原创 零碳达人立青 碳中和学习与实践 2023-09-24 07:59 发表于上海
在定居点开发的最初阶段开始时，人类接受了被动设计原则。被动设计原理的特点是利用自然界中的物理特性，例如太阳、风和自然物理定律，以产生廉价的能源成本、最小的维护要求和更高的舒适度。换句话说，建筑物的能源产生和节约不依赖于任何机械装置。 在这篇文章中，我们将重点关注热带气候的被动设计策略以及如何将它们以出色的方式融入建筑设计中。
什么是被动设计策略？
被动式设计策略是指一套建筑技术，用于减少建筑物对供暖、制冷和照明机械系统的依赖。这些策略旨在通过利用周围环境中的自然元素和资源来提高建筑物的能源效率。他们的基本理念是最大限度地提高舒适度并最大限度地减少建筑能源消耗。被动式建筑发展的关键是充分利用当地气候。被动设计方法根据建筑物的位置、周围地区的气候以及建筑材料的特性来利用建筑物的物理能源潜力。主要目标是提高建筑能源效率。被动设计策略是通过捕获结构中的新鲜空气来减小冷却系统尺寸的最佳选择。一般来说，被动设计策略会对初始项目成本产生影响。通过减少所需的热量和冷却量，可以降低主动设计方法的成本。热带气候中被动设计策略的重要性
被动设计策略是一种降低室内过热风险的方法，例如全年暴露在高温高湿环境下的温暖热带气候。通过结合建筑定向、遮阳、自然通风和热质量等被动设计技术，建筑物可以减少对机械冷却系统的依赖并提高能源效率。被动式设计策略还可以减少温度波动，改善室内空气质量，让家更舒适、更宜居。此外，它们还有可能减少能源消耗和建筑对环境的影响，例如温室气体排放。 热带气候特征及其对建筑设计的影响
热带气候全年降雨量大、湿度大、阳光充足。高温、高湿、强降雨、强烈的太阳辐射和热带风暴是它们的特征。这种情况不仅影响该地区居民的文化，还影响他们建造房屋和其他建筑物的方式。因此，针对热带气候设计的建筑必须注重提供遮阳以减少阳光直射，利用自然通风增加气流，结合热质量来调节室内温度，并使用防潮建筑材料以避免霉菌和潮湿问题。
小气候及其对建筑设计的影响
在设计采用被动设计策略的建筑时，了解场地的微气候至关重要。小气候是指特定地点的当地气候条件，如温度、湿度、风和太阳辐射等。在热带气候地区，微气候顾问可以确定并部署设计解决方案，以提高户外设备的弹性、功能和安全性。这是通过各种策略实现的，包括利用植被和遮阳篷优化建筑物的体积。小气候尺度可以是城乡村庄、社区、群体、街道、建筑物之间或建筑物内部缓冲空间的水平。设计师必须利用有益的小气候特征，同时减少不利的气候特征。例如，垂直于风向、两侧都有开口的浅层建筑将促进自然气流。如果位置正确，它将允许交叉通风并带来自然光。如果设计良好，就不需要机械通风、冷却设备和人工照明。
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热带气候的关键被动设计策略
1.建筑朝向
建筑物在位置和方向方面的正确朝向对于确定风型和阳光照射至关重要。将空间朝向风向排列可以有效通风，确保空气正常流通。然而，如果自然通风有限，最好将建筑物的短边朝向东部和西部方向，以利用太阳的方向。2.建筑形式
在热带气候下进行设计时，建议减少建筑物的深度，以尽量减少建筑物内对人工照明的需求。进一步建议建筑物应采用狭窄的形式，以帮助减少热量增益。此外，采用悬垂屋顶可以帮助保护开口和墙壁免受阳光照射，从而降低内部空间的表面温度并增加遮阳。3.通风
在热带气候下，如果已经有自然通风，则可能不需要外部通风机。实现这一目标的一种有效方法是通过烟囱通风，这有助于从内部排出热空气，同时将冷空气引入内部。4.门窗开口
热带气候下门窗开口的规划取决于形状、尺寸和位置。安装较高的窗户作为通风口，并确保所有开口都位于外墙上以进行交叉通风。建议采用小开口以避免建筑物内热量积聚，并建议采用朝西的玻璃窗。相反，应安装带有水平百叶窗的朝南玻璃，以控制进入建筑物的太阳光量。建议在北侧开设窗户，以获得漫射日光并减少辐射。窗户尺寸应根据预期用途、方向和所需遮阳进行仔细设计。垂直定位的可操作百叶窗是全天保持所需内部温度的适当解决方案。5.遮阳
遮阳对于减少热带气候地区的热量增益起着非常重要的作用。外部遮阳功能有助于在空间中仅留下必要的自然光。建筑物中越来越多地使用玻璃幕墙，导致缺乏最佳的遮阳效果，从而导致建筑物内吸热过多。6.采光
在采光充足的热带气候地区，设计空间时考虑热量增益和眩光非常重要。建议保持天花板窗户打开，以最大限度地增加进入房间的光线量，因为这样可以让自然光渗透进来，并且可以根据个人的喜好和舒适度进行调整。7.热质量
在热带气候设计的背景下，紧凑性和周长与面积比是既定的方法。紧凑的建筑和带有内部庭院的内向建筑有助于降低热量吸收。结合这两种方法可以为热带地区的大型城市结构带来体积冷却效果。总结
因此，热带地区的被动设计方法可以分为三个基本类别：热调节、自然采光和对热带气候的响应。设计师可以通过最大限度地利用百叶窗、平开窗或遮阳篷窗等开口以及空气井、植被、绿色屋顶、千斤顶屋顶、开口和减少空间之间的隔断来利用自然通风。结构的形状、形式以及与气候的关系都在被动设计策略中得到考虑，这些策略通常在设计过程的早期就决定了。在设计过程中的任何时候，有时甚至在结构完成后，它可能只不过是围护结构隔热或外部遮阳。“被动式设计策略”一词描述了建筑物对被动系统的运营依赖，例如采光和自然通风。当涉及到采用被动设计策略的建筑设计时，从设计过程的一开始就需要进行大量的准备。可以使用能源和环境建模来预测和量化建筑物设计在各种环境条件下的性能。在过去的几年里，建筑分析技术经历了重大的技术发展。
