收辐射。而非蓄热体的表面应该具有反射性，以用来将太阳辐射转向并反射到蓄热体上。
采用活动保温板、遮阳板等构件调节围护结构的热阻值，可适应冬夏两季对围护结构热阻的不同要求。济南地区冬季气候寒冷，窗户通常是建筑维护结构中保温最薄弱的环节，热量通过双层玻璃窗的速度比通过保温良好的墙快10倍或更多：而夏季炎热，白天需要关闭门窗，利用高蓄热性结构材料吸收室外传来的热量.到了夜间温度降下来的时候，打开门窗使建筑充分通风，将储存在结构层内的热量尽快释放出来。故在白天如何存放窗的保温层，变成了设计中需要考虑的重要问题。
3、自然通风
建筑剖面设计时应当合理安排好风口和排气孔的位置，以保证通风流畅。同时在屋顶或阁楼等高位置设置通风口。山于太阳辐射对顶接口的加热作用，使顶部空气受热后上升，形成室内气流。在屋顶上装设排气装置和风窗有助于将内部的空气排出户外，若内部装上遮阳幕和有隔热性的开盖板，则效果更佳。
二、基于建筑本体合理组织的被动式设计策略分析
1、合理的建筑空间设计策略
为了适应不同的气候条件，建筑空间的组合方式也不尽相同。合理的空间设计应在充分满足功能要求的前提下，对建筑空间进行合理的划分或优化，尽量利用有利的气候因素对建筑室内气候的影响，减少对能源的浪费。
2、合理的建筑体型设计
建筑体型设计应综合考虑建筑功能、造型以及节能的要求。针对北方寒冷地区气候特点，设计的基本原则为尽可能的减小建筑外表面积，使热工性能较差的外表面积降至最少，考虑到建筑在冬季采用被动式采暖，则需尽量扩大南立面，在满足通风采光的要求的基础上，减少北向、西向等不利朝向墙面面积及窗地比。
建筑体型设计除了要考虑建筑的热工性能，还应当考虑建筑体型对通风的影响，尤其对千热或湿热地区较为重要，因为不同体型的建筑其迎风面受风的影响不同，同时其产生的风影还直接影响了建筑外部空间以及周边建筑的通风情况。
（1）针对冬季采暖与夏季降温并重考虑
从利用太阳能采暖的角度考虑，应尽量增加南向的面积，以南向表面足够大，其它外表面总面积（即不利面面积）尽可能小为判断节能与否的标准更合理。这就意味着要增加建筑面宽，减小进深。
当建筑物南向表面面积增大，满足了冬季被动式采暖需求时，必然引起夏季室内外受热量增加的问题。所以，在夏季应采取适当的外表而的遮阳措施，将增大南向表面面积作为优点来利用。
（2）底层架空与体型设计
底层架空空间是室内外的过渡空间，具有加强通透性，提供灰空间，对外开放等特点，虽然增加了建筑的体形系表面面积，而总体积不变，体形系数一定增加，但是它却从而降低了住宅内部的气温，改善了微环境。
对于一层的住户来说，底层架空比底层未架空的居住住宅，温度最大相差大约三度左右。这说明住宅底层架空可有效减少气流运动的阻碍，形成良好自然通风，达到改善住宅微气候环境；提高夏季室内热舒适之目的。
目前的多层住宅的普遍做法是：底层另加小庭院，庭院的栏杆围护都采用通透性强的铸铁、不锈钢栏杆等，庭院内绿化山用户栽种，这方面的尝试较成功。但带来的问题是庭院绿化不统一、防盗的要求也更高，加上底层潮湿问题，导致购房者晚前顾后。
底层住户由于接近地面，室内湿度比较大，防潮问题未解决，而且日照间距普遍不够。而设置架空层之后就避免了这一问题。并且一层的住房冬季接收阳光时间比较短，这个也是主要原因之一。可见从太阳能的利用角度看，底层架空也有好处。而且在底层架空层种植绿化，设置自行车停车场以及布置休闲娱乐设施等，对增加绿化面积，促进人与人交流等方面均有积极意义。
然而，底层架空带来夏季自然通风畅通的同时，也会带来冬季防风问题的严重性。为同时解决夏热与冬冷的问题，可以采取一些辅助设计手段。
3、合理利用通风的剖面设计策略
剖面通风设计的主要任务是在合理组织功能的基础上，尽可能的利用气体流体力学的一些原理组织建筑内部空间，以利于建筑室内的自然通风。我们在建筑剖面设计中可以利用垂直贯通的空间来实现建筑的通风，常用的利于通风的剖面形式有错层、中庭等来实现自然通风。把这些形式有机的组织起来，会产生非常好的通风效果。
由于夹层与错层空间室内视野开阔、空间流动、有利于通风组织，因此它被广泛应用在现代的内廊式住宅设计中。
当建筑物的进深较大、通风不佳并侧窗采光尺寸有限时，可结合设置采光通风天井。天井即可为相邻房间提供采光，又可为植物及在气候缓冲区进行的各类活动提供照度。另外，它还存在其它一些潜在优势，比如增加建筑的可销售性，减少建筑的导热损失和导热得热。一般其设在建筑的中部，通风效果较好，从剖面形式来看，一般说来天井的高宽比越大拔气通风效果越好。因此，层数较高的建筑更适合采用天井进行自然通风.
与多层建筑的自然通风相比，高层建筑的自然通风有其特殊性。若能在过渡季节或者热季的夜间实现自然通风，则能实现节约能源之目的。高层建筑自然通风的最主要问题是高空的风压过大和高空的紊流，尤其严重的是高层建筑上部的巨大风压可能导致破坏性的作用，还有过高的风压却会使建筑的门窗难于开启，故难以实现直接的自然通风。
虽然风压在垂直方向的分布有利于高层建筑的自然通风，也给建筑室内的使用带来不便，而且在冬季会带走大量的热能，不利于保温要求。但是可以将双层玻璃幕墙以及通风中庭作为缓冲层，采用这种竖向单元组合式的自然通风模式，为高层建筑提供较为舒适的自然通风。
结论
在人与自然环境的矛盾越来越突出的今天，重新审视建筑与气候的关系，深入探索建筑气候设计分析方法和被动式设计策略显得日益迫切.建筑生物气候设计倡导在建筑设计中，将气候对建筑产生的影响作为设计中的一个重要因素来考虑，通过采用生物气候设计方法和技术手段将气候、地域和人的舒适性有机地结合起来，创造一种气候、建筑、人三者和谐共生的新关系.
参考文献
[1] 曹伟.太阳能利用.从生物气候建筑到白治建筑.现代城市研究，3/2000.
[2] 吴俊铭.遵循气候规律建设生态环境.贵州气象，5/2000.