夏热冬冷地区城市设计生态策略研究

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摘要:本文从生态角度对城市设计的方法进行研究。通过对生物气候要素、自然要素和人工要素的整合与应用,初步形成一套适应夏热冬冷地区气候条件的城市设计生态策略和方法。并用此方法分析武汉市一些已落成的节能示范小区。

关键词:城市设计;生态策略;夏热冬冷

Abstract:This paper focuses on the research on ecological urban design method in hot summer and cold winter districts. By the integration and application of various climate factors, regional characters and artificial factors, a series of ecological urban design strategies and methods are concluded and certain cases of energy saving residential districts in Wuhan are analyzed using the above methods.

Keywords:urban design;ecological strategies;hot summer and cold winter districts

中图分类号:TU984.1

文献标识码:A

文章编号:1008-0422(2009)11-0087-02

1背景介绍

回首第二次工业革命以来人类的巨大发展,我们不禁为自己创造的空前繁荣的物质文明而骄傲,但同时也为地球生态环境和自然资源的严重破坏而忧心。城市、建筑与环境之间的矛盾日益严峻。自然环境的持续恶化和不可再生资源的日益枯竭已经成为威胁人类生存和延续的紧迫问题,同时给城市自身的发展带来意想不到的压力和阻碍。在经历了一系列环境、资源危机之后,人们渐渐认识到,人类是自然系统的一部分,与其生活的环境休戚相关。而城市发展的本身就是一个自然演进的过程。如何适应时代挑战、探求可持续发展的城镇建筑环境已成为我们不可回避的历史重任,也是21世纪城市设计的指导原则和出发点。

生物气候地方主义为我们提供了在城市设计和建设中结合生物气候条件的设计思路,它能以较小的能源和物质代价,将人的生物舒适感重新建立在与自然环境、生物气候相融合的基础之上,为城市设计提供了新的机遇。这种基于生物气候条件的城市设计思路无疑对经济条件尚不发达而又具有多种气候特征的广大发展中国家有着重要的意义。

2夏热冬冷地区城市设计生态策略研究

夏热冬冷地区的气候特点是夏季比较炎热,白天的温度为30~35℃,最高可达37~39℃.甚至40℃;冬季较为寒冷,气温一般在10~5℃之间。在这种气候区域内建筑夏季需要空调,冬季需要采暖。只有春、秋季可通过自然通风获得较为理想的热舒适性。尤其在我国,人们的生活水平还比较低,大多数的民用建筑热舒适性非常差,要改善这种状况相对来讲夏热冬冷地区夏季的酷热较冬季的寒冷更为难以忍受,所以其城市设计的策略应以对抗酷热为主。夏热冬冷地区针对夏季和冬季的“理想”城市规划设计指导方针不同,甚至会发生冲突。但是通过合理处理城市通风、街道布局和建筑规划设计,提出在这两个季节内都舒适、节能的城市设计方案还是可能的。

2.1选择基地的原则

在夏热冬冷气候区,夏天常高温、高湿、多雨,而冬天则非常寒冷。更重要的是,该区域冬、夏两季的主导风向经常是不同的。具体到长江中下游地区夏季的主导风向是东南风,冬季则以北风为主。因此基地选择一方面要保证冬季日照良好的同时还可阻断寒流侵袭、而夏季通风流畅又要防止高温辐射。为了达到这样的效果可选择在东南方向比较平缓而西北方向有高大地形或成片防护林阻隔的基地。

2.2建筑布局和密度的设计原则

考虑在夏热冬冷地区,城市结构布局首先应鼓励夏季风(东南风)尽可能穿越城市空间。它要求建筑适当地分散布置,而在冬天,为了最大限度地节省采暖费用,需要拥有表面积最小、布局紧凑的建筑。因此要求我们通过特殊的设计手段,建造一种由各建筑类型混合排列而成的“夏天暴露分散、而冬天紧凑”的城市结构模式。在我国夏热冬冷地区,应该依靠建筑群体形态设计尽可能地使南向、东南向的夏季风得到强化,而阻挡冬季寒冷的西北风。为达到这个目的,应合理安排不同长度和高度的建筑物,使它们尽可能地顺应主导风向逐级布置,首先将体量小的独立住宅布置在最南边,然后依次是低矮的建筑类型,而在用地的北部边界则建造最高和最长的建筑(图1)。这样,整个地区就由高层板式公寓楼、多层方形公寓楼、两三层的联排住宅、双拼或独立式别墅组成,形成了迎合夏季东南风的“凹口”状态。同时能阻挡冬季的北向来风。这种由各建筑类型混合组成的地区与那些由单一类型建筑组成的地区相比,城市居住区的总体密度更高一些,也具有更好的环境质量和热舒适性。

2.3街道网络的规划设计

街道方位对城市通风有直接影响,应尽可能通过适当的布局来适应全年的风向变化。当街道与风向垂直时,会对城市通风起到阻碍作用,大大减弱屋顶上方的气流和地面的风速,所以应避免沿街布置长条形建筑;平行于风向或与风向大约成45o倾斜角的街道,有利于产生无障碍的“风道”,诱导风穿越市区。当街道与风向平行时,大多数的建筑处于风力的“真空”地带.而当街道与风向成30～60o角时,建筑内部的自然通风效果较好。综上所述,比较理想的街道方位应与主导风向成30~60o,这样能产生较好的综合通风效果。在我国夏热冬冷地区,东西走向的街道在冬天与主导风向(北风)垂直.而在夏天与主导风向(东南风)成45o斜角,这种街道方位和布局将有利于减少冬季北风的影响,并能增进街道和沿街建筑的夏季通风。同时,这种布局对于加强冬日沿街建筑的日照也是有益的。因此,上述推荐的街道方位布局在季节更替中可以提供比较适宜的生活环境。

2.4景观设计

夏热冬冷地区的夏日需要凉风习习、浓荫蔽日。冬天则需远离寒风、阳光普照――舒适的环境总由这样一系列矛盾的参数控制着,它要求我们在城市开放空间的设计过程中,充分考虑城市特定的地域生态条件和气候特征,通过双极控制原则积极加以调适。例如,作为行道树的法国梧桐在夏季树叶茂密,给行人提供了舒适的阴凉世界;冬天树叶尽褪,又将灿烂阳光还于行人,这是自然法则所提供的最好的生物气候策略。在夏热冬冷地区一般情况下人们的室外活动较为频繁,因此城市开放空间非常重要,而我国在这方面做得远远不够。以武汉为例,由于气候原因,在炎热的夏季街道和一些广场、街头小游园缺乏基本的遮荫设施.午后酷热难耐,居民难以外出活动,再加上一些公共场所不定时限电而基本丧失了吸引力,导致市民的出行明显减少:而在寒冷的冬季,随着近年来沿街高层建筑的不断增多,冬季寒风形成的“峡谷风”,下沉湍流给行人造成很大的不便,在一定程度上导致夏季白天和冬季夜晚武汉的城市开放空间缺乏活力。

3现代生态城市设计案例分析

武汉市青山城市建设综合开发公司建设的绿景苑是国家级康居住宅示范小区,是湖北省首家国家康居示范工程。绿景苑占地面积8hm2,总建筑面积10.69万m2,容积率1.48,绿化率45.8%,居住人口已达10余万人,是武汉市近年来形成的主要住宅生活区之一。小区的可持续设计多集中到建筑节能、清洁能源利用、能源循环利用等方面。下面我们要分析,从城市设计的层面来看这一节能示范小区是否真的符合生态设计的策略。

首先,从小区的选址分析。绿景苑位于武汉市青山区三干道之南,西邻园林路,北接钢都花园,东距长江2000余米,北距武青三干道400余米,南距东湖风景区2000余米。(图2)从区位图中可以看出绿景苑北部有和平公园,青山公园等城市绿洲,在冬季可以抵挡部分寒风。而由于选址于长江和东湖之间,其夏季微气候也较为理想。

其次,从小区的建筑布局分析。建筑布局从南到北呈现了体型渐进的、丰富的群体变化,从而在夏日可以接纳东湖水面吹来的夏季风,而北侧连绵的商业建筑和板式小高层住宅则挡住了冬日凛冽的寒风。所以说小区的总体布局使用了生态设计的策略,可以达到从整体上改善小区微环境的目的。

第三,从小区的生态景观设计方面。理想的生态小区通过运用多种绿化手段,丰富小区环境,改善小区局地气候。绿景苑里,楚风楚韵和江南水乡景致,散发出浓郁的人文情怀。编钟镂空墙、楚亭、兰亭,水井、水车、水牛、坡屋顶,文化韵味与自然景观在这里相得益彰。除中心绿化、组团绿化和宅边绿化外,还充分利用周边的水面作小区的“冷源”和“氧源”。 再者,理想的生态小区应减少硬质地面、墙面、屋面面积,增辟草坪、水面,增加软质地面。绿景苑小区内铺地大多为软质地面。而且所有软质地面均与中心水面相连,强化点、线、面相结合的网络状绿地系统的生物气候调节作用,全面改善小区空间环境质量。(图3)

4小结

生态条件是城市建设首先面临的自然挑战,它关系到一个城市的能源模式和人们生存环境的舒适性。在极端气候环境中,它甚至在很大程度上决定了一个城市的结构形态、街道和建筑布局、开放空间设计等。然而在我国,过快的建设速度使得大部分城市设计中难以充分考虑和运用生态策略,文中绿景苑小区的例子只是少数好的代表。但是笔者相信,随着生态问题渐渐被社会各界所重视,把生态思想融入城市设计这一理念会成为城市设计的主流思想,到时候就会实现城市和自然的和谐发展,达到人类可持续发展的共同目标。

参考文献:

[1] 王建国,徐小东.绿色城市设计与城市可持续发展.中国(厦门)国际城市绿色环保博览会组委会编.呼唤绿色新世纪.厦门:厦门大学出版社,200l.

[2]董卫,王建国.可持续发展的城市与建筑.南京:东南大学出版社,1999.

[3]麦克格雷.设计结合自然.天津大学出版社,2006.

[4] 中华人民共和国建设部建筑节能中心和德国能源署.中德建筑节能手册.2008.