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| 編輯推薦： |
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建筑的次要空间一般不被重视，而它具有缓冲气候的潜力，从这一独特视角探讨建筑布局设计的科学规律。人民生活水平不断提高，建筑微气候的重要性越来越凸显。
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| 內容簡介： |
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建筑次要空间一般不被重视，而恰当的布局能发挥它的热缓冲潜力。本书尝试从这一独特视角出发，提出一种面向气候的建筑内部布局设计思路——空间层级布局，这是一种符合我国国情的节能增效途径。本书归纳了主次空间的常规布局类型，依据提升型和重构型两类思路提出空间层级优化的原型。同时还结合案例说明了这种优化模式在建筑布局设计中的可行性，并进一步细化了子类型和具体手法，使之具备较广的适用性。
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| 關於作者： |
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陈晓扬 东南大学建筑学院副教授、建筑设计及其理论专业博士、国家一级注册建筑师，从事建筑设计教学及实践，主要研究方向为建筑设计及其理论、绿色建筑等。蔡苗苗 东南大学建筑学院硕士毕业，现就职于金地集团华中区域郑州地产公司。
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| 目錄：
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1 一种面向气候的设计思路 001
1.1 建筑的气候设计观 002
1.2 气候缓冲与空间设计 014
1.3 一种空间层级的设计思路 024
2 空间层级布局的类型 029
2.1 主次空间布局的层级类型 030
2.2 空间层级的热缓冲性能初步分析 040
3 空间层级类型的热缓冲性能 043
3.1 核心式空间层级 044
3.2 内廊式空间层级 049
3.3 外廊式空间层级 054
3.4 南北式空间层级 062
3.5 围绕式空间层级 066
3.6 垂直式空间层级 069
4 基于热缓冲的空间层级模式 075
4.1 基于热缓冲的空间层级原型 076
4.2 两种优化思路的可行性 090
4.3 提升型优化 104
4.4 重构型优化 117
5 空间层级优化子模式 127
5.1 附加热缓冲腔体 128
5.2 嵌入热缓冲腔体 139
5.3 次要空间布局调整 151
5.4 圈层式空间层级 156
5.5 内嵌式空间层级 164
5.6 垂直式空间层级 171
6 结语 183
参考文献 188
图片来源 192
附 录 193
彩 图 211
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| 內容試閱：
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能源危机的警示能源危机在全球范围内已不是新鲜事。202年夏季以来，能源供给不足叠加高温天气，欧洲电价创新高，交易的次年法国电价达到了7.73元/千瓦时，德国突破6.84元/千瓦时，高电价直接导致高通胀和社会不稳定。50年前和2022年西方能源危机的直接导火索都是国家或组织之间的博弈冲突。20世纪70年代的能源危机是因为欧佩克国家的石油减产和石油出口禁令，本次危机缘于俄欧冲突。它看起来是国家或组织之间的博弈引起的，但是究其根本，资源有限本身才是核心原因。据欧盟能源机构预测，石化能源将在21 世纪内开采殆尽，石油需求在2020―2030年达到峰值。有限的资源在全球进行分配，加上国家实体之间的壁垒，供给不足不是偶然现象，以后或许会频发并导致更深刻的危机。当然，能源危机也给人们带来了反思和改变，自20世纪70年代石油危机爆发以来，欧洲大力发展清洁能源，并直接推进了《京都议定书》的签订和巴黎气候峰会等事件，达成了节能减碳的全球共识。从我国情况来看似乎是另一番情景，由于近年来能源供应的平稳和电网技术的支撑，电价一直维持在低位。这对于制造业大国维持竞争力至关重要，但也导致人们的能源危机意识并不强烈，节能动力不足。我国电力消费总量巨大并呈台阶式增长（图1-1），电力供给快速增长有难度，2021和2022年的多地拉闸限电就敲响了警钟。在发展快车道上的我国对电力的需求只会越来越大，现有的能源消费结构需进一步优化，节能降耗也相当紧迫。回头来看，21 世纪初开始大力发展清洁能源的策略起到了积极作用，截至2020年，清洁能源消费的占比达到了24.4%（图1-2）。但还需看到，煤电的消费占比依然达到56.5%，而且较长时间内，它都将是我国主要依赖的能源，这给节能减排带来了巨大挑战。另外我国单位GDP能耗、人均能耗分别为世界平均水平的1.4和1.44倍[1]，所以需要加大新能源的供给，而更为重要的是当前需要注重能源消费环节，全面推行能源节约和提效。即使大力发展清洁能源， 如果不在有效节能上下功夫，远期供需矛盾也难以化解。况且，清洁能源生产的原材料供应也是有限的，而且我国部分材料还受制于人。锂、镍、钴、锰、稀土等重要生产材料的全球储量都有限度。以新能源汽车为例，全球可开采锂资源约为1350万吨，按目前技术来估算，平均每辆电动车消耗约7.5 kg 锂2，全球锂资源只能支撑制造约18 亿辆锂电池电动车。重大能源技术的提升都不是持续发生的，而是脉冲式的，在重大技术革新发生之前，需求的爆发式增长都不可持续。我国尚未爆发大规模能源危机，但是从需求增长的趋势看，不可不防。所以无论从长远发展还是从能源安全的角度来看，节能提效始终都是极为重要的。在节能方面，建筑领域任重道远。2019 年全国建筑全过程能耗总量为22.33亿吨标煤，占全国能源消费总量的45.8%，碳排放占比达50.6%[2]。随着我国居住条件的改善，用电量还在快速增长。空调普及率越来越高，居住环境越来越精致舒适。生活也越来越便利，坐在家中就可调用诸多的电器，还能调配大量的资源，遥控视线范围之外的货品和物流。但在这样未来化的场景中，各种智能设备带来的超级便利都需要巨大的电力增量支撑。它包含的不单是手机等智能设备的耗能，更多的是经由它们发出的一道道资源调动指令所带来的耗能。然而坏消息是一定技术条件下的电力增量都有极限，关键性的清洁能源技术如氢能源和可控核聚变应用都还未成形。从以往新技术应用趋势看，新技术投入大范围使用要经历研发、试用和产业化等一系列环节，更不用说突破性的新技术还在研发的路上。无论是因为受制于能源紧张，还是要顺应将来的技术发展，建筑的未来趋势都是，一方面建筑可成为产生清洁能源的供给端，另一方面又要成为利用清洁能源的使用端，以节能降耗。对于建筑作为清洁能源的供给端，光伏建筑一体化（BIPV）和分布式风能发电为建筑设计提供了方向。越来越多的房屋业主注意到了BIPV 在节电和投资回报上的吸引力，产品应用逐渐被常规化。因为国内光伏产业的大力发展，目前光伏发电越来越具有经济效益，而且BIPV 又进一步减少了远距离输电的成本。2022 年6 月我国发布的《城乡建设领域碳达峰实施方案》提出，到2025年新建公共机构建筑、厂房屋顶光伏覆盖率力争达到50%[3]。它在技术上主要依赖光电转化的效率提升，建筑设计领域只是配合其一体化安装，这对建筑表皮设计具有指导意义。对于建筑作为清洁能源的使用端，需要通过对建筑设计和机电设备的优化，争取利用环境中的自然能源。对于建筑设计领域来说，需要通过科学的设计达到节能降耗的目的。《城乡建设领域碳达峰实施方案》也提出，2030年前严寒和寒冷地区新建居住建筑本体要达到83% 的节能要求，其他区域要达到75%的节能要求。建筑设计中的布局、朝向、形体、围护结构等方面都是影响能耗的因素。如果低能耗或近零能耗房屋得以大量建设，这对降低社会总能耗的作用相当可观。在形体空间上进行科学设计是*经济的手段，也是节能的源头环节。
气候缓冲属于被动式设计或建筑气候学领域，与生物气候设计理论一脉相承。Victor Olgyay 首先提出了生物气候设计（bioclimatic design）的概念，David Pearson、布兰达·威尔、杨经文、查尔斯·柯里亚等都继续丰富了这一理论。杨经文分两个层面进行了归纳，“建筑因地方特定气候条件和季节变化而独特――温带的遮阳设计、寒带的紧凑形体、干热地区的蓄热体、湿热地区的充足通风。” “生物气候设计也指被动式设计……建筑朝向、材料选择、开口和遮阳让建筑理想地获得用以采光和得热的阳光，以及用以降温和通风的微风。”[8] 国外从20世纪50年代开始，已经进行了这方面的实践，积累了大量案例。但是也应看到，一些发达国家对建筑气候的标准设定往往过高，导致采取绿色技术的大量建筑其实不节能，对
此在案例学习中应审慎对待。
气候缓冲虽然是现代建筑中的重要概念，但在古代建筑中早已出现，并被广泛运用于建筑布局中，对建筑气候起到了一定的调节作用。如中国南方民居中大量存在的天井、冷巷、檐廊、架空层、骑楼灰空间等，均属于外部环境与内部房间之间的过渡空间（即热缓冲空间），通过自然通风组织、遮阳等方式，对内部空间的热环境起到了一定的缓冲调节作用，从而有效缓解了夏季潮湿闷热的气候环境。
国内近年来对建筑气候与节能越来越重视，出现了不少研究和实践者。宋晔皓较早在国内提出“生物气候缓冲层”的概念，它是指建筑与周围生态环境之间建立的缓冲区域，既可以防止室外恶劣气候对内部环境的影响，又可以对室内环境进行微气候调节[27]。他主张从聚落空间、建筑实体及建筑细部三个层次进行缓冲设计，部分理念体现在贵阳清控人居科技示范楼项目中（图1-17）。李钢提出了“建筑腔体”概念，建筑腔体即建筑采取适宜的空间体形、运用相应的技术措施，利用或辅助利用可再生能源来营造内部气候环境[28]。梅洪元结合寒冷地区的气候特点，对典型空间形态进行了优化策略总结[29]，并在寒地绿色生态示范建筑中体现。李保峰针对夏热冬冷地区气候特点，提出建筑表皮可变化设计的概念，以平衡夏季通风、隔热与冬季保温等各个季节的需求[30]。孟建民等在深圳信息职业技术学院科技楼设计中探讨了传统的“冷巷”空间在高层建筑中的应用策略[31]。
总的来说，生物气候设计的核心思想是：合理利用阳光、风、水、土壤和植物等环境资源，在规划、建筑空间、材料构造上采取措施，以实现良好微气候构建。建筑要实现减碳和节能的目的，首先要充分发挥被动式设计的潜力，而后再以主动式调节方法作为补充，而不是反向行之。赖特在1943 年设计的雅各布之家是早期现代建筑中运用被动式策略的典范（图1-18）。这个被称为“太阳能半圆形”的房屋北面是覆土坡，使其形体系数降低和免受冬季冷风吹袭。南面有大块窗户和厚重挑檐，这样冬季暖阳可照进屋内，而夏季阳光则被挑檐遮挡，南侧门窗较多又有利于通风。内部厚重的墙体和地板由于有较大热惯性而有利于保持室温。
善于应对干热气候的建筑师哈桑·法赛在埃及总统行宫的设计中，巧妙利用了风和水来调节室内气候，用传统的捕风塔引入气流，塔内设陶罐装置以加湿和冷却进入的空气（图1-19）[33]。气候缓冲在捕风塔的腔体内完成，该腔体和其他相连的腔体共同作用，实现预想的自然通风。查尔斯·柯里亚针对印度的气候特点，提出了“开敞空间”和“管式住宅”的概念。“开敞空间”强调庭院在建筑气候调节方面的重要性；“管式住宅”在住宅剖面设计中置入烟囱状的通风管道，利用“烟囱效应”将室内热空气排出，利用通风口将冷空气补充进室内空间，在加强室内通风的同时，也对室内进行了降温处理[34]。
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