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五大氣候區(qū)代表性城市與氣候適應(yīng)性建筑
從建筑熱工設(shè)計(jì)角度分區(qū)，我國(guó)可分為5個(gè)氣候區(qū)，分別是：嚴(yán)寒、寒冷、夏熱冬冷、夏熱冬暖和溫和氣候。每個(gè)氣候區(qū)都有各自的氣候特點(diǎn)，建筑設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)針對(duì)這些氣候特點(diǎn)提出相應(yīng)的設(shè)計(jì)策略。以下就對(duì)五大氣候區(qū)中挑選的代表城市分別對(duì)其氣候進(jìn)行分析，并闡述當(dāng)?shù)貧夂蜻m應(yīng)性建筑實(shí)例。
一、嚴(yán)寒地區(qū)代表城市——呼和浩特
1、呼和浩特氣候特征
呼和浩特位于內(nèi)蒙古自治區(qū)中部(圖2.1.1)。東經(jīng)110°46′--112°10′，北緯40°51′--41°8‘，地處內(nèi)蒙古自治區(qū)中部山腳下，全市總面積17,224平方公里。
呼和浩特屬中溫帶大陸性季風(fēng)氣候，四季氣候變化明顯，差異較大，其特點(diǎn)：冬季漫長(zhǎng)嚴(yán)寒，夏季短暫炎熱，春秋兩季氣候變化劇烈。年平均氣溫由北向南遞增，北部大青山區(qū)僅在2℃左右，南部達(dá)到6.7℃。最冷月氣溫-12.7～16.1℃;最熱月平均氣溫17-22.9℃。平均年較差為34.4-35.7℃，平均日較差為l3.5-13.7℃。極端氣溫最高38.5℃，最低-41.5℃。無(wú)霜期:北部山區(qū)為75天，低山丘陵區(qū)110天，南部平原區(qū)為113-134天：日照年均1 600小時(shí)。降水量：年平均降水量為335.2-534.6毫米，其地域分布是西南最少，年雨量?jī)H350毫米;平原區(qū)在400毫米左右;大青山區(qū)在430-500毫米;最多是大青山鄉(xiāng)一前響村，年均降水達(dá)到534.6毫米;其次是井鄉(xiāng)，年均降水量為489.3毫米;最少是在南坪鄉(xiāng)、黑城鄉(xiāng)、新?tīng)I(yíng)鎮(zhèn)一帶，年均降水量?jī)H為335.2-362.8毫米。
2、蒙古民居蒙古包
蒙古包自匈奴時(shí)代起就已出現(xiàn)，一直沿用至今。蒙古包外觀呈圓形，頂為圓錐形，圍墻為圓柱形，四周側(cè)壁分成數(shù)塊，每塊高160厘米左右，用條木編圍砌蓋;游牧區(qū)多為游動(dòng)式。
蒙古人用羊胃形容自己的氈包，因?yàn)槭兰o(jì)的蒙古包其形如此(圖2.1.1)。蒙古包頂上圓中有尖，中間寬大渾圓，下面可以算作"準(zhǔn)圓"這種形式特點(diǎn)，使草原上的沙暴和風(fēng)雪，受到蒙古包的緩沖以后，會(huì)在它后面適當(dāng)?shù)木嚯x，形成一個(gè)新月形的緩坡堆積下來(lái)。這是因?yàn)槊晒虐鼪](méi)有菱角，光滑溜圓，呈流線型形狀。包頂是拱形的，承受力最強(qiáng)(如橋梁之拱形)形成一個(gè)強(qiáng)固的整體。大風(fēng)來(lái)了，承受巨大的反作用力。上面的沙子流走了，下面的沙子在后面堆積起來(lái)。搭蓋堅(jiān)固的蒙古包，可以經(jīng)受冬春的十級(jí)大風(fēng)。
蒙古包的搭建選址非常講究。夏營(yíng)盤(pán)的蒙古包搭建在平坦開(kāi)闊 、高原涼爽之地,冬營(yíng)盤(pán)則選擇山前避風(fēng)之處。這些適合氣候特征的選址與蒙古包頂窗苫氈、底部圍氈(哈雅布琪)的開(kāi)閉相配合,使蒙古包在炎熱的夏季通風(fēng)涼爽、酷寒的冬季溫暖祥和,僅 靠草原上少量的牛糞即可維持日常的能量消耗。蒙古包冬暖夏涼，還因?yàn)樗蝮w的造型，通體發(fā)白，有較好的反光作用。其背面還可以開(kāi)風(fēng)窗，還可把圍氈邊撩起來(lái)。
蒙古包具有明顯的自然地域和生活方式印記,它建設(shè)周期短、結(jié)構(gòu)靈活、施工技術(shù)簡(jiǎn)單、建造速度快、結(jié)構(gòu)整體性好,抗震耐久、保溫隔熱（詞條“隔熱”由行業(yè)大百科提供）,所用材料均與環(huán)境友好。這些特點(diǎn)正好符合當(dāng)代設(shè)計(jì)界不斷追求的綠色設(shè)計(jì)理念。
二、寒冷地區(qū)代表城市——延安
1、延安氣候特征
延安市位于陜北南半部，地處北緯35°21′～37°31′，東經(jīng)107°41′～110°31′之間，屬高原大陸性季風(fēng)氣候。境內(nèi)梁峁溝谷縱橫，地表支離破碎，起伏大，坡度陡。屬暖溫帶半濕潤(rùn)半干旱大陸性季風(fēng)氣候。主要?dú)庀鬄?zāi)害有干旱、低溫霜凍、冰雹、干熱風(fēng)、連陰雨。年平均氣溫9.9℃,年平均最高氣溫17.2℃，年平均最低氣溫4.3℃，最熱月(7月)月平均氣溫23.1℃，最冷月(1月)月平均氣溫-5.5℃，極端最高氣溫38.3℃(2000年7月21日)，極端最低氣溫-23.0℃(1991年12月28日)。
2、陜西黃土高原窯洞
位于黃河中游、屬黃土高原丘陵的溝壑區(qū)的延安地區(qū)，無(wú)論是城鎮(zhèn)或鄉(xiāng)村，時(shí)至今日，窯洞仍是人們最主要的居住形式。窯洞一般高3米多，寬3米左右，最深的可達(dá)20米。洞口都朝陽(yáng)，這樣便于陽(yáng)光照射。最簡(jiǎn)便的窯洞就是直接挖土形成的窯洞土窯洞;將土窯洞用石頭加固，就成石窯洞了。
黃土高原上陽(yáng)光充足，干旱少雨，
木材資源缺乏，地形上溝壑縱橫交錯(cuò)，而且黃土高原土質(zhì)好，地下水位低。窯洞利用土層保溫蓄熱，改善
室內(nèi)熱環(huán)境。也就是說(shuō)、窯洞建筑的主要優(yōu)點(diǎn)來(lái)自土壤的熱工性質(zhì)，厚重的土層所起的
絕熱作用使其溫升很低，溫度波動(dòng)在土壤中僅有一定的深度，在此
深度以外就無(wú)波動(dòng)影響。陜北的沿崖窯洞利用山地地形，效果更好。窯洞不僅有適合人、畜居住的冬暖夏涼條件，還是一個(gè)良好的天然冷藏庫(kù)。
三、夏熱冬冷地區(qū)代表城市——溫州
1溫州氣候特點(diǎn)
溫州市位于浙江省東南部，屬中亞熱帶季風(fēng)氣候，冬季盛行從大陸吹來(lái)的偏北風(fēng)，氣溫較低，雨水較少，濕度蒸發(fā)較小。這里雨水充沛、空氣濕潤(rùn)，且四季分明。夏季盛行從海洋吹來(lái)的偏南風(fēng)，濕大雨多，氣溫較高。春季天氣多變，時(shí)常陰雨連綿。秋季大氣較穩(wěn)定，常見(jiàn)"秋高氣爽"天氣。全年氣候總特點(diǎn)是：溫度適中，熱量豐富;雨水充沛，夏季炎熱;四季分明，季風(fēng)顯著;氣候多樣。溫州常年平均氣溫在18℃左右，這是人類活動(dòng)較為適宜的氣候條件。根據(jù)溫州氣象臺(tái)歷年各月逐日逐時(shí)氣溫記錄及人的冷熱舒適要求，溫暖舒適期(10-28℃)每年長(zhǎng)達(dá)9個(gè)月，出現(xiàn)時(shí)數(shù)可達(dá)6500小時(shí)，占全年總時(shí)數(shù)的74%。全年>0℃活動(dòng)積溫約6500℃，無(wú)霜期275天，是全省熱量資源最豐富的地區(qū)。
2江南民居
江南民居普遍的平面布局方式和北方的四合院大致相同，但是一般布置緊湊，院落占地面積較小，以適應(yīng)當(dāng)?shù)厝丝?a target='_blank' style='font-size:1em; border-bottom:1px dotted blue;'>密度（詞條“密度”由行業(yè)大百科提供）較高，要求少占農(nóng)田的特點(diǎn)。受南方氣候的炎熱潮濕特點(diǎn)對(duì)建筑的影響，江南民居居室墻壁高，開(kāi)間大;前后門(mén)（詞條“門(mén)”由行業(yè)大百科提供）貫通，便于通風(fēng)換氣(圖2.3.1);為便于防潮，建二層樓房多，底層是磚結(jié)構(gòu),上層是木結(jié)構(gòu)。江南民居也往往利用天井來(lái)組織門(mén)窗（詞條“門(mén)窗”由行業(yè)大百科提供）設(shè)計(jì)，南墻盡量開(kāi)窗或隔扇門(mén)，以引導(dǎo)南風(fēng)入室;檻窗下的檻墻有的設(shè)有透空欄桿，以增加通風(fēng)面積;支摘窗，上面可支起，下可摘除，都可以調(diào)節(jié)風(fēng)量;推拉窗則可推可拉;還有中軸轉(zhuǎn)窗可以成片開(kāi)啟，調(diào)節(jié)角度和開(kāi)口大小，引導(dǎo)南風(fēng);特別是橫批窗，冷空氣從窗下部進(jìn)入，從上部流出，形成熱壓通風(fēng)。
江南民居還講究風(fēng)水(圖2.3.2)，“風(fēng)水”主要是指古代人們選擇建筑地點(diǎn)時(shí)，對(duì)氣候、地質(zhì)、地貌、生態(tài)、景觀等各建筑環(huán)境因素的綜合評(píng)判。現(xiàn)在看來(lái)也是適應(yīng)當(dāng)?shù)貧夂虻谋憩F(xiàn)。
四、夏熱冬暖地區(qū)——廣州
1、廣州氣候特點(diǎn)
地處北溫帶與熱帶過(guò)渡區(qū)，橫跨北回歸線，年平均溫度22℃，最熱月(七月)平均氣溫28.5℃，最冷月(一月)平均氣溫13.3℃，極端最低溫度0℃，最高溫度39.1℃。南亞熱帶季風(fēng)氣侯，氣候宜人，是全國(guó)年平均溫差最小的大城市之一，具有溫暖多雨、光熱充足、夏季長(zhǎng)、霜期短等特征。全年水熱同期，雨量充沛，利于植物生長(zhǎng)，為花團(tuán)錦簇的“花城”廣州提供了極好的條件。年均降雨量為1982.7毫米，平均相對(duì)濕度為68%。全年中，4至6月為雨季，8至9月天氣炎熱多臺(tái)風(fēng)，10至12月氣溫適中。
2、廣州西關(guān)大屋
該區(qū)俗稱"西關(guān)"。這一帶有許多典型的傳統(tǒng)舊屋，人稱“西關(guān)古老大屋”。這些老屋過(guò)去多是豪門(mén)富商的住宅，高大明亮，裝飾精美。大屋兩側(cè)各有一條青云巷，取平步青云之意，這種巷又稱冷巷、火巷、水卷等，有通風(fēng)、防火、排水、采光、曬晾、交通、栽種花木等功能。
廣州的高溫天氣時(shí)間長(zhǎng)，從前沒(méi)有電風(fēng)扇和空調(diào)，西關(guān)大屋的設(shè)計(jì)十分周到。采用整齊封閉的外墻(圖2.4.1)以減少太陽(yáng)輻射（詞條“太陽(yáng)輻射”由行業(yè)大百科提供），也能防火和保持私密性。建筑利用起伏的坡屋面、小庭院、天井、敞廳、青云巷、天窗、高側(cè)窗、疏木條、各種通透的門(mén)窗來(lái)組織自然通風(fēng)(如腳門(mén)、趟櫳和大門(mén))，在炎炎夏日中顯得格外陰涼。
五、溫和地區(qū)——西雙版納
1、西雙版納氣候特征
西雙版納位于云南的南端，屬熱帶季風(fēng)氣候，日照充足，雨量充沛，一年內(nèi)分干季和濕季，年平均氣溫在21℃。干季從11月至翌年4月，濕季從5月至10月。終年無(wú)霜雪。年霧日達(dá)108—146天。景洪地區(qū)極端最高氣溫達(dá)41.1℃，極端最低氣溫2.7℃，常年適于旅游觀光。 西雙版納因地處北回歸線以南的熱帶北部邊緣氣候類型為熱帶季風(fēng)氣候，山區(qū)為亞熱帶季風(fēng)性濕潤(rùn)氣候，終年溫暖、陽(yáng)光充足、熱量豐富、濕潤(rùn)多雨，具有“長(zhǎng)夏無(wú)冬、一雨成秋”的特點(diǎn)。一年只分為雨季和旱季兩季。雨季長(zhǎng)達(dá)5個(gè)月(5月下旬——10月下旬)，旱季則長(zhǎng)達(dá)7個(gè)月之久(10月下旬——次年5月下旬)。雨季降水量占全年降水的80%以上。
2、西雙版納"干闌"
云南西雙版納屬于亞熱帶氣候，常年氣溫高，年降雨量大。居住于此的傣族居民為適應(yīng)當(dāng)?shù)爻睗穸嘤甑臍夂驐l件，就地取材，用竹木建造了干闌式住宅(圖2.5.1)，底層架空，四周無(wú)墻，只有幾排柱子支承上面的重量，木或竹的樓面留縫，使較涼的空氣從底層透人，改善微氣候。底層一般用作廚房、畜圈和雜用，二樓儲(chǔ)藏糧食。底層和第二層外墻不開(kāi)窗，上兩層為住房，向外開(kāi)窗，內(nèi)側(cè)為廊，連通各間。設(shè)涼臺(tái)，屋頂坡度較大，多采用“歇山式”以利屋頂通風(fēng)，飄檐較遠(yuǎn)，重檐的形式有利于遮陽(yáng)、防雨。平面呈四方塊，中央部分終日處于陰影區(qū)內(nèi)，較 為陰涼，為族人議事、婚喪行禮及其他公共性活動(dòng)用。
六、特例城市代表——武漢
1、武漢氣候特征概述
武漢在海拔較低的長(zhǎng)江流域河谷中(圖1.1.1)，根據(jù)中國(guó)建筑氣候分區(qū) (見(jiàn)圖1.1.2)，武漢屬北亞熱帶季風(fēng)性濕潤(rùn)氣候，有雨量充沛、日照充足、夏季酷熱、冬季寒冷的特點(diǎn)。一般年均氣溫15.8℃-17.5℃，一年中，1月平均氣溫最低，0.4℃;7、8月平均氣溫最高，28.7℃。夏季極長(zhǎng)達(dá)135天，因武漢地處北緯30度，夏季正午太陽(yáng)高度可達(dá)38°，又地處內(nèi)陸、距海洋遠(yuǎn)，地形如盆地故集熱容易散熱難，河湖多故夜晚水汽多，加上城市熱島效應(yīng)和伏旱時(shí)副高控制，十分悶熱，
是中國(guó)三大火爐之一，夏天普遍高于37℃，極端最高氣溫44.5℃。初夏梅雨季節(jié)雨量集中，年降水量為1100毫米。
武漢與所在的同氣候分區(qū)的其他城市相比，存在較大的差異，而造成這種地域性差異的主要原因就是武漢獨(dú)特的地理位置與地形、水文狀況。武漢地處海拔較低的長(zhǎng)江流域河谷中，河谷的地形特點(diǎn)尤如鍋底，四周山地環(huán)抱，地面散熱困難，使得蒸發(fā)的水氣不易分散，使氣溫不斷升高，又因地處在長(zhǎng)江漢江兩江交匯之處，氣候與其他城市明顯不同。
武漢活動(dòng)積溫為"5150℃，年無(wú)霜期240天，年日照總時(shí)數(shù)2000小時(shí)。初夏從每年的五月中旬開(kāi)始，暑期進(jìn)入盛夏，盛夏氣溫最高氣溫大部分時(shí)候在37-39，比有些城市要低，但是最低氣溫比較高，一般在29-30，為什么給人感覺(jué)悶熱呢?武漢水系發(fā)達(dá)，經(jīng)過(guò)白天的水氣蒸發(fā)，導(dǎo)致空氣濕度大，所以給人很不舒服悶熱的感覺(jué)，一般到夏天在沒(méi)有空調(diào)比較難入睡。到了九月，氣溫也可能達(dá)到38左右，但是最低氣溫不再很高，十月之后進(jìn)入初秋，氣溫會(huì)逐漸下降，平均氣溫在20-25，天氣干燥，有時(shí)候氣溫也會(huì)異常達(dá)到接近30或超過(guò)。從秋天步入冬天往往很快，只要有冷空氣南下，氣溫下降十分厲害，超過(guò)10度的降溫很常見(jiàn)，從12月底到來(lái)年2月是冬季，冬季的平均氣溫在一般在1-3度，天氣好時(shí)可以有7-8度，但是有寒潮或雨雪時(shí)常常在0度以下，武漢大 部分家庭是沒(méi)有安裝暖氣的，因此家中覺(jué)得比較陰冷。三月后進(jìn)入初春，氣溫回升很快，最高氣溫可以到達(dá)20多度，但是低溫還是比較低，三月到四月一定要小心倒春寒——常常一夜之間氣溫下降15到20，大雪紛飛。
2 、武漢氣候適應(yīng)性建筑
1)青城國(guó)際
青城國(guó)際項(xiàng)目(圖1.2.1)位于青山之核——和平大道與建設(shè)三路交會(huì)處，總占地面積1.6萬(wàn)平米，總建筑面積6.5萬(wàn)平米，其中住宅建筑面積5.3萬(wàn) 平米，商業(yè)6400平米，青山區(qū)文化中心6000平米。
青城國(guó)際擁有良好的室內(nèi)室外環(huán)境、36.4%的高綠化率，還配備高效能建筑設(shè)備（詞條“設(shè)備”由行業(yè)大百科提供）和系統(tǒng)以及對(duì)太陽(yáng)能等可再生能源的利用;并有兩大水系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)和七大節(jié)水措施;優(yōu)質(zhì)的節(jié)能建材與典范的采光通風(fēng)戶型;智能化與人性化的管理。
太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)、雨水回用系統(tǒng)、外墻內(nèi)保溫系統(tǒng)、雙層中空玻璃等七大低碳科技的運(yùn)用，使青城國(guó)際建筑節(jié)能指標(biāo)遠(yuǎn)超出國(guó)家規(guī)定的節(jié)能50%的標(biāo)準(zhǔn)，其減排、降耗等綜合效益更是十分顯著。
外墻內(nèi)保溫技術(shù)，冬季可提高室內(nèi)溫度6-10℃，夏季可降低室內(nèi)溫度6-8℃，不僅適應(yīng)了武漢冬冷夏熱的氣候特征，降低了建筑能耗，更通過(guò)減少空調(diào)的使用而極大降低了有害氣體的排放。雙層中空玻璃和斷橋隔熱彩鋁門(mén)窗這兩種建筑材料，既可以有效降低能耗，又能夠?yàn)榉孔颖亍⒏魺帷?a target='_blank' style='font-size:1em; border-bottom:1px dotted blue;'>隔音（詞條“隔音”由行業(yè)大百科提供）、降噪，提高居住品質(zhì)。
2) 武漢火車(chē)站
武漢火車(chē)站位于武漢市青山地區(qū)楊春湖東側(cè)容家下咀附近, 為一座新建的大型現(xiàn)代化高速火車(chē)站, 是正在建設(shè)的京港高速鐵路的重要站點(diǎn), 已于2009 年12 月投入運(yùn)行。
武漢站整體采用“千年鶴歸造型”(圖1.2.2), 凸顯湖北特色。該造型寓意為充滿靈性的千年黃鶴, 驚嘆家鄉(xiāng)變化翩然而歸。建筑中部突出的60m 高大屋頂, 預(yù)示著武漢是湖北也是中部省份崛起的關(guān)鍵地點(diǎn)。九片屋檐同心排列, 又象征著武漢九省通衢的重要地理位置。正是在這翩翩起舞的九片屋檐上, 整
齊的排列著一排排太陽(yáng)能硅晶（詞條“硅晶”由行業(yè)大百科提供）板, 向火車(chē)站站體提供清潔的電能。
另外武漢火車(chē)站還采用了地源熱泵系統(tǒng)，冬天，從100米的地下取溫度高于地面的地下水，形成交換，提高室內(nèi)溫度。夏天，取地下涼水為室內(nèi)降溫。
武漢站所采用的這種地源熱泵系統(tǒng)節(jié)能、環(huán)保，可再生能源利用效率顯著。從典型項(xiàng)目測(cè)試的情況來(lái)看，地源熱泵系統(tǒng)的能效比高于常規(guī)電制冷機(jī)組供冷+鍋爐供熱系統(tǒng)約20%-30%，高于風(fēng)冷熱泵系統(tǒng)約30%-40%，減少一次能源(化石能源)使用量50%-60%。夏季減少了冷卻塔的飄水損失，減緩了城市熱島效應(yīng);冬季無(wú)燃燒過(guò)程，對(duì)終端用戶來(lái)說(shuō)無(wú)污染物的排放。地源熱泵技術(shù)的推廣應(yīng)用，能夠提高能源利用效率并有效改善湖北武漢地區(qū)的能源結(jié)構(gòu)。
