被動調節熱舒適性的建築設計

曾幾何時,人們欣賞自成一體的建築,在這種建築中,建築外部結構不會作為外部氣候和內部環境之間的調節器,而是作為一種獨立屏障。無數的機械裝置和電力通風、供暖、製冷設備(例如:全熱交換機)形成一個真正的機器。

如今,建築師越來越關注建築與建築所處環境的相互作用,從而承擔起室內空間熱舒適性(Thermal Comfort)的責任,採用自然氣候控制的設計策略。

因此,在設計過程中,越來越多的策略被稱為被動式系統,即自然調節溫度的機制,以實現自然環境和建築環境的和諧,同時考慮到每個空間的特殊性,如當地的微氣候及其自然資源。

雖然這些策略可能會因項目所在地的不同而有很大的差異,但有一些基本原則應始終遵循,以確保被動式系統的實現。除了自然通風和採光不可缺少的作用外,被動式措施還包括使用適當的、能夠促進熱質量的材料,以及特定的設計元素,如室內綠化等。

為了更好地了解熱舒適性的主要被動式設計策略,以下是一些展示其應用的設計。

 

自然通風

自然通風是最常見的被動式設計方案之一,由於氣壓的變化,自然通風可以使新鮮空氣在室內空間中流動。例如,在交叉通風中,通過將開口放置在房間的相對兩側,壓力差可以促進空氣流動,如Marcio Kogan和Eduardo Glycerio設計的Lee House,其中的大推拉門降低了主生活區的溫度,或者FVB House的紅色木格子,讓空氣在整個住宅中循環。

我們也可以利用堆疊效應,讓溫暖和濃密的空氣上升,冷空氣下降。在這種情況下,雙層高度的天花板被用來有利於這種空氣交換,就像在聖保羅Guarujá的Sloth’s House中看到的那樣,它的特點也是結合了很好的照明、交叉通風,並且不需要空調。

室內庭院

室內庭院的使用是一個世紀以來的設計策略,有助於建築的被動冷卻,如墨西哥梅里達炎熱氣候下建造的Infiltrated Patio House,或厄瓜多爾的House of Silence和House Among Trees,兩者的特點是一個部分覆蓋的庭院,植物很少,另一個是完全開放的庭院,有大型植物。

遮陽

在自然採光方面,除了寒冷氣候下大面積日照的基本原則外,還要注意遮陽。設計良好的遮陽板應該在最炎熱的季節控制太陽光的照入,而在冬季又不會阻擋太陽光,也不會影響自然日光的進入。為此,可以採用許多設計元素,其中最受歡迎的是brise-soleil,如在Boipeba House中使用的木板條,或在Soul Garden House中使用的金屬穿孔板。

此外,在巴西建築史上,我們還可以看到回廊和大屋檐的出色運用,這裡以一個建築經典為例,莉娜-波-巴爾迪的瓦萊里亞-西雷爾之家,由最初用稻草覆蓋的舒適迴廊圍成。

 

建築材料

在通過被動式策略實現溫度舒適時,建築材料也是重要基礎之一。對於位於非常炎熱氣候的建築,一些材料可以幫助房屋的 “蒸騰”,還可以作為一道熱屏障,防止太陽能的獲取。至於處於寒冷氣候的建築,它們可以通過保留熱量並在夜間釋放熱量來增加熱慣性。一些具有高熱容量的材料有混凝土、磚、實心黏土和石頭,在不同的建築中都能找到,如西班牙的半埋屋,就是利用土壤來創造適合當地氣候的熱慣性,還有拉佩里達的家庭屋。

水是最古老、最有效的被動冷卻建築物的方法之一,特別是在乾燥的氣候條件下。蒸發冷卻是通過水的蒸發將環境或材料中的熱量帶走的過程。這方面的一個例子是Lelé的Nivaldo Borges住宅,它是巴西建築的另一個代表性作品,花園和一個醒目的反射池滲透到私人起居區和書房,更現代的例子是UNA Arquitetos在聖保羅的Bacopari住宅。

植物

最後,我們不能忽視植物對室內外的影響,因為植物在減少太陽輻射、實現微氣候,提供更好的熱舒適條件方面發揮著重要作用。在眾多將植物作為設計策略的例子中, MM熱帶屋,顧名思義,它位於東南亞的熱帶環境中,因此將植物作為一種工具,將太陽輻射增益降到最低。

通過被動式設計尋求更佳熱舒適性的建築,需要建築學上的創造性和獨創性,經常會想到應用不同材料的新方法或重新審視不同的技術。然而,要正確執行這些設計策略,必須熟悉建築地的特殊性,了解太陽的方位和風向。此外,成功的設計通常會結合不同的策略,以達到最佳的舒適條件。

Source: Archdaily, wiki

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