高层住宅热缓冲空间设计研究
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【摘要】我国北方寒地城市冬季严酷的气候条件，严重影响了人们的生活的舒适性与便捷性。而现代生活水平的提高和高速发展的城市化进程也推动了城市建筑综合体的出现和发展。集居住功能和商业功能为一体的底商式高层住宅也逐渐成为一种主流发展趋势。本文基于对现阶段寒地城市底商式高层住宅的设计和发展现状的调研分析，从气候适应性的角度入手，提出采用合理设置热缓冲空间的被动式设计方法，提高寒地底商式高层住宅的适寒性能。
【关键词】底商式高层住宅；气候适应性设计；热缓冲空间的合理设置
0引言
现代社会在科技的推动下，飞速发展，人们的生活方式也随之发生了深刻的变革。对生活环境的舒适性要求逐步提高。北方寒地城市冬季严酷的气候特点，给人们的生产生活及其社交出行都带来了诸多不便。而传统的完全依赖于常规能源消耗的做法，容易造成能源浪费并且给环境带来巨大压力。因此，采用与气候相适应的被动式设计方法，对节约能源、保护自然环境和改善生活质量有重要现实意义。结合建筑功能性质和气候特点，在建筑的适当位置设置热缓冲空间，有利于降低外界不利环境条件对室内空间的影响。寒地地区冬季室外温度波动大，而室内温度要求相对稳定，不能产生大的波动。热缓冲空间就是在舒适性要求较高的建筑室内空间和室外空间之间设置的过渡空间区域，该空间区域可以有效阻止室外冷风向室内的渗透，并明显减少室内的热量透过外围护结构外流。热缓冲空间可以结合不同的实际情况而设计成不同的形式。通常，根据住宅内各个房间不同的功能和舒适性需求，应该将住户需要长时间停留且对热舒适性要求较高的卧室、客厅等空间布置在南向，并且可以开比较大的窗口，以引入更多的阳光，而将厨房、卫生间、储藏间等辅助性空间和交通空间这些对热舒适性要求较低的空间设置于北向，并且控制北向开窗的面积，这样它们就成为主要使用空间理想的热缓冲空间。
1便捷舒适的入口空间设置
入口对于建筑有着重要的意义，是从外部环境进入建筑内部的必要交通联系空间。对于综合居住功能和商业功能于一体的底商式高层住宅建筑，入口作为内外流线的交点，必须保证商业流线与住户流线不会交叉，减少对居住环境产生影响，这就要求底层商业空间的入口与上层居住空间的入口应明确分离，并且应保证居住空间入口一定的私密性和安全性。建筑基地的入口组织应结合实地条件，合理组织商住功能流线，做好人车分流和商住分流，并注意在商业入口附近设置利于人流集散的缓冲场地。底商式高层住宅的应尽可能将住宅部分与底部商业的建筑入口合理分隔，商业入口应尽可能面向主次干道开设，而住宅部分的入口可布置在建筑的背街面或建筑的端部，既合理阻隔，方便交通，也有利于保持私密性和安全性。同时，入口通常处于内部空间流线的开端，且在行人的正常视线范围之内，因此入口具有明显的导向性，并且是建筑体型重要的审美节点之一，这一点对于底层商业功能空间尤为重要。入口是建筑保温的薄弱一环，在寒地地区严寒的自然气候影响下，建筑内部空间要求多得热、少失热，而由于入口是室内外的过渡性空间，外门经常开启，由此带来的冷风渗透量比较大，造成门厅较大的失热量，门厅内温度明显低于其它内部空间。因此在对寒地底商式高层住宅底部商业空间入口进行设计时，既要达到交通便捷、使用舒适的要求，以起到吸引顾客、活跃商业氛围的作用，又要注意对其进行巧妙处理，提高该部位的保温性能。（1）设置入口缓冲空间。商业空间人流密集且比较复杂，特别是在入口处，频繁的人流进出容易使室外冷风气流进入室内，破坏室内热平衡。寒地城市传统建筑经常通过设置门斗来解决此问题。对于大型商业空间，一方面应将入口处设计的较为封闭，另一方面则可通过在门厅和入口之间设置缓冲空间，或设置连续两道门，进入时人们需要连续开启两次大门才能进入建筑室内，可一定程度地阻隔室外冷气渗透。图1为哈尔滨市道里区群力新区某底商式高层住宅建筑的底层商业入口，入口外立面设置封闭性较强，且顾客需要自入口先进入一段缓冲空间，进而再进入室内大厅，可以很好地起到挡风、御寒和分隔空间的作用。当然，在设计中，要考虑在某些时段商业人口会比较密集，入口处空间必须有足够的面积来满足聚集和疏散的要求。（2）设置门廊或步行廊道。在入口处设置门廊或步行廊道等空间，不仅可以提示入口位置，丰富建筑造型，而且还可以起到缓冲空间的作用，一定程度上减弱风霜雨雪的侵袭，有利于防寒保温，同时，也为购物者提供了便捷舒适的徜徉空间和购物环境，增加空间的层次感。寒地底商式高层住宅的底层商业空间具有强烈的外向性特质，在其入口前也应设置门廊或步行廊道，增强入口的导向作用，且起到良好的室内外缓冲作用。哈尔滨龙泽金水尚都底层入口门廊及步行廊道，该入口门廊及步行廊道的设置既起到了导向性的作用，又在严寒的冬季成为阻挡室外寒风进入室内的一道缓冲屏障，同时其精细的设计也为建筑整体外观增添了亮丽的一笔。（3）设置绿化带或挡风墙。我国寒地地区冬季的主导方向多以西北风为主，在该方向上的入口外部空间周围种植绿化带，或者在前方或两侧设置挡风墙，有利于降低风速、阻隔冷风气流和防止冷风渗透。当由于条件所限必须设置北向或西向入口且不便于设置挡风设施时，可考虑改变门斗内外两层门的方向，使其不在同一个方向上，或将外侧门的朝向改为朝南或朝东，可有效避免冬季西北风直吹室内，减少过多的冷风渗透对室内环境的影响。与底层商业空间的入口相比，上层居住空间的底部单元入口同样应注意保温防风。寒地地区传统建筑的门斗就可以看做是一个温度缓冲区，它可以在一定程度上减少由于开启门扇和所用材料较低的保温性能而引起的室外冷风渗透和室内热量损失。在现代寒地城市底商式高层住宅建筑中，设置门斗式的双层门廊和在入口前设置绿色乔木或绿化带等挡风设施既可以达到减少外部严寒的气温侵入室内，防止室外冷风气流进入，又可以为室内居住空间提供一定的隐密性和安全性的保证。此外，居住空间的底层单元入口与底层商业环境应有一定的隔离，避免复杂的商业人流影响正常的居民活动，内院式的庭院空间是一种比较理想的方式。从以人为本的角度出发，与商业空间的入口通常设置的比较美观宽大、主要满足人们的感官享受相比，居住空间的底层单元入口要求采用更加近人的尺度，以满足人们的亲切感和舒适性为主要目标。
2适当设置南向附加阳光间
阳台是住宅中非常重要的一个功能空间。如果将南向的阳台封闭起来，它的作用犹如一个附加阳光间。从位置来看，该空间位于室外环境空间与室内环境空间之间，成为室内外空间的缓冲地带，不仅有利于降低室内向室外的散热量，并且可明显地降低冬季室外较大的温度起伏对室内环境温度的影响。在光照充足的白天，阳光照进玻璃封闭的附加阳光间空间会产生温室效应，使其温度明显高于室外，成为冬季严寒条件下住宅内部空间良好的热缓冲空间。而一部分投射入的阳光被阳台底板和该空间范围内的建筑外墙体吸收，再通过空气热循环和热传导进入室内，在一定程度上也起到了为室内提供热量的作用有利于节约采暖耗能。内蒙古工业大学的芦潮、唐汝宁曾以呼和浩特为例研究了高寒地区附加阳光间太阳能房的节能效果，结果显示附加阳光间在采暖期可明显地提高节能效率，节约采暖耗能约50%，体现了它在寒地地区的节能优势[1]。而西安科技大学的王登甲、刘加平等也通过对阳光间建筑的实地测试和动态传热模型分析，指出在太阳辐射较弱、室外温度比较低的地区，附加阳光间可起到很好的缓冲区的作用[2]。由此可见，在寒地地区适当设置南向附加阳光间，对阻隔寒气、保持室温和较少采暖耗能有明显益处。此外，也可将北向阳台与厨房连接起来形成封闭的内凹阳台，阻挡外界冷风对室内的侵袭。
3兼顾御寒和采光的双层窗设置
在南向设置中空的双层窗或双层幕墙也可以起到热缓冲区的作用。双层幕墙一般是由相距一段距离的内外两层幕墙组成，中间形成封闭的空气间层。也可称为热通道层。在两层幕墙之间的空气间层内通常会设置可调控的遮阳百叶或格栅以利于对入射光线的调节。外层幕墙的上下两端分别设有可调节的气流进出口，密闭的中空玻璃通常用在内层幕墙上。冬季要引入更多的阳光，此时风口处的盖板不能被打开，阳光穿透外层幕墙玻璃加热了通道间层内的空气，从而在室内外环境之间形成一个温度阻隔区，可有效减少建筑的对流热损失，这对于寒地底商式高层住宅在冬季获得舒适而稳定的室内热环境尤为重要。而在夏季，通风口处的盖板被开启，由于烟筒效应的作用，通道间层中的热空气被排除室外，促使内层幕墙的外表面温度降下来，从而减少空调负荷，具有良好的节能效果[3]除了防寒保温外，考虑到寒地建筑外围护结构封闭性很强的特点，应该对传统的双层幕墙加以适当改进，在内层玻璃的中部设置遮阳，在其上下端设置可开启的通风孔，根据实际情况开启或闭合，适时地调节室内外气流进出，增加通风换气次数。
4结语
本文进一步分析研究底商式高层住宅适应寒地气候的功能设计方法中热缓冲空间的合理设置，以期在严酷的寒地气候条件下创造更适宜的购物环境和居住环境。
参考文献
［1］柳孝图.建筑物理[M].北京,中国建筑工业出版社,2002.
［2］诺伯特•莱希纳.建筑师技术设计指南［M］.张利,等.译.北京：中国建筑工业出版社,2004.
［3］蔡洪彬.建筑设计的生态效益观研究［D］.哈尔滨：哈尔滨工业大学，2011.
作者：姜俊贝 张锐 单位：绿地集团 融侨集团股份有限公司