气候适应性设计

气候适应性设计（共9篇）

气候适应性设计 篇1

0 引言

随着西部地区的飞速发展, 青藏线、兰新线路等多条电气化铁路的建成, 设计适应海拔较高, 自然环境条件恶劣地区线路运行的轨道车辆迫在眉睫。在整车设计时, 牵引变压器作为整车的核心关键部件, 设计时应考虑其恶劣环境适应性问题。

1 高海拔环境

1) 高原地区平均气温低, 日夜温差较大, 最低环境温度达-40℃, 最高环境温度+40℃。牵引变压器所用金属材料、非金属材料及部件的机械物理性能将受低温环境的影响。

2) 海拔越高, 大气压力越低, 空气密度越低, 空气湿度减少, 造成牵引变压器空气间隙的击穿电压下降, 电气设备的绝缘能力下降。

2 牵引变压器环境适应性设计技术

2.1 牵引变压器用金属材料低温适用性选择

低温将影响牵引变压器钢结构金属材料的机械性能, 如抗拉强度、屈服强度、疲劳强度会有所增加, 而延伸率、断面收缩率、冲击值会降低, 导致材料的塑性及韧性下降。冲击韧性对温度下降更为敏感。低温环境受力部位金属结构的破坏形式为脆性断裂。由于断裂的突然性, 使牵引变压器运行存在很大的安全隐患, 将有可能造成车辆运行重大事故发生。因此合理选择金属材料以保证金属结构在低温下不发生脆性断裂是牵引变压器防寒的重要环节。

金属材料Q235A、Q345A、Q345B在-40℃的低温冲击功不满足要求, 若作为受力结构将不适用于-40℃低温环境应用。金属材料Q345E、耐候钢09Cu PCr Ni-A及16Mn DR适用于-40℃环境温度, 作为牵引变压器油箱、安装座等承重受力结构部件使用。

2.2 牵引变压器用橡胶件的低温适用性选择

橡胶材料受温度影响较大, 在低温下, 橡胶分子热运动减弱, 分子链被冻结, 橡胶逐渐失去弹性变脆, 刚度显著增大, 发生硬化并丧失使用性能。因此, 常用脆性温度作为橡胶件的耐寒性能指标。

橡胶密封件在牵引变压器上主要作为密封和弹性元件使用。用于箱体、油管、阀等与变压器油接触的部位, 橡胶件主要作用是密封, 要求橡胶具有较好的耐油性、耐热性、耐寒性、耐老化及较好的机械强度[2]。用于出线孔、保护罩等部位, 由于不与变压器油接触, 工作温度也不高, 橡胶件主要作为弹性元件使用。无论是密封件还是弹性元件, 都需要在保留橡胶件原有的特性基础上提出耐低温的要求。对于与变压器油有接触的橡胶密封件, 还需要考核与变压器油的相容性, 不能对变压器油产生污染, 影响变压器油的正常使用。

可用于-40℃低温环境牵引变压器的橡胶件有氯丁橡胶、三元乙丙橡胶、氟硅橡胶、软木橡胶, 它们主要性能见表3。

2.3 牵引变压器用冷却油低温适用性选择

牵引变压器为油循环强迫风冷却结构, 温度降低会使变压器冷却油的粘度增加, 油流动性降低, 油阻增加, 给牵引变压器的油流继电器监测、油泵运行带来困难, 从而影响变压器正常运行。以-40℃为考核点, 结合牵引变压器设计的绝缘等级选择冷却油, 冷却油的凝点需在-40℃以下, 可供选择的变压器油有45#, 二甲基硅油, 壳牌油等。

2.4 牵引变压器高海拔电气绝缘设计

海拔每升高1 km, 大气密度减小约8%, 空气密度逐步稀疏。牵引变压器为油浸式全密封结构, 其器身浸泡在油中, 不与外界空气接触, 所以高海拔不会对变压器器身造成影响。对于裸露在空气中的牵引变压器低压出线装置、高压出线装置及其他电气零部件, 需要考虑高海拔空气密度降低而带来的外绝缘水平下降的问题。

为保证牵引变压器出线装置在高原使用时有足够的沿固体绝缘材料表面放电的能力, 必须加大爬电距离。依据标准《EN 50124-1:2004铁路应用绝缘配合第一部分:基本要求电工电子设备的电气间隙和爬电距离》根据不同绝缘电压值、环境污染等级、不同绝缘材料分组等级选定最小爬电距离进行修正。牵引变压器出线端子的实际爬电距离应大于该修正值。

为保证牵引变压器出线装置在高原使用时电气间隙有足够的耐受电压击穿的能力, 必须加大电气间隙。依据标准《GB10237-1998电力变压器绝缘水平和绝缘试验外绝缘的空气间隙》选择相应海拔高度的出线装置间及对地的最小电气间隙。牵引变压器出线端子的实际电气间隙应大于该修正值。

牵引变压器低压及高压出线装置的试验, 当海拔高于1 000 m但不超过4 000 m的设备外绝缘, 当试验地点不高于1 000 m而运行点超过1 000 m时, 其试验电压为GB311.1标准规定的额定耐受电压乘以海拔校正系数Ka, Ka=1/ (1.1-H×10-4) , 其中H为设备安装的海拔高度, 米。

2.5 牵引变压器高海拔温升校核

随着海拔升高, 空气压力和空气密度的降低, 引起空气冷却效果降低, 牵引变压器的散热性能下降, 油温升高。但考虑随着海拔升高, 环境温度逐步下降, 可抵消部分或全部的牵引变压器的温升。需要对牵引变压器的温升进行重新校核, 依据标准GB1094.2-1996《电力变压器第2部分温升》规定, 对于油浸空气冷却式变压器, 安装场所海拔高于1 000 m, 而试验场所低于1 000 m, 海拔每增加250 m, 温升限值降低1 K。而在试验地点高于1 000 m, 运行地点低于1 000 m时, 按上述数值朝降低方向调整。换算后的牵引变压器温升值未超出规定温升限值时, 可按原额定负荷功率运行;若超过规定温升限值时, 应增大牵引变压器的冷却系统的通风量或降低牵引变压器的负荷量。

3 结语

1) 高海拔地区日夜温差大, 夜间气温较低, 最低可达-40℃。牵引变压器用部件及材料需具备防寒功能, 受力金属材料结构为防止低温脆性断裂发生, 需增加考核-40℃低温冲击功;橡胶件的脆性温度作为橡胶件的耐寒性能指标;凝点及粘度为冷却绝缘油能否在-40℃使用的主要考核指标。本文已推荐了满足于-40℃低温环境应用的牵引变压器用金属材料、橡胶件及冷却绝缘油。

2) 随着海拔升高, 气压降低, 空气密度减小。牵引变压器外绝缘水平下降, 需对牵引变压器裸露在空气中的高低压电气装置的爬电距离与电气间隙进行修正, 并进行耐压试验, 使牵引变压器的外绝缘水平满足高海拔环境运行的需求。同时随着空气密度降低, 牵引变压器的通风散热能力也下降, 对于试验地点与运行地点的海拔高度不同时, 需对温升限值进行相应修正。

摘要：高海拔地区具有气压低, 气温低等气候特点。此环境将对牵引变压器所用材料及冷却介质产生影响;低气压使牵引变压器的外部电气绝缘下降;牵引变压器温升增加, 对此, 阐述了在进行牵引变压器设计时, 其环境适应性所需的设计要求。

关键词：高海拔,低温,牵引变压器,防寒,电气绝缘,温升

参考文献

[1]陈开运.高海拔电气设计工作特点及设计要求[J].机车电传动, 2005 (2) :19-22.

[2]刘元平.电力机车主变压器防寒橡胶的选择与应用[J].电力机车技术, 2002 (25) :17-18.

[3]吴冰, 王建良.电力机车在高海拔条件下运行初探[J].电力环境保护, 2006 (22) :61-62.

气候变暖与农作物的适应性栽培 篇2

关键词：气候变暖；农作物栽培 适应性

1 气候变暖已成全球气候发展趋势

气候变暖指的是在一段时间中，地球大气和海洋温度上升的现象，据调查显示：1981～1990年全球平均气温比100年前上升了0.48℃，预测到2100年，全球气温估计将上升大约1.4-5.8℃，同时北半球春天的冰雪解冻期比150年前提前了9天，而秋天的霜冻开始时间却晚了10天左右。2000年后，各地的最高气温记录也一再被打破，例如：2003年8月11日，瑞士格罗诺镇录得41.5℃，破139年来的最高记录；同年，8月10日，英国伦敦的温度达到38.1℃，破了1990年的记录；我国台北、上海、杭州、武汉、福州也都屡破了当地高温记录，重庆最高气温更高达43℃。以上数据都说明了一个不争的事实，那就是全球气候正在逐渐变暖，并依旧保持着这种趋势，即使全世界温室气体的排放量稳定在2000年的水平，本世纪全球变暖和海平面上升的趋势已经不可逆转。

2 气候变暖对农作物栽培的影响

全球气候变暖对农作物生长的影响总的来说有利也有弊：一方面全球的水循环受气温变化影响，可能导致某些地区出现旱灾或洪灾，使农作物减产，且温度过高也不利于种子生长；另一方面，降水量增加尤其在干旱地区会积极促进农作物生长，同时二氧化碳含量升高也会促进农作物的光合作用，从而提高产量。除此之外，温度的增加还可能提高高纬地区喜湿热的农作物的产量。

气候的改变促使着农作物耕作制度的变更，气候变暖能够改善中、高纬度地区热量不足地区的不利条件，对多年生作物和无限生长性作物产量的提高起着促进作用。我国北方地区主要是温带大陆性气候，局部地区是高原气候，据研究表明，气温每升高1℃，气候带将向北推移1 个纬距，这将使北方地区的耕作制度发生巨大变化，对农作物的栽培技术的发展产生深远影响。

3 实行农作物的适应性栽培势在必行

实行农作物的适应性栽培是为了适应变化了的条件，达到趋利避害、增产增效的目的，以下主要以北方典型作物小麥和玉米为例说明推行适应性栽培技术的重要性与必要性。

3.1 冬小麦品种的越区栽培是客观需要

介休市位于山西省中南部，太丘山北侧，汾河南畔，从北向南梯次排列，属暖温带大陆性气候，四季交替分明，按照山西省品种区划要求，其境内平川农业区原属“ 晚熟” 冬麦区，只有分孽力强、成穗率高、抗寒性好的冬性或强冬性的穗数型品种才能适宜该地的栽培，但这类品种穗小、粒小、抗逆性强，产量偏低，制约着该地小麦作物发展。随着全球气候变暖，平川农业区已从“ 晚熟” 冬麦区变为晚熟与中熟类型的中间型冬麦区，为了适应气候的变化，提高小麦产量，该地采取了晋麦8号等早熟性好的弱冬性品种代替传统的小麦品种，这类品种穗大长芒、多花多实，经推广种植，为该地带来了巨大的经济效益。随着气温的进一步提高，冬小麦品种的越区栽培显得非常必要，这对改良耕作制度，提高小麦的生产水平有非常重要的意义。

3.2 玉米将由春播区向夏播区过渡

玉米是重要的粮食作物和重要的饲料来源，也是全世界总产量最高的粮食作物，介休的耕作制度属二年三季，玉米在介休市原属春播的中晚熟区，配套的品种应生育期一般在130～140天。在20世纪70～80年代，主要的播种品种为中单2号，该品种生育期仅120天左右，全生育期需10℃以上的积温占到该地有效积温的74%，全球气候变暖突显后，即使改良为农大108品种，有效积温的利用率也只达73.7%。春播玉米已不能充分利用该地的光、温资源，不仅造成了资源的巨大浪费，也不利于提高玉米的产量。近10年来随着气温的升高，该地有效积温已达4048.1℃，加之农业机械化水平的提高，在6月下旬收割完冬小麦后，7月上旬即可播种玉米，复播玉米生长期间的有效积温仍然可以满足生长发育所需要的积温，这使得玉米的复播条件趋于成熟。因此将玉米作为复播作物，由春播区向夏播区过渡，成为探寻提高玉米生产水平、提高资源利用率的有效路径。

参考文献

[1] 胡诚鑫，栗锡会，柳琼，等.浅谈气候变暖后农作物的适应性栽培[J].山西气象，2007（2）：24-25.

气候适应性设计 篇3

现代建筑设计中常常忽略对建筑本质的考虑, 舍本求末地依赖空调等机械手段调节室内外环境, 忽视了建筑本身对气候因素的适应性, 在一定程度上造成了现代建筑能耗严重、形式单一、自然生态环境平衡遭到破坏的现象。场地规划布局设计作为建筑设计之初的场地环境的宏观把控, 对比建筑后期的节能设计弥补更有直接的引导意义。

2 寒冷地区气候特征

寒冷地区主要包括华北、新疆、西藏南部地区以及东北南部地区。寒地气候一般比较干旱少雨, 年平均相对湿度50%~70%, 年降雨日数为60~100d, 年降水量为300~1000mm, 年降雪日数在15d以下, 年太阳总辐射照度为150~190W/m2, 年日照时数为2000~2800h, 年日照百分率为40%~60%。

3 场地微气候节能设计策略

场地设计是场地微气候节能设计的第一阶段。该阶段设计得当与否将直接影响日后建筑室内外气候的舒适性与居民的健康。特别是以供暖需求为主要矛盾的寒冷地区建筑, 经过精心设计和考虑的场地设计、景观设计以及构筑物的配置可在极大的程度上减少该区域内额外的能源消耗。其中太阳能和风环境对寒地场地微气候环境影响最为显著。

3.1 太阳辐射

在场地设计中考虑太阳辐射和被动式太阳能利用是建筑适应气候条件的重要特征之一。建筑物有阳光照射比一点没有要好的多。结合寒地气候特征确定以下几个设计要点。

1) 明确附近阻碍物造成的遮挡, 考虑太阳辐射对实现场地规划的最佳效果。对太阳光入射、邻近建筑可能产生的遮挡、树木等进行界定, 尽可能地提高对太阳光的利用率。

2) 合理进行建筑布局, 保证建筑获得更多的日照。通过对行列式、斜列式、周边式等布局方式进行日照分析, 选择最佳日照效果。

3) 选择合适的建筑朝向[1]。朝向的选择原则是优先考虑日照, 其次是通风, 依据建筑功能与气候条件选择最佳朝向位置。

3.2 日光

人工照明消耗电能巨大, 不仅增加了建筑建设的成本, 更是增加了对环境负荷的压力。然而自然光资源不仅丰富无偿, 比人造光源更加健康有效。场地日光设计应注意以下几点。

1) 确定场地上的日光障碍物, 避免对拟建建筑的日光遮挡。周边的建筑物及树木、植被等都会对新建项目的日光造成阻挡, 影响室内的日光用量。

2) 确定窗户大小, 选择不同反射率的墙壁, 增加房间内的日光量。

3) 进行日照系数等参数计算, 分析建筑物的间距对室内采光量的影响, 选择最佳效果。建筑物的高度与相邻建筑的间距需要保持合适的尺度, 以保证日光的充足。

自然光不仅意味着能源使用的潜在节约, 而且比人造光源更加有效。利用太阳光提供照明, 对居民生活环境和健康有着非常大的好处。

3.3 风

建筑风环境不仅能直接影响使用者的舒适性, 左右建筑空间形式, 同时也能影响建筑能耗和空气质量。场地风环境取决于气象大区域地形和局部小区域地形, 其中, 小区域地形这一因素可通过合理的场地规划得到最佳小区域地形, 从而改善局部风环境[2]。

1) 确定场地挡风和导风的利弊条件。地形会改变主导风向, 同样该场地上的阻碍物如山丘、树林、原有建筑物等也会影响风向的偏转。

2) 建筑选址以及建筑群布局时, 应充分考虑对冬季主导风的阻挡。选择合适的封闭或半封闭周边式布局的开口位置, 使建筑有较好的微气候风环境。

3) 较高建筑应修建在冬季主导风向侧, 适当调整建筑朝向。避免与风向垂直, 以减少风速, 形成对场地其他低层建筑和庭院的保护。

4 空气温度和水

寒冷地区气候昼夜温差较大, 冬季漫长而干冷, 夏季凉爽多风, 通过对空气温度与水资源的合理设计, 能够使场地温度状况得以改善、保持区域现有水文环境、使场地空间更加舒适健康[3]。

4.1 空气温度

局部环境的空气温度是由一个地区的大气候形成的, 但是场地的温度状况还受到该区域的地形、植被以及城郊自然条件等环境的影响, 每个具体地点的气候特性仍然是由其小气候环境决定的。

4.1.1 地形条件对气温的影响

因受太阳辐射程度不同, 场地南向山坡比北向山坡温度更高。低洼地形会因为冷重空气集中而形成冷气槽, 不利于场地建筑的保温节能。寒冷地区场地设计应优先选择南向山坡, 避免在低凹地形处建设。

4.1.2 周围环境、构筑物对气温的影响

场地邻近区域的水系、植被环境能明显改善场地周围的温度。在寒冷地区的冬季, 高大建筑物的阴影很容易将一个有阳光且无寒风的温暖南向地段变成像北向地段般寒冷多风的小气候。因此, 场地设计时应注意分析场地周边环境气候的利弊影响。

4.1.3 不同下垫面对空气温度的影响

不同的地面反射率和密度对空气温度的影响也不同, 混凝土地面比草地的空气温度和相对湿度要高出许多, 同样的下垫面靠近墙面距离大小不同, 温度变化值也不同。寒冷地区场地下垫面设计应对建筑自身节能特征和功能分区不同, 通过节能数据对比选择使微气候设计达到最佳节能效果的方案。

4.2 水

在寒冷地区场地设计中, 水可以优化场地微气候环境, 水体不仅对场地气温影响显著, 水资源的管理和利用对生态环境保护和节能也有重要影响。由于地下水和其他自然水资源是有限的, 因此, 非常宝贵。场地设计水资源优化可在以下几方面进行:

1) 保留场地降雨, 保证雨水顺利地排放到自然区域或者城市管网中;

2) 场地铺地设计注意“海绵化”处理, 促进雨水等就地渗透到土壤中, 保持水资源的自然循环;

3) 认真规划场地地表的排水效果, 预测对新建项目的影响, 根据水的性质不同进行特殊处理排放。

在场地设计中要尽量用生态方法保持现有水文状态, 对不同用途的水资源进行合理利用。从而达到不干扰地方生态系统, 并利用水体调节场地微气候的目的。

5 结语

对于场地规划的微气候适应性而言, 接受一项需要的资源永远要比阻挡一项不需要的资源重要。通过对寒地建筑场地规划的微气候综合性分析, 可以优化利用事先确定的自然气候调节机制, 减少对人工供暖系统、制冷系统和通风系统的依赖性, 从而极大地降低投资成本和运行成本, 有效节约不可再生资源。

参考文献

[1]聂雨.寒冷地区居住区夏季热环境及规划设计研究[D].西安:西安建筑科技大学, 2004.

[2]杨丽.绿色建筑设计---建筑风环境[M].上海:同济大学出版社2014.

气候适应性设计 篇4

Polar bear adapts to climate change by altering its diet patterns， study suggests北极熊是北极的最高级食肉动物，也是世界上最大的四足食肉动物。与其他熊类不同，它们是海洋哺乳动物，已适应了在地球上最极端的环境——北冰洋，繁衍生息。北极熊是现今存在的六个熊类中最新的一种，它们起源于15万年前，当时西伯利亚和阿拉斯加州的灰熊生活在北冰洋或周围地区。阿尔伯塔大学生物学教授兼国际自然保护联盟的北极熊专家组主席安德鲁·德洛契尔说，由于以海冰为食的熊类没有留下什么遗体（尸体可能已沉降到大洋底部），高等捕食者比其他低营养级的物种要少得多，加上北极熊的化石记录很难获得。研究表明，北极熊通过改变其饮食能够从冰层融化中生存下来，并适应新气候。人们通常认为北极熊是最容易受全球变暖现象影响的动物，但《国际财经时报》称，新研究表明，一旦北极熊无法获取它们喜爱的食物时，它们就会改变其饮食。研究人员发现，尽管海豹是它们的最爱，如果一时间寻觅不得，它们也会以驯鹿、雪雁、草籽和浆果等为食。该项研究的研究人员和共同作者琳达·戈莫扎诺（Linda Gormezano）说，“研究表明，北极熊的觅食策略非常灵活。”而这并未改变北极熊易受气候影响的事实，但的确表明，北极熊的饮食比我们之前认为的要灵活许多。《头条日报》和《环球新闻》称，尽管这一灵活性着实让人吃惊，也对北极熊大有裨益，但改变饮食很有可能无法完全帮助北极熊摆脱气候变化的厄运。由于全球变暖，不仅人口在减少，而且北极熊的食物也变得短缺。Polar bears are the Arctic’s apex predator， and the largest four-legged predator in the world. Unlike other bears， they are marine mammals， and have adapted to thrive in one of our planet's most extreme environments， the Arctic Ocean.Polar bears are the newest of the six bear species that exist today， arising about 150，000 years ago， when grizzly bears living in Siberia and Alaska adapted to living in and around the Arctic Ocean. Because bears that live on sea ice don't leave many remains （carcasses have a tendency to sink to the bottom of the ocean）， and top predators are much less abundant than species at lower trophic levels， piecing together a polar bear fossil record is tough， according to Dr. Andrew Derocher， professor of biology at University of Alberta， and Chair of the IUCN’s Polar Bear Specialist Group.Polar bears have shown that they will be able to survive the ice melting by changing their diet and adapting to the new climate.Polar bears are often thought as the animal that is most affected by global warming， but new research has shown that when the food they prefer is not available， the bears are willing to change their diet， according to the International Business Times. Though they prefer seal， in times when they are not available researchers have found they will eat caribou， snow geese， grass seed and berries."What our results suggest is that polar bears have flexible foraging strategies，" Linda Gormezano， and a co-author of the study said. This does not change the fact that polar bears are obviously affected by the climate， but it does show that polar bears are much more flexible in their diet than previously thought.Though this flexibility is certainly surprising and will have advantages for the bears， it is unlikely that this diet change will completely save the polar bears from the changing climate， according to Headlines and Global News. Global warming is still causing population decrease as well as a scarcity of food for polar bears. （Source： Ecology news， monitoring， celebritycafe）

nlc202309041002

气候适应性设计 篇5

关键词：气候适应性,节能设计,西北寒冷地区农村学校

在西北寒冷地区的农村, 由于受到资金、技术、管理等条件的限制, 基础设施较差, 在校舍建筑上只考虑到经济适用的原则, 采暖能耗非常高、保温性能较差, 教室温度偏低, 对学生的学习环境和身心健康都产生了不利的影响, 因此西北地区农村学校的建筑要充分考虑能耗因素[1]。众所周知, 在影响西北地区建筑的环境因素当中, 首要的就是气候因素, 农村学校在设计上要从气候适应性角度出发, 趋利避害, 使得建筑布局、空间形态充分适应当地气候, 为学生营造良好的学习环境, 也积极响应国家的“节能减排学校”号召。

1. 相关概念界定

1.1 建筑节能

建筑节能主要是指在在建筑的规划、施工、改造等过程中采用新技术、新材料、新方法、新的工艺设备以及可再生资源等提高建筑的使用效能, 比如采用保温隔热材料的墙体, 可以减少空调及取暖设备的使用率, 降低能耗。

1.2 建筑的适应性

建筑的气候适应性主要是指建筑设计师在房屋设计的过程中, 要充分考虑当地的气候环境特点, 以趋利避害为原则, 以节能舒适为目标, 设计出适应当地环境气候的建筑。本文所研究的气候适应性, 主要是西北农村学校建筑的气候适应性, 通过对建筑形态和空间形态的分析, 总结出适应当地气候且节能的设计方法, 是一种非常生态的节能设计策略[2]。

2. 西北寒冷地区农村校舍在节能设计上存在的问题

2.1 学校布局分散

学校布局分散主导表现为两个方面:一是在西北农村地区, 学校的建筑一般以村为单位, 由于村落较为分散且规模大小不一致, 农村学校就出现了规模小、分布散、重复建设等问题, 浪费了大量的资源, 没有达到节能的要求;二是农村地区由于地广人稀, 学校在校舍建筑上间距大, 对于北方地区来说, 这样的布局不利于校舍的御寒, 增加了学校的取暖能耗[3]。

2.2 平面功能存在缺陷

西北地区的农村学校建筑平面一般采取外廊组合或联排组合形式。一般来说, 学校的外廊组合是指在将校舍走廊的一侧设计为办公室、教室、楼梯间、活动室等主要功能区域, 另一侧无建筑或者是操场。到过西北寒冷地区农村学校的人应该都知道, 这里的学校外廊一般朝北, 外廊的区别就在于有的是采暖外廊, 有的是非采暖外廊, 当朝北外廊为采暖外廊时, 室内的采光、保暖、通风等性能都较好, 但是这种采暖外廊的造价成本比较高, 大多数的农村学校都采用的非采暖外廊, 导致冷空气通过走廊和门缝等位置侵入室内, 室内温度偏低, 影响教学活动。也有部分学校采取的是联排组合形式, 即和南方地区的学校一样, 所有教室门口直接向外, 没有任何阻挡, 也没有门斗的屏障, 大大增了学校冬季的取暖能耗。

2.3 围护结构保温效果差

西北寒冷地区的农村校舍建筑大多受到资金的限制, 采用低标准进行建设。在围墙建筑的选材上大多选用热阻值较低的水泥墙梯、砖结构墙体或者传统的土墙结构, 这些围护材料保暖性能差, 且容易出现缝隙、脱落或者倒塌等问题, 导致冷风渗透量大。除此之外, 在门窗、房顶等建筑的选材上也不注重保温性能, 整个校舍的保温性和密闭性效果比较差[4]。

2.4 供暖方式传统落后

西北农村校舍的供暖方式主要锅炉供热。锅炉供热是西北寒冷地区农村学校的主要供热方式, 一般每个学校都建有自己独立的供热锅炉, 但是由于学校规模较小, 再加上资金的限制, 很多学校的锅炉热效率根本无法满足需求, 也没有达到国家的节能标准要求, 再加上学校的暖气系统设计不合理等因素, 锅炉能耗普遍偏高。而且这些地区的锅炉加热还是利用煤炭或者薪柴, 燃烧效率不高, 且对环境污染较大, 这也是西北寒冷地区农村学校能耗较高的原因之一。

3. 构筑形态上的气候适应性节能设计

3.1 布局形式的气候适应性节能设计

建筑物的布局形式一般受到地方特色、建筑等级、艺术审美、地理环境等多方面因素的影响, 本文所指的布局形式主要是从西北寒冷地区农村校舍的气候适应性角度出发, 将其划分为平面与体型控制、剖面通风与控制、围护结构与保温控制等三方的内容。

3.1.1 平面与体型控制

体型系数越小暴露在空气中的界面就越小, 体型系数小的建筑相对于系数大的建筑一般冬暖夏凉。我国西北地区冬季气温偏低, 但是光照充足, 因此建筑物在失热的同时也能及时补充热能, 在西北地区, 建筑的东、南、西三面称之为“受热界面”。在西北地区的建筑物的设计上, 如果能够将受热界面的面积增大, 实现补充的热量大于散失的热量, 那么建筑物的保温性能就比较好, 就能极大程度地减少建筑的能耗。因此在西北寒冷地区的农村校舍建筑上, 南向的外界面要足够大, 东西向的界面也要一定的面积, 北向的外界面能少则少, 这样就能充分利用太阳的辐射热量, 达到节能降耗的效果。

3.1.2 剖面与通风控制

建筑的通风分为自然通风和机械通风两种模式, 西北寒冷地区风力较大, 如果完全依靠自然通风, 那么农村学校的保暖性能则无法得到保障。但是, 教室人数较多, 必须拥有良好的通风条件, 因此只能采取机械通风的形式才能既满足通风要求, 也不过分降低教室的温度。与自然通风相比, 机械通风虽然要消耗一定的能量, 但是却能很好地控制气流, 改变气流的方向, 达到非常好的通风效果, 并且机械通风的能耗要远远小于自然通风状况下消耗的取暖能耗。在西北寒冷地区的农村校舍, 可以采取建设“竖井”的方式, 控制室内外温差, 帮助空气流通。

3.1.3 围护结构与保温控制

西北寒冷地区农村校舍建筑的围护结构一般保暖性能较差, 无法抵御风寒, 不能为学生营造良好的学习环境。因此在围护结构的选材上要注意其保温隔热、经济适用等性能。例如可以采用特布隆墙体、可呼吸式集热墙、复合外墙等保温性能强的墙体作为围护结构, 也可以采取太阳能集热墙、热通道玻璃幕墙、转动式太阳能集热墙等新材料作为墙体, 充分利用当地日照辐射充足的优势, 储存热能, 增强校舍的保温性能。

3.2 构造形式上的气候适应性节能设计

在北方寒冷地区, 冬季时间较长, 温度低、风力强, 在建筑的设计上要充分考虑雪荷载、风荷载、温度变化等因素。校舍的墙体保温、门窗保温、屋顶保温成为构造形式节能的主要方法。

3.2.1 墙体保温

墙体保温是西北寒冷地区农村学校要考虑的首要因素, 墙体的保温性能直接关系到整个校舍的温度, 如果墙体的保温性能较差, 那么整个校舍的热舒适度就会降低, 同时还会增加很大一部分取暖能耗, 因此要做好墙体保温。西北寒冷地区的农村学校可以选用传热系数较小材料, 或多层设计, 阻隔热量传递的效率, 一般来说, 采用的是内保温、中间保温和外保温相结合的方式, 在墙体内层刷粉涂料, 中间利用“夹层保温”技术, 墙外使用保温隔热的材料, 形成“保温材料——墙体——保温材料”的墙体结构, 达到保温效果, 降低取暖能耗。

3.2.2 门窗保温节能

建筑物的门窗是冷风入侵、光照射入的主要通道, 因此西北寒冷地区的农村校舍在门窗设计上要充分遵循以下原则:开窗口不宜过大, 并且尽量不在东、西面墙体上开窗;要建造绿化隔离带、门斗、十字转门等隔风屏障。

总的来说, 可以从以下几方面进行门窗的保温节能设计:第一, 控制窗户和墙体的比例, 窗体面积不能过大;第二, 提高门窗的密闭性, 选用密闭性能较好的门窗材料, 减少冷气的入侵;第三, 加强门窗的保温性能, 可以通过在门内填充岩棉板、聚苯乙烯板, 或者采用塑料窗、选用多层玻璃材料窗户等方式, 增加门窗的保温性能[5]。

3.2.3 屋顶的保温节能

建筑物的保温节能除了与门窗、墙体的保温性能直接相关外, 还与屋顶的保温性能相关, 作为与外部环境接触的重要部位, 屋顶的保温性能直接影响到整个建筑的保温性。由于西北地区冬季具有降雪量大、气温低等特点, 应此在屋顶的选材上上要充分考虑其承重性和保温性。首先, 不宜选择密度大、导热性能好的材料, 防止冬季雪量较大时房屋承重过大;其次, 不宜选用吸水性能较好的保温材料, 避免屋顶吸水过多, 即增加了建筑物的复合, 也会降低材料的保暖性能。最后, 学校的屋顶设计要遵循《公共建筑节能设计标准》, 屋顶的透明保温材料不得超过总体面积的20%。

4. 空间形态上的气候适应性节能设计

4.1 外部形态上的气候适应性节能设计

一般来说, 群体建筑在外形上可以减少其暴露在不利气候环境下的面积, 同时还能产生热量共享效应, 提高整个建筑群的保温性能, 减少热能损耗, 将这种集群建筑的设计理念应用于西北寒冷地区的农村学校建设是非常有利的。西北寒冷地区的农村学校布局应遵循两个基本原则:第一是学校应该向规模化发展, 要从实际出发, 根据人口密度和服务半径建设学校, 避免一村一学校造成的重复建设和资源浪费;第二是学校的建设要充分考虑本地实际环境, 不宜过度分散, 要尽量减少校舍的暴露面积。通过学校建筑的集群, 不仅能够减少校舍的暴露面积, 起到保温效果, 还能避免重复建设, 减少能源的浪费。

4.2 内部空间形态上的气候适应性

在我国西北寒冷地区, 建筑物朝南建设可以获得充足的光照, 增强屋内的保温性能, 在夏季也能通过简单的措施达到遮阳效果, 形成冬暖夏凉的内部环境。因此, 在西北寒冷地区的农村校舍建筑上, 储物间、会议室、室内体育场所、卫生间等房间应该建筑在偏北位置, 教室、办公室、接待大厅等房间应建设在光照充足、舒适度高的偏南位置, 充分利用当地的气候资源。

5. 结语

西北寒冷地区的农村学校条件好坏直接影响到学生的学习环境, 不应让学校的建筑影响到人才的培养、影响到教育发展战略的实施以及新农村建设的发展。面对当前日益严峻的环境问题和能源危机, 西北寒冷地区农村学校建设要遵循气候适应性要求, 充分掌握和利用当地的气候条件, 做到趋利避害, 加强校舍的保温、御寒、通风等性能, 以此降低学校的采暖能耗, 实现建筑的节能降耗和生态的可持续发展。

参考文献

[1].李浩田.适宜节能技术在寒冷地区农村小学建筑设计中的应用研究[D].山东建筑大学, 2013.

[2].张海波.基于气候适应性的武汉地区住宅建筑节能设计策略研究[D].湖北工业大学, 2013.

[3].白亮.西北农村地区学校布局调整模式选择与分析——基于甘肃省S县的田野调查[J].当代教育与文化, 2013, (04) :8-13.

[4].董国明.寒冷地区农村中小学校绿色建筑设计研究[D].西安建筑科技大学, 2014.

适应气候的建筑设计策略及方法 篇6

随着经济的快速发展, 人们的物质生活得到极大满足的同时, 对自身生存、居住环境也更加的关注。适应气候的建筑设计是对当地的气候条件进行合理的利用与改善, 为人们建设更加舒适、安全的居住环境, 同时保证建筑与自然环境相统一。适应气候的建筑设计从本质上来说也是一种绿色设计、生态设计, 使人们的社会活动与气候条件相适应, 保护城市的生态环境。因此, 加强建筑设计与气候因素的结合, 有利于更好的保护环境, 实现建筑业的可持续发展。

1 适应气候的建筑设计概述

1.1 建筑设计适应气候的重要性

与环境气候相适应的建筑设计是一项非常复杂的设计过程, 设计方式具有多样性和全面性, 并且它的设计方式不是简简单单的数学推导, 它需要在大量的数据信息分析的过程中针对具体的问题进行解决的一种设计方式, 继而形成一种具体的实际模式。

在建筑设计模式的选用过程中要与当地气候环境相适应, 结合现代建筑设计理念将建筑设计的能源利用和环境保护放在重点位置, 如果在建筑设计的过程中无法保证这两点, 将带来严重的经济损失和环境损害。在适应气候的建筑设计过程中, 要充分考虑建筑地区的温度、气候的变化情况, 并制定一年内的气候变化数据库, 并结合气候数据库的内容, 明确不同时期人们的舒适要求, 为建筑设计奠定基础。

1.2 气候适应性建筑设计的目的

好的建筑设计必须与当地的气候环境相适应, 而我国地域范围广, 气候差异大, 因此在建筑设计的过程中要因地制宜。建筑设计与当地气候条件相适应, 主要目的表现为两方面:一方面, 建筑设计与气候条件相适应, 可有效节省资源, 符合建筑企业的可持续发展理念;另一方面, 建筑设计与当地气候条件相适应可以提升建筑的舒适度。目前在建筑的过程中为了达到第一方面节省资源的目的, 在设计的过程中大多利用太阳能、自然风等被动的技术手段来增加围护的结构温度, 实现建筑的保温效果。太阳能、自然风等自然资源的利用使建筑资源得到有效的减少, 同时也保证了建筑的舒适度。而建筑舒适度的影响因素是多方面的, 在建筑设计过程中气候因素的合理利用对建筑的舒适度具有决定性的影响。

2 适应气候的建筑设计原理

随着可持续发展理念的提出, 我国的建筑行业也在积极的变革, 建筑设计不仅追求可持续发展理念, 也要求保护环境, 建设生态建筑, 而适应气候的建筑设计符合当今建筑设计的需求。在建筑设计的过程中结合气候因素, 不仅可以给人们带来更加舒适、安全、绿色的生活环境, 也有利于节约资源, 建设资源节约型、环境友好性社会。在建筑设计的过程中依据一定的设计原理, 结合建设场地的地质以及气候情况, 采用适应的建筑手段, 建设绿色、环保的建筑结构。

适应气候的建筑设计原理主要指的是通过建筑自身的系统进行调节, 保证建筑的舒适性, 这属于被动式的调节方法, 也可以采用主动式调节方法即利用环境设备等进行调控。适应气候的建筑设计主要目的是在建设的前期, 减少不利因素对建筑设计的影响, 保证设计的舒适性、安全性和可靠性。在设计的过程中, 尽量多的应用被动式设计方法, 减少环境设备的应用, 使建筑设计更加的节能、环保。

3 适应气候的建筑设计策略

3.1 考虑气候的要素和分区

建筑设计的科学性、适应性的衡量标准是多方面的, 其中与气候相适应是其衡量的重要内容。在建筑设计的过程中要与当地的气候因素相适应, 因地制宜的采用相适宜的建筑设计方式, 气候因素一直是建筑设计需要考虑的重要内容。例如, 热带地区的建筑形式与寒冷地区的建筑存在较大的差别。热带地区, 气候炎热, 当地的建筑设计原则主要是依据恒温原则进行设计, 避免太阳光的直射, 同时还会利用蒸发降温技术, 保证建筑温度的适应性。但在寒冷地区的建筑设计主要考虑的内容是如何进行建筑保温, 要充分利用太阳能, 保证建筑的温度。

3.2 符合生态气候学的原则

目前的社会生活和发展环境要求建筑设计需要遵循生态学原则, 可有效节省建筑资源保护环境, 为人们提供更加舒适、安全、环保的生活环境。适应气候的建筑设计是在保证建筑质量以及建筑适宜性的基础上开展而来, 不能忽略建筑设计的本质, 不能以牺牲建筑本身的安全、可靠来实现。与气候相适应的建筑设计是在节能、环保理念的基础上发展而来, 有利于实现建筑企业的可持续发展。

4 适应气候的建筑设计方法

4.1 合理选择建筑朝向

建筑设计的朝向对建筑的适宜性具有重要影响, 它对气候条件的利用具有决定性的作用。建筑设计的朝向问题直接关系到建筑内部空气的流动状况, 对建筑的通风条件以及日照条件的利用具有重要作用, 可进一步提高建筑的适应性以及舒适性。而建筑朝向确定需要考虑多方面的影响因素, 例如建设场地的地质情况、建设产地的风向、光照条件等, 综合分析这些因素, 才能科学、合理的确定建筑的朝向问题。

通常情况下, 建筑朝向的影响因素主要体现在两方面, 一是主风向, 二是日照。以我国南方的气候条件为例, 在建筑设计朝向问题的选择过程中需要主要考虑建筑的通风情况。为了保证建筑拥有良好的通风条件, 建筑的朝向应与夏季风呈45°, 使建筑内部形成良好的自然通风系统。同时, 还要注意建筑的排列形式, 当建筑呈行列的排列方式时, 在建筑设计的过程中要避开夏季主风向, 防止建筑之间产生较大的漩涡区, 影响后排建筑的通风。多栋建筑呈行列式排布时, 建筑朝向应与夏季风呈30°-60°, 保证建筑内部的自然通风条件。在保证建筑拥有合理的自然通风系统的同时, 还要对日照进行适当的调节和利用, 我国的建筑朝向基本上是坐北朝南, 保证建筑获取更多的光照, 但在建筑的过程中应结合实际的设计条件对其朝向问题进行分析。

4.2 注意通风与防潮

从一定程度上来看, 人类对风的态度是具有双面性的, 对于热带地区的人们来说, 人们普遍欢迎凉爽且具有一定湿度的风, 但是在一些潮湿多雨的地区, 人们更希望能够利用干燥温暖的风将空气中的湿气带走。

例如, 对南方地区进行建筑设计时, 南方地区属于冬冷夏热的地区, 属于典型的亚热带季风气候, 这里夏季的风速较小, 湿度较大, 很容易会使人产生一种闷热感, 因此在建筑设计过程中, 通风和防潮是其中的重点。在住宅设计中, 每个住宅单元选用两梯两户的户型, 这种户型充分利用南北贯通的户型格局, 在这种格局设计中会形成过堂风, 炎热的夏季可以很好的实现热传导以及形成对流。此外, 在节能要求得到满足的前提下, 还可以适当的开启门窗扇, 保证春秋两季可以有效获得良好的自然风, 通过这种方式可以有效减少过度季节空调的能耗。在设计裙房屋面中, 可采用绿化种植屋面, 不仅空间景观绿化面积得到增加, 同时对于能耗的降低也起到重要作用。

5 结语

总而言之, 随着环境问题、能源问题的日益凸显, 我们的生存环境已受到严重的制约。建筑对环境的破坏、对能源的需求, 致使越来越多的人关注建筑行业的发展。将气候因素积极的引入到建筑设计当中, 并消除不利气候因素的影响, 达到节能降耗、保护环境的目的, 有利于实现建筑行业的可持续发展, 是生态建筑、绿色建筑的重要表现。在适应气候的建筑设计过程中要积极的控制人工能源的用量, 积极应用自然资源, 例如实现建筑内部的自然通风系统、保温系统等, 实现真正的节能降耗, 同时, 也有效的减少了建筑行业对周边环境带来的压力, 实现与自然环境的和谐相处。

参考文献

[1]梁趛珮.试析适应气候的建筑设计策略及方法研究[J].江西建材, 2015 (8) :20-20.

[2]夏远.适应气候的建筑设计策略及方法研究[J].建筑工程技术与设计, 2015 (27) :410-410.

[3]张会.适应气候的建筑设计策略及方法研究[J].环球人文地理, 2014 (20) :68-68.

[4]叶守森.适应气候的建筑设计策略及方法研究[J].城市建筑, 2013 (10) :37-37.

气候适应性设计 篇7

严寒地区秋冬季寒冷干燥,最冷的1月平均气温小于零下10摄氏度,为了应对这样的气候条件和灾害发生在冬季的情况,防灾公园在规划和设计上都要做一些调整。本文主要针对内陆严寒地区发生几率相对较大的地质灾害和火灾进行应对。2010年青海玉树地震、2014年吉林松原地震,都发生在严寒地区较寒冷的季节,更促使我们抓紧对严寒地区的防灾减灾相关工作进行深入研究。

1.严寒地区防灾公园设计思考

通过对现有一些防灾公园的调研和设计研究,对严寒地区防灾公园的设计产生了一些应对气候策略的思考。

1.1为在私家车中避难的居民提供停车场所

随着私家车的普及,有车家庭更倾向于选择在私家车中进行临时避难,一家人有一定的私密空间、方便移动,同时有御寒的功能,而且节约了救灾帐篷等物资。

防灾公园的主要基础防灾功能是具有开放空间,可以在各种开放空间中进行避险、宿营等功能。公园的停车场作为一种开放空间,平时作为停车空间,灾害发生时可以提供给居民的避难车辆,或是救灾车辆,需要的停车位置就比平时多很多。可考虑结合规划现有停车场和其他开放空间,在发生灾害时统一作为停车空间,为私家车提供避难停留场所,方便救灾车辆通行。这就需要在设计防灾公园时,留有充足的停车场供日常停车需求,同时停车场毗邻或是通过车行道联系其他开放空间。

1.2 在防灾公园中分级设置救灾物资储备仓库

目前大部分城市是在城市救灾物资储备仓库中,存放搭建简易房、过渡安置房和帐篷等救灾物资。

但如果在冬季灾害发生时,路面交通会遭到一定程度的破坏,冰雪路面又会加剧救灾时道路的拥堵的状况,从集中的救灾物资储备仓库运送物资再分发到各处会耗时很久。天气严寒,紧急从温暖的室内出来避难的居民,急需防寒的衣物、建造材料和救灾物资,因为冬季在室外站一两个小时都是难以忍受的,尤其还有许多老人和孩子。

这就需要在各级防灾公园中,统筹规划设置相应的救灾物资储备仓库。根据公园内的开放空间面积即相应避难的人数和防灾公园的级别,设置储备仓库的面积和储存物资种类。例如在一般都不设置救灾物资储备仓库的小型防灾公园中,设置小型的仓库,为紧急前来避难的灾民提供急需的防寒保暖物资:毛毯、棉大衣等。在中型防灾公园中设置中型储备仓库,储备防寒保暖物资、帐篷和简易房搭建材料。

1.3加强防火树林带

防灾公园周边的防火树林带要求有一定的宽度和高度,在发生火灾阻止火灾的蔓延和保护避难人员。

通过对长春的防灾公园的调研,发现好多公园周边的树林带很单薄,情况严重只有一排树,而且在秋冬季节多落叶干枯,起不到防火树林带应有的阻燃的功能。(图1)

所以在设计防灾公园时,要给予防火树林足够的用地,至少保证三排以上的树林。同时树种的选择也很关键,不只在万物茂盛的春夏繁盛,还要在干燥的秋冬季节有较好的防火效果。所以选择适合严寒地区的常绿乔木,如多种松、柏等,常绿乔木在秋冬季节相对落叶林木含水率高、不易燃,而且由于枝叶茂盛,在喷洒水雾后更能形成很好的防火效果。同时还可结合常绿的灌木进行种植,使防火、空间、视觉效果都加强。

1.4防灾公园内大型公共建筑避难性质的加强

冬季在发生严重灾害时,如有宿营的需求,需要防灾公园提供宿营的场所,这时室外空间利用率就很低,防灾公园内的大型公共建筑如体育馆、文化建筑、餐饮建筑等就需要提供紧急的宿营功能。为使这类建筑能满足冬季紧急避难的需求,设计防灾公园内的建筑时就要达到较高的抗震设防标准、防火标准,室内外空间设计同时要满足无障碍设计标准,方便避难居民通行和宿营。

1 | 长春南湖公园防灾林带(图片来源:作者拍照)

公园内或可以设计建造抗震性能较好的轻质防灾大棚。防灾大棚在平时可以用作花房或展览等功能;灾时能够容纳较多避难人员,可以集中进行温度调节和采取保温措施,能够达到相对于单体救灾简易房较好的保温效果,然后再在室内进行小的私密空间简易分隔,满足单个家庭的需要。

1.5防灾公园内水体质和量的保持

我国的严寒地区在秋冬季节多干燥少雨,公园内的河、湖、池塘的水体减少或处于干涸状态,水质也相对较差。

发生灾害时,防灾公园内的景观用水可以用作消防用水、防火树林带水雾、冲洗厕所。如果水质相对较好,经过一定过滤处理,还可作为灾民的洗漱、洗浴等生活用水。

所以要求防灾公园不要在秋冬季就将景观水体放掉,平时维护水体卫生,使园内的蓄水量按公园规模满足灾时的用水需求量。

1.6地面铺装防滑处理

冬季寒冷,及时有少量降雪,路面也相对湿滑。灾害发生时,防灾公园内有避难人员、救灾人员,人流较大和匆忙。所以地面铺装要满足防滑要求,方便人员快速行进,可选用砾石、木材和防滑面砖等材料,避免选用大理石、花岗岩等材料。同时避难园路尽量减缓坡度。

2.严寒地区防灾公园规划思考

严寒地区规划防灾公园时应避开冬季主导风向的风道走廊,这样公园内的温度不至于过低,也可以相对减缓火势的蔓延。

一般情况下紧急防灾公园的避难服务半径500米左右,步行10分钟左右;固定防灾公园的服务半径2000米,步行时间30分钟左右。但在严寒的冬季,冰雪路面的步行速度会稍微减缓,避难服务半径需相应缩减,所以在规划防灾公园时相应缩减一些服务半径,不能压上限规划。

同时防灾公园是成系统规划设置的,有紧急防灾公园(小花园)、固定防灾公园和中心防灾公园,它们之间在救灾时功能流线上紧密联系的。所以在大公园周围要围绕分布着中小公园,不能孤立设置,它们之间避难通道要坡度、弯度小,建筑尽量距道路较远,即危险性小、畅通性好。

3.结语

通过防灾研究的逐步思索,防灾公园设计建造的逐步深入,一些灾害后期的救灾成果观察调研,城市防灾减灾规划和政策的逐步制定,我们城市的防灾规划会越来越完善,严寒地区也逐步建立起特有的防灾体系。

摘要：严寒地区秋冬季节严寒干燥,为了应对可能发生的地质灾害,需要对防灾公园进行适应气候特征的设计和调整。本文主要对防灾公园在设计和规划上的多个方面,进行初步的研究和思考,进而使防灾公园更适合严寒地区的气候特征,更好地为城市的防灾工作服务。

气候适应性设计 篇8

随着时代的进步, 科技的发展, 大量的既有建筑已经无法适应新的使用要求, 其中一部分可以作为既有建筑直接进行绿色改造。武汉建设大厦是中南地区第一个经过既有建筑改造获得“绿色建筑三星”标识的办公建筑, 为既有建筑的绿色改造提供了一个有益的范例。

与新建建筑有所不同的是, 既有建筑的绿色改造, 在选用绿色技术方面会受到一定的限制, 这在另一个层面, 对选用绿色技术的适宜性提出了较高的要求。本文依据夏热冬冷地区特有的气候状况, 探索基于计算机模拟与分析技术, 结合当地气候特征的建筑设计方法, 有效分析建筑与室内外气候环境之间的关系, 经过反复比较和甄选, 提出了一套有别于新建绿色建筑的技术措施。实践了以被动优先、主动优化为原则的绿色建筑理念, 为低成本、常规技术的绿色建筑创作做出了有益的尝试。

2 研究方法

2.1 结合气候的建筑设计过程

结合气候的建筑设计过程是一个动态的设计过程, 主要包括当地气候数据的分析、选择适宜技术形成设计方案和方案的热舒适性及能耗评估等三个主要的部分: (1) 气候数据分析指对建筑项目所在地气候数据进行统计分析, 以一些直观方式, 定性化地说明该地气候特征, 有针对性地提出被动式设计策略, 例如被动式太阳能采暖、自然通风、隔热表皮与夜间通风等; (2) 选择适宜技术是指通过焓湿图或者其他方式, 对上述策略进行定量化分析并选择适宜的技术方向; (3) 方案的热舒适性及能耗评估是指在建筑方案和具体的细部做法确定以后, 通过模拟方法进行热舒适性及建筑能耗评估。最后, 将评价结果欠佳的方案再次回到建筑技术措施设计阶段, 调整设计方案, 直到获得满意方案。

2.2 分析方法与工具

2.2.1 气象数据分析方法与工具

本文利用Autodesk Analysis Ecotect生态建筑大师中的Weather Tool工具, 对武汉地区的气象数据进行准确分析, 在焓湿图上绘制出热舒适区域。可以将这个区域看做建筑热环境设计的具体目标, 通过建筑设计中一些具体措施可以改变环境因素来缩小室外气候偏离室内热舒适的程度。Weather Tool采用与Givoni法类似的方法, 通过自动判定把被动式太阳能采暖、自然通风、隔热表皮与夜间通风、蒸发降温等6种被动式的策略可以扩大的舒适范围标于焓湿图上。

随后运用Weather Tool将不同建筑气候设计策略所得到的热舒适区域面积与全年逐时温湿度状态点所在区域面积全年进行统计, 得出不同策略下的舒适区域面积百分比。具体计算方法如下:

舒适区域面积百分比= (舒适区面积/全年逐时温度状态点所在区域面积) ×100% (1)

不同策略下的舒适区域面积百分比则将作为建筑气候设计策略选择的一个重要指标。

2.2.2 结合气候的建筑设计策略定量化评价方法

在实际应用中, 针对结合气候的建筑设计策略的定量化评价方法较多, 可以大致归结为建筑能耗模拟、自然光环境模拟、风环境模拟、热辐射耦合模拟等等。本文则根据案例项目的实际情况, 选择PKPM能耗模拟软件对不同工况进行能耗模拟, 并选择最合适的被动式策略作为实施方案。

3 案例研究

3.1 案例概况

武汉建设大厦于武汉市江汉区常青路与振兴路交汇处, 占地面积6360m2, 总建筑面积25318m2, 地上五层, 地下一层, 一二楼之间局部含有夹层。该建筑始建于上世纪90年代中期, 原设计为大型商场, 项目建成后闲置了一段时间即改造为军事博物馆, 此后三江航天集团购买该楼用于办公, 2008年后再次闲置。2011年武汉市城乡建设委员会决定租赁该楼, 实施综合改造工程成为建委机关的办公用房。通过对既有建筑的绿色改造, 武汉建设大厦获得绿色建筑三星设计标识。

3.2 案例项目建筑气候设计过程

3.2.1 气象数据分析结果

根据上述方法, 运用Weather Tool工具将武汉地区的气象焓湿图与舒适区域面积百分比统计如下:

从图中我们可以看出:

(1) 在冬季 (12月、1月、2月) , 几种被动式策略舒适性区域百分比几乎为零。由此推断在武汉地区在冬季仅仅采用被动式策略是无法保证室内的热舒适性, 而需要借助于采暖设备等主动式设计策略来满足室内热舒适性的要求。

(2) 在夏季 (6月、7月、8月) , 自然通风的热舒适性百分比夏季三个月的平均值在20%左右, 无自然通风时热舒适性百分比基本为零, 其余方案热舒适百分比较小可忽略不计。由此推断武汉地区在此期间需要借助空调制冷等主动式策略, 以保证室内的热舒适性。

(3) 在过渡季节, 自然通风与隔热表皮是比较有效的被动式设计策略。当采用自然通风的设计策略时, 在5月份, 室内热舒适性百分比增加了33%;在9月份, 室内热舒适性百分比增加了32.5%。当采用隔热表皮的设计策略时, 在4月份, 室内热舒适性百分比增加了25%, 在5月份, 室内热舒适性百分比增加了25%, 在9月份, 室内热舒适性百分比增加了27%, 在10月份, 室内热舒适性百分比增加了28%。

3.2.2 绿色设计策略、评价及确定过程

通过对比分析, 确定在武汉地区, 采用隔热表皮和自然通风为有效的技术手段, 可有效提高室内热舒适性, 降低空调能耗。本项目中结合自然通风与隔热表皮等2种被动式设计策略设定五个能耗模拟方案, 根据计算结果决定是否需要继续调整设计方案。

(1) 从工况2与工况1的对比中可以看出, 由于空调使用面积大幅减少及自然通风作用, 与工况1相比, 节能12%;自然通风作用使得单位面积空调能耗降低2.83k Wh, 但是中庭改造后, 体型系数增加, 使得单位采暖能耗上升1.71k Wh。

(2) 从工况3与工况2的对比中可以看出, 隔热表皮的使用对于建筑能耗的影响十分显著, 与工况2相比, 节能14.3%;其对于空调能耗的降低贡献较大, 为15.25k Wh。

(3) 从工况4与工况2的对比中可以看出, 深窗遮阳系数的使用对于建筑能耗也有一定影响, 与工况2相比, 节能5.0%;其对于空调能耗的降低贡献较大, 为6.68k Wh, 但是由于房间接受的太阳辐射减少, 使得采暖能耗略微上升0.4k Wh。

(4) 从工况5与工况1的对比中可以看出, 为达到更好的节能效果, 将所有被动式策略综合使用, 与工况1相比, 节能28.7%, 且有较高的实践性, 可以作为最终实施方案。

4 总结

本文以一个获得绿色建筑3星标识的建筑为例, 探索计算机时代结合气候的设计方法。首先, 运用Weather Tool等气象数据分析软件, 对适宜的被动式技术进行选择。其次, 将适宜技术与建筑设计相融合, 最后运用PKPM等定量模拟软件, 对适宜技术的可能效果进行准确预测, 根据定量分析结果进行动态调整以取得最佳设计方案。这种基于计算机分析与模拟的设计流程, 实践性较强, 为建筑师今后的设计提供了一种新的思路。

图表来源

本文图表均为甘月朗绘制。

参考文献

[1]中华人民共和国建设部, 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局编.《绿色建筑评价标准》GB/T50378-2006.中国建筑工业出版社, 2006.

[2]中华人民共和国住房和城乡建设部编.《中华人民共和国行业标准 (JGJ/T 229-2010·备案号J1125-2010) :民用建筑绿色设计规范》.中国建筑工业出版社, 2011.

[3]马京涛, 袁朵.绿色办公建筑创作研究——以南京某绿建大厦为例[J].生态城市与绿色建筑, 2011 (01) .

[4]赵凤山, 聂梅生, 张雪舟, 钟静.绿色低碳住区的节能优化[J].生态城市与绿色建筑, 2011 (01) .

[5]刘锋.基于焓湿图的被动式建筑节能策略分析[J].制冷与空调, 2011 (06) .

浅析白菇栽培的气候适应性 篇9

白菇产量高, 抗杂菌, 采菇数多, 再生能力强, 因此经济效益高。但白菇在生长、发育过程中受气候因素的影响较大, 要大范围的推广栽培, 就必须对白菇栽培的气候影响因素进行科学的研究分析。

1 白菇生长发育的气候条件和生存环境

1.1 温度

白菇的生长发育分为两个阶段, 即菌丝体生长期和子实体形成期。温度是白菇菌丝体生长和子实体形成的重要因素。

菌丝体生长温度范围为4~32℃, 24~25℃生长最快, 4℃以下停止生长, 但不会死亡, 一旦恢复至适宜温度, 又能正常生长。白菇菌丝体耐低温的能力很强, 在-21℃时, 经过138天后仍能生存。气温超过32℃, 菌丝体将停止生长, 超过34℃菌丝体便会死亡。在白菇菌丝体管理中, 气温在28℃以上应采取措施降温 (本温度指料温, 一般料温比室温高2~3℃) 。

子实体形成的适应温度为3~20℃, 最适温度为8~15℃。气温在3℃以下时, 子实体生长几乎停止, 超过20℃, 难以形成子实体;气温在20~23℃时 (山区昼夜温差大的情况下) 也能分化原基形成子实体, 但易干枯、变色, 甚至死亡。

1.2 水分和相对湿度

水分和相对湿度是白菇生长全过程中吸收营养和物质代谢的重要条件, 也是白菇生长不可缺少的因素。白菇为喜湿性食用菌, 抗干旱能力较弱, 培养料含水量低, 发菌快, 出菇稀淡, 产量低, 虫害多。一般低温时可提高相对湿度, 高温时要适当降低相对湿度。菌丝体培养室空气相对湿度为60%左右, 相对湿度过低, 培养料易失水, 相对湿度过高, 杂菌多、病虫害多。子实体生长发育阶段要求空气相对湿度为80%~90%。相对湿度过高, 菇难以平整, 易发病;相对湿度过低, 则生长慢, 严重时出现死菇。

1.3 光照

白菇是厌光性食用菌, 菌丝体在黑暗的条件下可以正常生长, 一般菌丝体培养室不需要光照, 长期曝晒就会死亡。但子实体形成时需要微弱的光照 (散射光) , 没有光照不利于原基的形成。开袋后适当给予散射光, 一般以不开灯, 能看见操作为宜。

从白菇生长发育的气候条件来看, 由于其生长所需的微弱光照为人工调控所得, 因此, 气温、湿度成为影响白菇各生育期的主要气象因子。因此, 对白菇栽培地的温湿条件进行分析, 选择适宜的季节进行栽培, 可以为白菇的高产高质打下基础。

2 白菇栽培的气候适应性分析

2.1 白菇的栽培期

寿宁县白菇栽培适期为8月下旬至10月中旬 (低山区可略迟) , 菌龄40天左右, 在10月底至翌年3月出菇上市。

2.2 气象资料统计分析

根据寿宁1985~2004年20年的气象资料统计分析, 8月至翌年3月的平均气温为5.6~23.9℃, 气温日较差大;平均最高气温10.9~28.5℃, 极端最高气温35.4℃出现在8月中旬 (1998年8月17日) , 8月下旬起日最高气温极少超过32℃;平均最低气温2.2~20.4℃, 极端最低气温-8.3℃出现在1999年12月, 从11~3月极端最低气温都比较低;平均相对湿度为78%~85% (详见表1) 。

2.3 白菇栽培的气候适应性

白菇的生长环境要求以暗为主, 阴凉又能保温, 避 (背) 风也有适当的对流风为最好, 闲置房和田间搭棚都可以栽培, 一般为田间大棚栽培, 所以降水和光照对白菇的生长发育基本没有影响。影响白菇生长发育的气象因子主要有两个:气温和相对湿度。

菌丝体生长期 (8月下旬至10月下旬) :寿宁县8月下旬至10月下旬的平均气温为23.2~14.7℃, 8~10月平均最高气温为28.5~21.4℃, 平均最低气温为20.4~12.6℃, 极端最低气温为15.3~2.7℃, 昼夜温差大, 非常适宜白菇菌丝体的生长。8~10月极端最高气温为35.4~31.4℃, 平均相对湿度为80%~84%, 有少数超过32℃的高温天气, 且平均相对湿度偏大, 应采取通风等措施, 降低菇棚内的温度和相对湿度。

子实体形成期 (1 1~3月) :11~3月平均温度为5.6~11.8℃, 平均最高气温为10.9~17.3℃, 平均最低气温为2.2~7.9℃, 平均相对湿度为78%~85%, 十分有利于白菇子实体的形成。极端最高气温为23.0~30.4℃, 极端最低气温为-8.3~-2.8℃, 当气温较高时, 应注意通风;低温天气时, 应采取相应的保暖措施, 把气温调节在适宜白菇生长的范围内。