第5章 气候适应性设计
从生态可持续发展的角度讲，气候适应性设计对于任何建筑都是十分重要的。这是因为建筑能否充分利用可再生气候资源—太阳光、风、雨水等，能否有效地防治气候危害——过热、过冷等，从而降低其自身资源消耗，直接体现建筑本身的生态性，并与可持续发展的核心内容——资源利用、环境保护、生态需要密切相关。本章除了介绍一些必要的与气候相关的基本知识外，主要介绍建筑群体和建筑单体气候适应性设计策略，它们对于生态建筑的设计具有重要的实际意义。
5.1 建筑气候及其分类
5.1.1 建筑气候因素
(1)太阳辐射。
太阳辆射是建筑气候中最主要的气候要素。它是造成其他气候要素的主要原因，直接关系到太阳能在建筑中的被动式和主动式应用，对建筑的朝向、间距、采暖、降温、日照、遮阳有决定性作用，到达地球表面的太阳辐射大致为大气层外太阳辐射强度的一半左右。太阳辐射由直接辐射和散射辅射两部分组成(见图5-1)。由于大气层中各种气体对太阳辐射的吸收，使其波谱分布在大气层外和在地表面是不同的(见图5-2)。对于建筑的气候适应性设计而言，掌握太阳在天空中的运行规律是十分必要的。太阳在天空
中相对于某地的位置是用太阳的高度角h和方位角A来确定的。关于某地某天某时太阳的高度角和方位角的确定，请参阅附录A“棒影图与太阳轨迹图”。
(2)风速和风向。
风又分为全球性的大气环流和地方风，前者由地球自转以及地球表面受太阳辐射加热不均造成，后者由于局部地形或海陆分布造成。如果风随季节有明显规律变化称为季风，如果风主要从某一方向吹来，则称该方向的风为主导风。风速不仅决定风负荷大小，而且与通风的效果和人体热舒适有关。风向则影响建筑的位置、朝向、间距的确定。风速风向是用风玫瑰图来描述的。风玫瑰图有多种表示方法，一般以频率图表示，即以某一时段内各方位风向或风速累计次数占该时段总累计次数百分率表示。
图5-3示出了北京累年各向风向频率及其平均风速和最大风速玫瑰图。风玫瑰图也可以用某一时段内各方位风向或风速所占时间多少来表示，如图5-8(b)所示。从某地风玫瑰图，我们可以知道该地在某一时段的风向风速情况。
(3)空气的温度和湿度。
空气的温度表征空气的冷暖程度，其值与空气受地表的加热或冷却有关。地表通常在白天吸收太阳辐射温度升高加热空气，而夜间则受天空辐射冷却温度下降冷却空气。气温的变化是有日周期、年周期的，与地球自转和公转有关。对于建筑的气候适应性设计而言，气温的年变化更为重要。图5-4是北京地区年标准温度曲线图，包括月平均温度曲线、最高与最低温度月平均曲线。其中最高温度与最低温度之间的差值代表了气温在该月份的温度波动状况，可以大致反映出日温度的变化幅度。
空气湿度有绝对湿度和相对湿度之分。绝对湿度是指每立方米空气中含有水分的质量，单位是kg/m。当空气在某一温度下不能再容纳水分时，其绝对湿度称为饱和绝对湿度。相对湿度是指在同温同压下，空气本身的绝对湿度与其饱和绝对湿度之比值。
