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【摘 要】文章以严寒地区自然环境因素为基调，把握本地区地域文化，采用适宜技术，利用自然光、运用自然风，从建筑外部环境规划、建筑本体设计和细部构造设计三方面来讨论严寒地区建筑创作中热湿环境的被动式设计，在节能前提下较好地满足人们的需求，丰富建筑设计策略。
【关键词】严寒地区；建筑；热湿环境；设计策略
Studies of Thermal and Wet Environment'sDesign of Architectural reation In Severe Cold Area
Li Li-juan1,Wang Yi-yuan2
(1.Inner Mongolia University of Technology School of Architecture Hohhot Inner Mongolia 010053；2.North China Electric Power University Beijing 100000)
【Abstract】Articles in severe cold area of natural environmental factors for the tone, to grasp the region of local culture, the use of appropriate technology, the use of natural light and wind, from the architecture external environmental planning, architecture body design and detailed structural design of three to discuss passive design of architectural thermal and wet environment in the area. In energy saving premise satisfy the demands of the people, rich architectural design strategy.
【Key words】Severe cold Area;Architecture;Thermal and wet environment;Design strategies
建筑的主要功能之一是调节好室内外环境，缓解由于过多得热和失热而带来的不舒适，让人满意地从事各项活动。建筑设计是为了营造一种氛围，即一种环境，从建筑热工来看，是一种热湿环境的适宜性、舒适性。建筑师的设计手法很大程度上，决定了建筑热湿环境的形成。在建筑规划设计阶段，就开始针对热湿环境问题进行设计研究，设计师才能真正地为人们创造一个生态的工作、生活环境。
1. 建筑外部环境规划
室外环境设计是室内环境设计的基础，营造舒适健康的室内热湿环境的策略，需要从建筑周围微气候出发。先从外部环境做起，合理的场地规划和建筑群布局可以改善局地环境的舒适性，提高其热舒适标准。
场地规划基本上是以建筑为核心，依次形成了建筑主体区、气候缓冲区、景观区、道路交通区。自然光和自然风通过层层区域接近建筑，左右着建筑的采光、通风，形体的选择、入口方位等。
1.1 场地道路流线选择。
分析场地四周环境的因素，基本确定了服务于建筑本体的道路流线，确定场地的主次入口。
严寒地区从采光、冬季得热和防辐射的角度来看，都是以建筑南向为最好，建筑尽可能的朝南，减少建筑东西向立面的布局，则建筑群体间组织交通流线时，规划较多的东西向道路最好，建筑布局最大限度的为东西走向。当路径为南北向时，道路两旁有利于获得阳光的建筑布置方式，则是将建筑物的侧面朝向街道布置；交通流线为东南西南向时，如果将建筑物转向正南方向也可以获得良好的日照条件。
1.2 建筑群组合。
初步对场地进行分区，确定建筑主体区，依据任务书，大体确定建筑群布局方式、建筑的体量，即在场地中所占的范围相继产生。
“用”局地自然光和自然风，“防”不利天气，选择合理的建筑群体布局形式。适合严寒地区建筑布局，选择半封闭周边错列式紧凑布局。这种建筑群体组合较丰富，建筑之间易于形成半封闭的院落空间，建筑布置的紧凑，将最大可能的减少冬季热损失及夏季从外界环境纳入的热量，将带来比较舒适的建筑外部热环境。
从运用自然光来看，这种布局的建筑朝向选择较为自由，有利于建筑争取日照。建筑与建筑之间的相互位置，便于能最大限度地利用自然光源进行被动式太阳能采暖，能够使独立系统的太阳能利用与住区集中系统的太阳能利用结合一起的，如德国汉堡伯拉姆费尔的生态村（图1）的太阳能供热，采用了分户集热、集中供暖的方式。
从通风来看，比较有利于建筑的通风，减少寒冷干燥的冬季建筑热量散失，降低风速，建筑群内部出现风速较缓的涡流区，增加建筑群与风的接触面，可以形成更多正压区，利用风压形成穿堂风，更好的将风引向建筑内部。在风的路径上留出开口，便于风能够穿过院落。半围合方式在风向开敞形成院落里的高压区，如丹麦费格桑住宅小区（图2）的布局就是建筑半围合，朝南开口，对于南来的气流，有利于在围合空间中形成高压区，促进通风。
1.3 气候缓冲区设计。
建筑外部气候缓冲区，处于主体建筑与外部环境之间，距建筑2～5m之间的过渡空间，融和室内外效果。在一定程度上，气候缓冲区减弱建筑外部环境各种极端气候条件的影响，为建筑系统提供良好的微气候环境。
不同地域有其适合当地的气候缓冲区，在严寒地区，强的太阳辐射和春秋风速大是外部环境的两大压力，气候缓冲空间就是缓解强辐射和大风，调节阳光、风力，减小建筑与外界的热交换，达到保温的目的，使得建筑内外空间之间形成连续自然过渡，并且还可以优化室外空间效果，软化建筑内外联系。严寒地区建筑风格以封闭或半封闭为主，庭院空间、檐下回廊，绿化隔离带等为进出建筑提供遮蔽，在建筑周边设置封闭式、半封闭式、三明治式等外部气候缓冲空间，可以将从内部的静风区从容过渡到与自然的交流，为居于室内的人们提供享受户外生活、亲近自然的机会。
1.4 景观区设计。
（1）绿化。
建筑室外绿化设计可以改善热环境，起到夏季导风，冬季防风的作用。绿化方式是“树木+草坪（灌木）”点线面结合的方式，每100m2绿地不少于3株乔木。对于严寒地区的住宅区，由于冬季盛行风基本是西北风或者北风，因此可以通过在建筑北面设计“乔灌结合”的绿化形式，灌木的高度保持在1m左右为宜，选择高大常绿的乔木。灌木在乔木之北，乔木在灌木和建筑之间，这样来营造适宜的风环境，同时减轻最北边建筑前后压差过大和建筑迎面风速过大的问题。
植物配置把握适地适树的原则，植物具有不同的生态习惯，地区不同适合本土环境的植物不同，选择本土物种能帮助维护和节约水资源，利于保持生物多样性和土壤稳固。比如适合呼和浩特的防风树种有柳、侧柏、榆树、槐、龙柏、夹竹桃、樱桃等。
（2）铺地饰面。
在严寒地区室外景观规划设计时，半开敞空间内地面铺饰选择硬质与软质两种组成模式。譬如，在建筑南向，应用透水性铺砖路面，即便是中午树荫较小时，也可以起到降低、削弱地面长波辐射及短波反射作用，增加雨水下渗量，一定程度上改善室外热环境质量；应用植草砖地面来降低下垫面温度，由于草坪的遮挡作用和水分蒸发作用，还可以有效缓解了地面温度的升高。另外，生土具有良好的吸水性能，天然的土色，不易产生眩光的特点，在景区中留出一定的原生地面。
2. 建筑本体设计
2.1 平面设计。
（1）形式。
由于建筑平面形式与建筑围护结构散热和太阳辐射得热直接有关，因此对严寒地区的建筑平面选择，一是尽量节省外围护结构面积，二是使建筑物能充分争取冬季太阳辐射得热。正南向建筑其长宽比愈大，太阳辐射得热愈多，有关资料表明若以长宽比为1：1的正方形建筑太阳辐射得热为1，则长宽比为5：1时其太阳辐射得热可达1.87。
严寒地区冬季历时长，夏季干热期短，总的来说考虑冬季保温，选择风覆盖面积小的平面形式，建筑平面形式向左或右偏15°～30°利用太阳能较好，依据麦克哈格的千层饼模式，则选取向左或右偏15°～30°的建筑平面形式。
（2）功能。
严寒地区建筑在功能分区上可分为主要空间、辅助空间和气候缓冲空间等，将主要空间设置于采集自然能源较多的区域，如居住建筑的起居、卧室；辅助空间设置于较易散失能源的区域，如居住建筑的卫生间和厨房；气候缓冲空间，是对平面空间进行热环境分区，作为建筑与室外环境的过渡，以保证主要使用房间能保持较恒定的温度。住宅中的阳台或阳光间、储藏间以及交通空间均可作为气候缓冲空间。
在南向与主要空间联系紧密的地方有效的综合附加日光间采暖方式、暖廊式日光间、抱合式日光间等三种阳光间形式，布置气候缓冲空间，建筑物形成组合式的太阳房，使其本身成为一个利用太阳能的系统。在阳光间中布置足够的蓄热体，如地面和内墙。由于热容量大而导热较小的材料能够蓄积和散失更多的热量，因此太阳辐射能得到更好的贮存和散失，提高室温。
对于主要空间又可分为冬季和夏季空间，冬季卧室、厅能防止冬季寒冷，满足当地人们需要，同样夏季卧室、厅又能自然通风形成一个宜居空间。
（3）开口位置。
建筑开口位置一方面是满足建筑的采光，有效的获取日照，使建筑获得更多的太阳辐射，主要空间的开口位置设置在南向，减少西、北向的开口。另一方面是建筑运用自然风，需要建筑开口应尽量分别处于正、负压区，能使建筑的两面以上的开口部位自然地进行大量地换气。如果处于同一个区的进出风口的压力差增大，并尽量使气流穿过房间的中部，减少室内涡流区，使气流以更大的风速穿越尽量多的空间。
图3表示建筑开口相对、错位、相邻较远，相邻较近等位置对室内气流流畅的影响。保持良好的室内通风应该尽量使开口靠近对角线上，以形成穿越房间的气流，减小涡流区。开口宽度为开间宽度的1/3～2/3，开口的大小为地板面积的15%～25%时，室内通风效果较好。
图3 开口位置与气流示意图
图4 妹岛和世的VillaintheForest
2.2 立面设计。
（1）体形。
建筑体形设计综合考虑建筑功能、造型与节能的要求，建筑外表面积尽可能的减小，南立面尽量扩大，被动式利用太阳能。一般地说，严寒地区建筑在满足冬季保温的要求下，选择体形简洁、体型系数小、南北向立面较长的建筑体形。
（2）洞口。
在严寒地区，由于从窗进入的太阳辐射热，一般情况下不足以抵消从窗户散失的热量，因此必需尽量减少开窗面积，并增大墙体保温；当窗户小到一定程度时，太阳辐射得热的因素就相对减少，而体形系数的影响就相对加大，这时房屋建成圆形或方形就比较有利。在满足通风采光的要求的基础上，减少北向、西向等不利朝向的墙面面积以及窗墙面积比。
南向洞口的大小还直接影响着室内构件（内墙、地板、家具）的蓄热，当阳光通过洞口进入房间，室内构件吸热将热量存储，如果室温低于构件表面温度时，室内构件将成为低温辐射体向室内辐射热量，可以达到房间的采暖。严寒地区在过渡季节利用这种方式使房间形成能量收集、储存、分配的系统，增热减湿满足舒适。例如日本妹岛和世的VillaintheForest利用大面玻璃直接得热采暖（图4）。
2.3 剖面设计。
在严寒地区，建筑的剖面设计主要是在合理组织功能的基础上，利用自然风组织建筑内部空间，形成自然通风。自然通风分为风压和热压通风两种，热压通风即平常所说的“烟囱效应”。
影响严寒地区气候主要因素是太阳辐射，建筑一般为多层，在建筑剖面设计中，利用热压通风，采用中庭和跃层通风形式，自然地形成室内空气的流动，营造出舒适凉爽的室内微气候环境。
3. 细部构造设计
根据严寒的气候特征，严寒地区细部构造设计以保温、防潮为设计策略原则。建筑细部构造设计主要是在满足其作为建筑的基本组成部分的要求之外，通过提高外墙及屋顶和外窗的保温性能，提高门窗气密性，以充分利用外部微气候条件，尽可能利用太阳能得热，可以有效地降低采暖能耗，来改善室内微环境。
3.1 太阳能与屋顶一体化。
严寒地区建筑屋面应与太阳能利用一体化，太阳能设施成为屋顶的一部分，形成有机的整体。建筑屋面有着优越的日照条件，无遮挡不受朝向影响，充分接收太阳辐射等特点，太阳能系统可以紧贴屋顶结果安装，减少风力的不利影响，而且集热器可替代保温隔热层遮挡屋面。
图5表示一种与建筑坡屋面组成一体的太阳能集热器，其特点是在做好防水处理的屋面上，铺设屋面与集热器共用的防渗漏的隔热保温层，在隔热保温层上房设置太阳能集热部件，集热器顶部设有复合采光保温盖板，可根据需要提供热水或热风。
3.2 保温可调节的外墙设计。
外墙按其保温层所在的位置分类，有单一保温外墙，外保温外墙，内保温外墙和夹芯保温外墙4种类型。结合外墙外保温的优点，严寒地区建筑采用外墙外保温方案较为科学。
在严寒地区公共建筑如果选用玻璃幕墙，“井一箱式”双层皮幕墙比较适合。“井一箱式”双层皮幕墙（图6），竖向设置了贯通层，吸收了太阳辐射的玻璃表面加热后升温，同时由于竖向的井相对较高，将导致“烟囱效应”加速双层皮空腔内空气的竖向流动。
3.3 外门窗设计。
严寒地区改善窗的保温性能，可采用双层窗或中空玻璃，增大热阻，减小气密性，减少窗玻的传热。对于窗户的框架，应（1）采用导热系数较小的框料，（2）采用导热系数小的材料截断金属框扇型材的的塑料、断桥处理过的金属框扇型材的热桥制成断桥式窗，效果很好。（3）利用框料内的空气腔室或利用空气层截断金属框扇的热桥。
3.4 南向封闭阳台。
住宅中南向封阳台连接主卧或起居为气候缓冲空间，对其利用太阳能设计冬季可以提高室内温度。阳台东西向设计为实墙，为了在视觉上产生通透感一般用玻璃与外界隔离，避免夏季西晒过热，需要在东西向考虑可调节的遮阳，如百叶窗。
3.5 适宜的选材。
因地制宜地选取适当的材料，在严寒地区建筑创作中，对建筑热湿环境设计极其重要。严寒地区建筑材料，以木材、生土、钢材、石材等一旦废弃可重复使用或还原于环境，为当地可再生及可循环材料，符合生态系统物质的多级循环原则，原材料的能耗就可以大幅度降低，资源消耗亦可减少，从而达到整体节约能源与资源的目的。随着经济技术的发展，可持续发展观念深入人心，建筑师开始尝试使用可生长的天然材料建造建筑的围护结构，节省不可再生的材料资源用土坯夯筑的生土建筑如内蒙古马文化博物馆，用草砖作为主体材料的房屋等。
在严寒地区建筑的主要空间局部选用调温材料和调湿材料，对调温材料的应用就像冬天我们穿上棉服，为了更好的保护膝盖我们又戴上护膝；目前我们用加湿器调节室内湿度，可是用加湿器需要耗电，而且只能加湿用途单一，如果应用调湿材料减少对不可再生能源的消耗，如同热胀冷缩的原理，温度高加湿温度低吸湿。
4. 结语
事物的目的是主体对客体的价值取向，代表事物的发展方向，明确建筑的目的才能对建筑过程中的取舍作出正确的判断［5］，所以严寒地区建筑创作中热湿环境设计应与严寒地区自然环境因素协调，与本地区地域文化融合，主要采用适宜技术对自然风和自然光的被动式应用，营造舒适、健康、高效的氛围。
参考文献
［1］ 《绿色建筑》教材编写组.绿色建筑［M］.北京:中国计划出版社.2008.
［2］ 马斌齐.调湿建筑材料调节室内湿环境的机理和评价指标研究［D］.西安建筑科技大，2007.
［3］ 高辉，何泉.太阳能利用与建筑的一体化设计［J］.华中建筑.2004.(1).
［4］ 江亿，林波荣，曾剑龙，朱颖心等编.住宅节能［M］.北京:中国建筑工业出版，2006.
［5］ 吕爱民.从自然气候到人工气候：对建筑目的的探讨［J］.新建筑2001（1）:56～58.
［文章编号］1006-7619（2011）11-10-131
【关键词】严寒地区；建筑；热湿环境；设计策略
Studies of Thermal and Wet Environment'sDesign of Architectural reation In Severe Cold Area
Li Li-juan1,Wang Yi-yuan2
(1.Inner Mongolia University of Technology School of Architecture Hohhot Inner Mongolia 010053；2.North China Electric Power University Beijing 100000)
【Abstract】Articles in severe cold area of natural environmental factors for the tone, to grasp the region of local culture, the use of appropriate technology, the use of natural light and wind, from the architecture external environmental planning, architecture body design and detailed structural design of three to discuss passive design of architectural thermal and wet environment in the area. In energy saving premise satisfy the demands of the people, rich architectural design strategy.
【Key words】Severe cold Area;Architecture;Thermal and wet environment;Design strategies
建筑的主要功能之一是调节好室内外环境，缓解由于过多得热和失热而带来的不舒适，让人满意地从事各项活动。建筑设计是为了营造一种氛围，即一种环境，从建筑热工来看，是一种热湿环境的适宜性、舒适性。建筑师的设计手法很大程度上，决定了建筑热湿环境的形成。在建筑规划设计阶段，就开始针对热湿环境问题进行设计研究，设计师才能真正地为人们创造一个生态的工作、生活环境。
1. 建筑外部环境规划
室外环境设计是室内环境设计的基础，营造舒适健康的室内热湿环境的策略，需要从建筑周围微气候出发。先从外部环境做起，合理的场地规划和建筑群布局可以改善局地环境的舒适性，提高其热舒适标准。
场地规划基本上是以建筑为核心，依次形成了建筑主体区、气候缓冲区、景观区、道路交通区。自然光和自然风通过层层区域接近建筑，左右着建筑的采光、通风，形体的选择、入口方位等。
1.1 场地道路流线选择。
分析场地四周环境的因素，基本确定了服务于建筑本体的道路流线，确定场地的主次入口。
严寒地区从采光、冬季得热和防辐射的角度来看，都是以建筑南向为最好，建筑尽可能的朝南，减少建筑东西向立面的布局，则建筑群体间组织交通流线时，规划较多的东西向道路最好，建筑布局最大限度的为东西走向。当路径为南北向时，道路两旁有利于获得阳光的建筑布置方式，则是将建筑物的侧面朝向街道布置；交通流线为东南西南向时，如果将建筑物转向正南方向也可以获得良好的日照条件。
1.2 建筑群组合。
初步对场地进行分区，确定建筑主体区，依据任务书，大体确定建筑群布局方式、建筑的体量，即在场地中所占的范围相继产生。
“用”局地自然光和自然风，“防”不利天气，选择合理的建筑群体布局形式。适合严寒地区建筑布局，选择半封闭周边错列式紧凑布局。这种建筑群体组合较丰富，建筑之间易于形成半封闭的院落空间，建筑布置的紧凑，将最大可能的减少冬季热损失及夏季从外界环境纳入的热量，将带来比较舒适的建筑外部热环境。
从运用自然光来看，这种布局的建筑朝向选择较为自由，有利于建筑争取日照。建筑与建筑之间的相互位置，便于能最大限度地利用自然光源进行被动式太阳能采暖，能够使独立系统的太阳能利用与住区集中系统的太阳能利用结合一起的，如德国汉堡伯拉姆费尔的生态村（图1）的太阳能供热，采用了分户集热、集中供暖的方式。
从通风来看，比较有利于建筑的通风，减少寒冷干燥的冬季建筑热量散失，降低风速，建筑群内部出现风速较缓的涡流区，增加建筑群与风的接触面，可以形成更多正压区，利用风压形成穿堂风，更好的将风引向建筑内部。在风的路径上留出开口，便于风能够穿过院落。半围合方式在风向开敞形成院落里的高压区，如丹麦费格桑住宅小区（图2）的布局就是建筑半围合，朝南开口，对于南来的气流，有利于在围合空间中形成高压区，促进通风。
1.3 气候缓冲区设计。
建筑外部气候缓冲区，处于主体建筑与外部环境之间，距建筑2～5m之间的过渡空间，融和室内外效果。在一定程度上，气候缓冲区减弱建筑外部环境各种极端气候条件的影响，为建筑系统提供良好的微气候环境。
不同地域有其适合当地的气候缓冲区，在严寒地区，强的太阳辐射和春秋风速大是外部环境的两大压力，气候缓冲空间就是缓解强辐射和大风，调节阳光、风力，减小建筑与外界的热交换，达到保温的目的，使得建筑内外空间之间形成连续自然过渡，并且还可以优化室外空间效果，软化建筑内外联系。严寒地区建筑风格以封闭或半封闭为主，庭院空间、檐下回廊，绿化隔离带等为进出建筑提供遮蔽，在建筑周边设置封闭式、半封闭式、三明治式等外部气候缓冲空间，可以将从内部的静风区从容过渡到与自然的交流，为居于室内的人们提供享受户外生活、亲近自然的机会。
1.4 景观区设计。
（1）绿化。
建筑室外绿化设计可以改善热环境，起到夏季导风，冬季防风的作用。绿化方式是“树木+草坪（灌木）”点线面结合的方式，每100m2绿地不少于3株乔木。对于严寒地区的住宅区，由于冬季盛行风基本是西北风或者北风，因此可以通过在建筑北面设计“乔灌结合”的绿化形式，灌木的高度保持在1m左右为宜，选择高大常绿的乔木。灌木在乔木之北，乔木在灌木和建筑之间，这样来营造适宜的风环境，同时减轻最北边建筑前后压差过大和建筑迎面风速过大的问题。
植物配置把握适地适树的原则，植物具有不同的生态习惯，地区不同适合本土环境的植物不同，选择本土物种能帮助维护和节约水资源，利于保持生物多样性和土壤稳固。比如适合呼和浩特的防风树种有柳、侧柏、榆树、槐、龙柏、夹竹桃、樱桃等。
（2）铺地饰面。
在严寒地区室外景观规划设计时，半开敞空间内地面铺饰选择硬质与软质两种组成模式。譬如，在建筑南向，应用透水性铺砖路面，即便是中午树荫较小时，也可以起到降低、削弱地面长波辐射及短波反射作用，增加雨水下渗量，一定程度上改善室外热环境质量；应用植草砖地面来降低下垫面温度，由于草坪的遮挡作用和水分蒸发作用，还可以有效缓解了地面温度的升高。另外，生土具有良好的吸水性能，天然的土色，不易产生眩光的特点，在景区中留出一定的原生地面。
2. 建筑本体设计
2.1 平面设计。
（1）形式。
由于建筑平面形式与建筑围护结构散热和太阳辐射得热直接有关，因此对严寒地区的建筑平面选择，一是尽量节省外围护结构面积，二是使建筑物能充分争取冬季太阳辐射得热。正南向建筑其长宽比愈大，太阳辐射得热愈多，有关资料表明若以长宽比为1：1的正方形建筑太阳辐射得热为1，则长宽比为5：1时其太阳辐射得热可达1.87。
严寒地区冬季历时长，夏季干热期短，总的来说考虑冬季保温，选择风覆盖面积小的平面形式，建筑平面形式向左或右偏15°～30°利用太阳能较好，依据麦克哈格的千层饼模式，则选取向左或右偏15°～30°的建筑平面形式。
（2）功能。
严寒地区建筑在功能分区上可分为主要空间、辅助空间和气候缓冲空间等，将主要空间设置于采集自然能源较多的区域，如居住建筑的起居、卧室；辅助空间设置于较易散失能源的区域，如居住建筑的卫生间和厨房；气候缓冲空间，是对平面空间进行热环境分区，作为建筑与室外环境的过渡，以保证主要使用房间能保持较恒定的温度。住宅中的阳台或阳光间、储藏间以及交通空间均可作为气候缓冲空间。
在南向与主要空间联系紧密的地方有效的综合附加日光间采暖方式、暖廊式日光间、抱合式日光间等三种阳光间形式，布置气候缓冲空间，建筑物形成组合式的太阳房，使其本身成为一个利用太阳能的系统。在阳光间中布置足够的蓄热体，如地面和内墙。由于热容量大而导热较小的材料能够蓄积和散失更多的热量，因此太阳辐射能得到更好的贮存和散失，提高室温。
对于主要空间又可分为冬季和夏季空间，冬季卧室、厅能防止冬季寒冷，满足当地人们需要，同样夏季卧室、厅又能自然通风形成一个宜居空间。
（3）开口位置。
建筑开口位置一方面是满足建筑的采光，有效的获取日照，使建筑获得更多的太阳辐射，主要空间的开口位置设置在南向，减少西、北向的开口。另一方面是建筑运用自然风，需要建筑开口应尽量分别处于正、负压区，能使建筑的两面以上的开口部位自然地进行大量地换气。如果处于同一个区的进出风口的压力差增大，并尽量使气流穿过房间的中部，减少室内涡流区，使气流以更大的风速穿越尽量多的空间。
图3表示建筑开口相对、错位、相邻较远，相邻较近等位置对室内气流流畅的影响。保持良好的室内通风应该尽量使开口靠近对角线上，以形成穿越房间的气流，减小涡流区。开口宽度为开间宽度的1/3～2/3，开口的大小为地板面积的15%～25%时，室内通风效果较好。
图3 开口位置与气流示意图
图4 妹岛和世的VillaintheForest
2.2 立面设计。
（1）体形。
建筑体形设计综合考虑建筑功能、造型与节能的要求，建筑外表面积尽可能的减小，南立面尽量扩大，被动式利用太阳能。一般地说，严寒地区建筑在满足冬季保温的要求下，选择体形简洁、体型系数小、南北向立面较长的建筑体形。
（2）洞口。
在严寒地区，由于从窗进入的太阳辐射热，一般情况下不足以抵消从窗户散失的热量，因此必需尽量减少开窗面积，并增大墙体保温；当窗户小到一定程度时，太阳辐射得热的因素就相对减少，而体形系数的影响就相对加大，这时房屋建成圆形或方形就比较有利。在满足通风采光的要求的基础上，减少北向、西向等不利朝向的墙面面积以及窗墙面积比。
南向洞口的大小还直接影响着室内构件（内墙、地板、家具）的蓄热，当阳光通过洞口进入房间，室内构件吸热将热量存储，如果室温低于构件表面温度时，室内构件将成为低温辐射体向室内辐射热量，可以达到房间的采暖。严寒地区在过渡季节利用这种方式使房间形成能量收集、储存、分配的系统，增热减湿满足舒适。例如日本妹岛和世的VillaintheForest利用大面玻璃直接得热采暖（图4）。
2.3 剖面设计。
在严寒地区，建筑的剖面设计主要是在合理组织功能的基础上，利用自然风组织建筑内部空间，形成自然通风。自然通风分为风压和热压通风两种，热压通风即平常所说的“烟囱效应”。
影响严寒地区气候主要因素是太阳辐射，建筑一般为多层，在建筑剖面设计中，利用热压通风，采用中庭和跃层通风形式，自然地形成室内空气的流动，营造出舒适凉爽的室内微气候环境。
3. 细部构造设计
根据严寒的气候特征，严寒地区细部构造设计以保温、防潮为设计策略原则。建筑细部构造设计主要是在满足其作为建筑的基本组成部分的要求之外，通过提高外墙及屋顶和外窗的保温性能，提高门窗气密性，以充分利用外部微气候条件，尽可能利用太阳能得热，可以有效地降低采暖能耗，来改善室内微环境。
3.1 太阳能与屋顶一体化。
严寒地区建筑屋面应与太阳能利用一体化，太阳能设施成为屋顶的一部分，形成有机的整体。建筑屋面有着优越的日照条件，无遮挡不受朝向影响，充分接收太阳辐射等特点，太阳能系统可以紧贴屋顶结果安装，减少风力的不利影响，而且集热器可替代保温隔热层遮挡屋面。
图5表示一种与建筑坡屋面组成一体的太阳能集热器，其特点是在做好防水处理的屋面上，铺设屋面与集热器共用的防渗漏的隔热保温层，在隔热保温层上房设置太阳能集热部件，集热器顶部设有复合采光保温盖板，可根据需要提供热水或热风。
3.2 保温可调节的外墙设计。
外墙按其保温层所在的位置分类，有单一保温外墙，外保温外墙，内保温外墙和夹芯保温外墙4种类型。结合外墙外保温的优点，严寒地区建筑采用外墙外保温方案较为科学。
在严寒地区公共建筑如果选用玻璃幕墙，“井一箱式”双层皮幕墙比较适合。“井一箱式”双层皮幕墙（图6），竖向设置了贯通层，吸收了太阳辐射的玻璃表面加热后升温，同时由于竖向的井相对较高，将导致“烟囱效应”加速双层皮空腔内空气的竖向流动。
3.3 外门窗设计。
严寒地区改善窗的保温性能，可采用双层窗或中空玻璃，增大热阻，减小气密性，减少窗玻的传热。对于窗户的框架，应（1）采用导热系数较小的框料，（2）采用导热系数小的材料截断金属框扇型材的的塑料、断桥处理过的金属框扇型材的热桥制成断桥式窗，效果很好。（3）利用框料内的空气腔室或利用空气层截断金属框扇的热桥。
3.4 南向封闭阳台。
住宅中南向封阳台连接主卧或起居为气候缓冲空间，对其利用太阳能设计冬季可以提高室内温度。阳台东西向设计为实墙，为了在视觉上产生通透感一般用玻璃与外界隔离，避免夏季西晒过热，需要在东西向考虑可调节的遮阳，如百叶窗。
3.5 适宜的选材。
因地制宜地选取适当的材料，在严寒地区建筑创作中，对建筑热湿环境设计极其重要。严寒地区建筑材料，以木材、生土、钢材、石材等一旦废弃可重复使用或还原于环境，为当地可再生及可循环材料，符合生态系统物质的多级循环原则，原材料的能耗就可以大幅度降低，资源消耗亦可减少，从而达到整体节约能源与资源的目的。随着经济技术的发展，可持续发展观念深入人心，建筑师开始尝试使用可生长的天然材料建造建筑的围护结构，节省不可再生的材料资源用土坯夯筑的生土建筑如内蒙古马文化博物馆，用草砖作为主体材料的房屋等。
在严寒地区建筑的主要空间局部选用调温材料和调湿材料，对调温材料的应用就像冬天我们穿上棉服，为了更好的保护膝盖我们又戴上护膝；目前我们用加湿器调节室内湿度，可是用加湿器需要耗电，而且只能加湿用途单一，如果应用调湿材料减少对不可再生能源的消耗，如同热胀冷缩的原理，温度高加湿温度低吸湿。
4. 结语
事物的目的是主体对客体的价值取向，代表事物的发展方向，明确建筑的目的才能对建筑过程中的取舍作出正确的判断［5］，所以严寒地区建筑创作中热湿环境设计应与严寒地区自然环境因素协调，与本地区地域文化融合，主要采用适宜技术对自然风和自然光的被动式应用，营造舒适、健康、高效的氛围。
参考文献
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［2］ 马斌齐.调湿建筑材料调节室内湿环境的机理和评价指标研究［D］.西安建筑科技大，2007.
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［5］ 吕爱民.从自然气候到人工气候：对建筑目的的探讨［J］.新建筑2001（1）:56～58.
［文章编号］1006-7619（2011）11-10-131