Climate Adaptability Strategies in Residential Buildings

(Only in Chinese) Responding to the increasingly serious climate emergency

Project Specs

 

夏日到来,充足的阳光为人们注入了更多能量,也带来了炎热的烦恼。随着全球变暖愈演愈烈,不仅北极熊的生存环境岌岌可危,人类自身的生活条件也面临着严峻考验。似乎每一年的夏天都在不断刷新着高温记录,大都市的热岛效应更是让人苦不堪言。到了冬天,频繁的气候异常也在敲响警钟,不论是南方城市的突然飘雪,还是寒冷北方的反常暖冬,都传递出共同的信息:人类和环境的关系已变得更加紧张。

当气候问题日益严峻,人居环境的营造也不得不寻找新的出路。新的时代,富有责任感的建筑师们正在对紧急的气候状况作出积极回应。一方面,“以人为本”,打造舒适、便捷的居住空间是住宅设计的根本,另一方面,“对地球负责”,减少主动降温措施,通过被动节能策略优化住宅对气候的适应性,则是确保可持续发展的长远路线。

气候适应性设计简单来说就是充分利用自然气候资源,采用与之相适应的被动节能策略。当室内温度低于所要求舒适温度时,便增强建筑得热,当室内温度高于舒适温度时,则使建筑进行通风散热,从而使人居环境始终处于或尽可能接近于舒适区间。在以下精选的20个项目中,我们将从环境、材料与气候策略三方面入手,从防寒到隔热,来看看气候适应性策略具体如何体现在住宅设计中。

 

1.
以被动式策略为主导:旭辉零碳空间示范项目,北京 / 素朴建筑工作室

Adopting Passive Strategies: CIFI Demonstrative Project, China by SUP Atelier
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环境条件:寒冷气候
主要材料:木材玻璃

气候策略:项目通过可持续设计降低了运营能耗,营造出舒适环境,为中国北方寒冷地区的零能耗住宅树立了典范。
建筑体量经过推敲,可充分利用自然采光与过渡季的自然通风;北侧屋顶局部拔高为通风采光筒,侧墙底部设有门和通风窗,可以作为进风口,再利用顶部拔高的热压通风效应促进室内自然通风,鼓励使用者在天气较好时少用或不用空调;建筑外立面采用预制装配式碳化木表皮的双层表皮复合系统,木表皮与内墙之间形成一定厚度的空腔,起到夏季遮阳和冬季防风的作用,并通过上下百叶的开口促进了空腔内的自然通风;碳化木耐腐蚀易维护的特性亦可降低后续运营维护成本。

 

2.
5小时内建成的三居室住宅:南北错层的箱体预制实验住宅,西安 / OJO-OYO预制工坊

Assemble a Three-bedroom House in Five Hours: A Staggered House Prototype with Prefabricated Modular Construction System, China by OJO-OYO PreLab
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环境条件:寒冷气候,狭长场地
主要材料:饰面板木材松木胶合板铝合金金属窗

气候策略:西安属于寒冷地区,卧室需要考虑冬季时节的南向日照,设计师在南面以大玻璃作为气候边界,获得气候缓冲层,营造出温室效果。
住宅箱体形成错层空间有利于空气流动散热;箱体采用较大开口,以扩大视野并充分利用冬日阳光。

 

3.
与历史街区对话:高纬度的家,哈尔滨 / hyperSity建筑设计事务所
A dialogue with surrounding historic neighborhood: Home in High Latitude by hyperSity architects
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环境条件:寒冷气候,历史街区,周边高层遮挡
主要材料:金属玻璃

气候策略:项目被设计成一个包裹性很强的体量,可以从根本上解决房屋的稳固与耐寒问题。
建筑朝向并非正南正北,无法获得很好的阳光照射角度,因此新建筑的设计在房屋的正南方向切了一个三角形开口,可以保证整个房屋在冬日里至少有三个小时的日照时间;房屋主体由钛锌板包裹,屋顶与墙面的连续一体性有效得避免了冬天屋顶积雪,并减少业主将来的维护成本。

 

4.
传统蒙古包的演变:“漂亮的房子”之木兰围场 / 华都建筑

Evolution of the Traditional Yurt Building: “DREAM HOUSE” in Mulan Weichang by HDD
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环境条件:温带气候,充足日光
主要材料:石材木材玻璃

气候策略:建筑从原始蒙古包中汲取灵感,采用集中式布局,通过顶部天窗实现生态通风和良好采光。
围护结构采用三层low-e中空玻璃,具有良好的隔热效果;外加的木杆件搭接于主体结构之上,形成了外遮阳的同时也是建筑的重要造型组成;老木梁和藤条均取自于当地,确保了可持续发展的理念,将当地灵魂注入了建筑。

 

5.
同时容纳人类和其他生命形式:鹤冈住宅,东京 / Kiyoaki Takeda Architects
Holding Not Only People But Also Other Life Forms: Tsuruoka house by Kiyoaki Takeda Architects
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环境条件:应对暴雨及其他潜在风险,滨河建筑
主要材料:泥土木材生态绿植

气候策略:鹤冈住宅将花园和房屋叠加在一个横断面内,使所有的楼层都作为“地面层”而存在,通过共享的居住场所来建立一种全新的共生关系。
建筑在土壤厚度最大的位置形成了洞穴一样的空间,在夏天,“洞穴”上方挑出的屋顶拱板可以遮阳挡雨,形成阴凉舒适的室内环境;在冬天,地暖通过核心层使土壤变得温热,缓解了冬日的寒冷;房屋自下而上形成了多个层级的“微型森林”,利用植物的涵养性提高了抵御气候风险的能力。

 

6.
2013中国国际太阳能十项全能竞赛亚军:E-CONCAVE / SCUT
The Second Place of Solar Decathlon China 2013: E-CONCAVE / SCUT
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环境条件:潮湿环境,高温天气
主要材料:木材

气候策略:绿色凹宅是一个生态的、可持续的居住空间,旨在提倡减少房屋对能源的消耗,为一种更加健康,更加自然的生活方式树立典范。
靠墙设置的服务带具有优异的保温隔热能力,有助于降低能耗;中庭是住宅中有效节能的被动式设施,可作为暖房在白天蓄热,在夜晚释放,中庭内的水池还能够在炎热夏季形成穿堂风效果;室外的甲板空间布置了线性格栅,可在炎炎夏日形成更多的阴影区。

 

7.
在庭院中自由栖息
Aquas Perma Solar Firma生态住宅,澳大利亚/ CplusC Architectural Workshop
Free Life in the Courtyard: Aquas Perma Solar Firma By CplusC Architectural Workshop
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环境条件:温和气候,充足日光
主要材料:胶合板玻璃

气候策略:项目将尖端建筑技术和绿色健康的生活方式紧密结合,将辅助设施的使用降至最低,力图实现住宅自身的循环利用。
中心庭院有利于室内外空气流通,可以保证充足光照;庭院同时作为集鱼塘和小型蔬菜种植园于一体的共生系统,有机废料可用于饲养家禽和蚯蚓农场,形成了完整的生态循环;洗手间,洗衣房和植物灌溉的中水设施与地下雨水储蓄设施共同组成了水循环系统;此外,住宅还配备了可利用太阳能的玻璃输水管,以及可以满足日常用电的光伏发电系统。

 

8.
有机的微型建筑:Y舍树屋,洛阳 / OJO-OYO预制工坊
A Micro House Embedded in Forest: Y Bungalow, China by OJO-OYO PreLab
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环境条件:山地树林,潮湿气候
主要材料:木材金属混凝土

气候策略:Y舍树屋将场所、形态、结构、空间、功能、家具等设计要素连接为一个有机的整体。
抬高的树屋可避免潮湿环境的侵蚀,地板表面材料为耐腐蚀的PVC材料,可应对极端条件下的山林潮湿微气候;树屋采用回收的旧木条作为表皮,提高了材料利用的效率。

 

9.
与大自然连结:树屋之间·盒里盒外,台湾 / SOAR Design
Connecting with nature: Life in Tree House by SOAR Design
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环境条件:热带气候
主要材料:木材混凝土

气候策略:设计从原始又迷人的住居方式中汲取灵感,旨在创造出一个接近树屋自然居住状态的空间。
缝隙(Gap)的营造使光与空气能够自由地在整体空间中流动,创造出更舒适的微气候与物理环境;沿立面展开的户外甲板构成了线性的花园,促进了自然与室内的双向渗透。

 

10.
重构岭南传统合院:叠园宅,广州 / 源计划
Reinventing Out of the Traditional Courtyard Prototype: Veranda Courthouse, China by O-office Architects
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环境条件:潮湿环境,高温天气,倾斜山坡
主要材料:木材混凝土

气候策略:叠园宅在现代环境中“再现”了岭南传统住宅的形制,继承了南方宅院顺应地形、适应气候的空间特点。
建筑顺应坡地地势,通过连廊与庭院构成了一系列错落有致的流动空间,开敞的布局有利于南方地区的通风与采光;庭院与水池分散布置,在大面积的整体住宅中形成了一系列舒适的“微气候”区域。

 

11.
客家吊脚楼的现代演绎:竹别墅,广东 / C&C Design
Modern Interpretation of Hakka House: Bamboo Villa by C&C Design
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环境条件:森林环境,湿热气候
主要材料:竹木

气候策略:竹别墅从客家民居建筑中吸取灵感,采用前半部吊脚楼与后半部天井院落相结合的空间布局,营造出干湿分区的舒适空间。
吊脚楼顺应地形依山而建,抬高的构造有利于防潮防虫,祛湿通风;此外,竹子、土墙等生态材料的运用体现出生态环保的理念。

 

12.
“大隐于市”:广州历史街区内一栋极小住宅的改造,广东 / URBANUS都市实践
Serene Residence in a Bustling City: The Renovation of a Little House in a Historical Neighborhood of Guangzhou, China by URBANUS
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环境条件:高密度街区,潮湿环境,高温天气
主要材料:饰面板石材木材金属陶瓷涂料玻璃

气候策略:改造方案将小、挤、暗、与邻屋对视、热工性能差,结构隐患等弊端一一攻克,在极小的空间内重新组织出舒适的居住空间。
用雕镂的方法使建筑内部上下贯通,将封闭的房间打开,促进了空气与人的流动;顶层露台增加舒适性,引入天光,使明暗开合有度;南北两侧外墙上特殊的采光斗可将天光引入底层,在高密度环境中争取到良好的自然光照。

 

13.
27平方米场地上的垂直空间:49号住宅,广州 / 氹边建筑工作室
A Vertical Space on a 27 Square Metres Site: HOUSE 49, China by Atelier Waterside
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环境条件:高密度街区,潮湿环境,高温天气
主要材料:石材水磨石混凝土墙面处理涂料玻璃

气候策略:建筑师在极为有限的场地内建造了一栋可以抵抗炎热、潮湿的住宅,使人在房屋的庇护下与阳光、风、雨水、植物更亲密地相处。
相对封闭的住宅内部前后分别布置了庭院与天井,形成了流动的半户外空间,既有利于采光通风也为住户提供了视觉上的私密;百叶窗与可开启的天窗可以调节室内小气候,应对外部变化。

 

14.
越秀区知名城中村改造:村城-万科五羊泊寓PORT,广州 / 间筑设计

Renovation of a Well-known Urban Village in Yuexiu District: The Village – Vanke Port Apartment, China by TEAM_BLDG
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环境条件:高密度街区,高温天气,阳光辐射
主要材料:石材水磨石金属金属面板穿孔板铝板

气候策略:项目在城中村环境中对长租公寓进行了内与外的改造,通过轻盈立面与开敞中庭提高了居住舒适性。
半透的白色铝板覆盖层具有遮阳作用,可减少热辐射,立面的凹凸有利于增加风速,带走热量;原有的违规搭建被清除整改,中庭的开敞度和舒适性大幅提升,使大体量的公寓得以自由呼吸。

 

15. 
在热带雨林中搭建预制住宅:环境友好型小屋,哥斯达黎加 / A-01 

Prefabricated House in the Rainforest: No Footprint House by A-01
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环境条件:高温天气,阳光直射,雨水侵蚀,茂密景观
主要材料:木材百叶窗

气候策略:环境友好型小屋力求在环境、经济、社会和空间性能等方面达到平衡,实现全面的可持续性。
房屋采用集中式布局,可提高效率、节约能源;倾斜的外立面根据日照角度推敲而来,有效减少了阳光和降水的直接影响;外墙门板可灵活打开或关闭,调节视线、增加或减少空气流动;建筑立面上层的木质百叶保持永久开放,可确保通风顺畅。

 

16.
一座花园,一座农场,一座住宅:盆栽屋,吉隆坡 / Formzero
A Garden, Farm and House: Planter Box House by Formzero
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环境条件:潮湿环境,高温天气,阳光直射
主要材料:竹子混凝土绿植玻璃

气候策略:盆栽屋的外立面上布满了阶梯式层叠的混凝土种植箱,构成了一座低能耗的、被40余种可食用植被包围的房屋,重新定义了热带地区的现代住宅。
层叠的种植箱形成凹凸立面,加速了风的流动;茂密的植物布满外立面,有效过滤了阳光辐射,宽敞的阳台也保证了内部房间的舒适度;混凝土种植箱不仅可以吸收与保存雨水,还能够作为灌溉水池蓄能散热;中央梯井上方设有天窗,满足了大进深房屋内部通风采光的需求。

 

17.
0.9米混凝土格架构成保护壳:热带爽屋,马来西亚 / WHBC Architects
Concrete with a Depth of 900mm as the Shell: House, Tropical Box, Kuala Lumpur, Malaysia / WHBC Architects
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环境条件:坡地地形,潮湿环境,高温天气,阳光辐射,坡地,雨水侵蚀,茂密景观
主要材料:混凝土

气候策略:热带爽屋以混凝土格架包裹住整栋建筑,外表皮厚度可达0.9米,完美阻隔阳光的同时也允许漫反射光线进入室内。
建筑顺应坡地地形,通过高架结构将主体抬起,将使用层置于同一平面上,有效防止潮湿和害虫侵扰;生活空间与大面积的泳池紧密衔接,面向森林敞开,既可饱览葱郁景观,又有利于维持凉爽湿润的微环境。

 

18.
遵循印度风水学的设计:Chhavi沙漠住宅,印度 / Abraham John Architects
Design according to Vastu:Chhavi Desert House by Abraham John Architects
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环境条件:高温天气,阳光直射,有限场地
材料:石材金属石膏木地板玻璃

主要策略:建筑布局遵循印度风水学,因地制宜,将垂直交通核和开放中庭植入了有限的场地。
镂空板饰面不仅将印度传统的jalis融入现代设计,还有效地减少了进入室内的热量,避免窗户眩光;入口水池与绿植搭配构成景观花园,也形成了良好的微气候;卧室配备小庭院空间,将阳光与风引入室内。

 

19.
三层立面,层层隔热:陶瓷住宅,越南 / 武重义建筑事务所
Three-Layer Ventilation System for Cooling: Bat Trang House, Vietnam by VTN Architects
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环境条件:高密度街区,高温天气,阳光辐射
主要材料:陶瓷砖石玻璃

气候策略:武重义建筑事务所延续了当地传统民居代代相传的气候性策略,在高密度的城镇环境中设计了一栋便利舒适的现代化住宅。
陶瓷砖为建筑增加了一层网格外壳,大大小小的窗口收放自如,促进了空气在整栋房屋内的循环;外壳内侧,屋顶茂密的植物可再次过滤进入室内的光线;在炎热的夏季,“陶瓷砖立面”、“绿色植被”、“门窗”这三层立面使室内无需空调也能保持“绝对凉爽”; 此外,太阳能电池板和雨水收集器也体现着可持续设计的策略。

 

20.
3个75%的生态设计观点:莫干山裸心小馆 – 生态营造技术 / 晓辉设计工作室

Three 75%” Ecological Design Idea: Naked Gallery – Ecological Creation Technology By Xiaohui Design Studio
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环境条件:临湖场地,潮湿天气
主要材料:石材竹木夯土

气候策略:莫干山裸心小馆以传统材料与现代废弃材料的共存来解读生态理念。
石头和夯土材料就地取材,解决了建设时的泥土处理问题,形成了“取之于土,归之于土”的生态循环;以废弃材料制作建筑模板,实现了资源的高效循环利用,减少垃圾产生;竹结构屋架发挥了竹子自身轻盈、耐腐性强的特性,可有效抵御潮湿天气的不良影响。

 

21.
灾后可持续性生态住宅:金台村重建项目,四川 / 城村架构
An Environmentally Sustainable Model for Earthquake Reconstruction: Jintai Village Reconstruction By Rural Urban Framework
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环境条件:灾后重建,山体滑坡,雨水侵蚀,有限场地,乡村景观
主要材料:砖石混凝土

气候策略:项目包含22栋房屋和一个社区中心,为震后重建提供了一个在社会、生态层面上都富可持续性的房屋原型。
建筑底层适当架空,可减轻潮湿地面对居住空间的不良影响;垂直的内庭院优化了室内采光和通风环境,并为雨水收集提供了通道;可种植屋顶不仅能够满足村民自给自足的需要,也在住宅上方形成了天然的保护层;水循环系统和固废处理系统可接入村内基础设施,为整个村庄的生态循环带来积极的意义。

 

22.
荷兰首批“主动式住宅”:蒙特福德小镇的排房改造 / 威卢克斯天窗

The First Active Houses in the Netherlands: Renovation of Houses in Montfoort / VELUX
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环境条件:亟待翻新的排屋,建筑面积有限
主要材料:天窗砖石玻璃

气候策略:住宅屋顶通过发电、供热和提供光源3种方式对太阳能加以利用,显著提高了空间舒适度。
住宅通过倾斜天窗吸收太阳辐射,对热量进行了有效利用;地板槽隙50cm下方处安装了外部保温材料,可确保地板底部供暖;阁楼上的三角墙可作为阳光放大器,使阳光从两侧射入到阁楼中,保证内部采光;改造中将隔热效果差的老旧铝框窗户替换成木框3层玻璃窗,减少了热辐射;楼梯井可作为热烟囱,保障房屋在夏季的通风。

 

23.
应对极端天气条件的范例:炎热城市中的经济适用房,尼日尔 / united4design
Offering a Solution for Scorching Environment: Niamey 2000 by united4design
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环境条件:高温天气,阳光辐射,有限预算
主要材料:砖石泥土

气候策略:项目在材料选择上坚定立场,通过使用未经烧制的泥土和被动冷却技术,在尼日尔灼热的天气下为居民提供荫蔽保护。
建筑师将住宅体块打散,使开放空间穿插其中,有利于自然风与光线的渗透;内庭布置遮阴棚,延伸了生活空间,并通过交叉通风带来的冷气实现降温;住宅之间预留狭窄的通风井,通过热烟囱效应保证了室内舒适度。

 

24.
将文化遗产与气候变化联系起来:
Sant Ferran社会保障住房,西班牙 / IBAVI
Talking about Heritage and Climate Change: Life Reusing Posidonia / 14 VPO Sant Ferran by IBAVI
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环境条件:高密度街区,文化遗产,有限预算,高温天气,阳光辐射
主要材料:石材木材砖石玻璃

气候策略:建筑立面安装缆绳,可供落叶植物生长攀援;以当地海草制成创新隔热墙,大大提高了热工性能,并有效控制了预算;所有的窗户均采用低辐射玻璃,隔绝辐射;室内木工和首层的百叶窗由回收的二手木门重制,通过再利用降低了成本;布局方面,两个临街立面向夏季风向打开,住宅单体双向开窗,房间呈Z字形布置,促进了交叉通风。

 

25.
世界首个全生土3D打印可持续住宅模型:TECLA生土住宅模型,意大利 / MC A建筑事务所

First 3D Printed Sustainable Housing Model Made of Entire Raw Earth: TECLA by Mario Cucinella Architects
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环境条件:应对大规模移民和自然灾害等住宅危机
主要材料:泥土木材玻璃3D打印

气候策略:TECLA生土住宅模型不仅从形式美学上给出了面向未来的解决方案,还将建筑形态与气候及纬度结合在一起进行了研究。
生土材料具有良好性能,回应了当地气候条件,可根据环境需求平衡隔热、保温和通风等功能;3D打印的单元能够在短短几天中便建造完成,经济高效;建筑的外形和选材经过仔细推敲,可减少材料的剩余与浪费。

 

小结:

气候适应性住宅的设计应从场地入手,综合分析环境条件,将多方面策略融为一体,最大化被动降温与保温性能,在环境、经济、社会等多重层面取得平衡。

建筑布局方面:建筑应顺应地形地貌,在潮湿多雨地区适当架空底层以避免雨水侵蚀。住宅平面建议结合庭院设置,将集中的体量分散交错排布,并预留热烟囱、风井等散热构造。立面角度与开窗应结合夏季风向和日照角度仔细推敲,以取得更好的通风采光效果。寒冷地区推荐采用集中式布局,减少散热面积,考虑结合日照通过保温玻璃围合温室。

散热构造方面:外立面可结合生态策略打造成独立系统,在居住空间外形成“保护罩”。立面上的“凹凸”将有利于增加风速,促进散热,还可通过安装百叶、格子窗、遮阳板等构件进一步降低热辐射。此外,绿化也是至关重要的生态策略,建议根据当地条件选择适宜植物品种,结合立面、屋顶、庭院进行布置。

保温构造方面:建筑立面可以考虑形成复合表皮系统,保留一定厚度的空腔,同时满足夏季遮阳和冬季防风防寒的需求。

材料选型方面:运用得当时,木材、混凝土、陶瓷与泥土等材料均可发挥良好性能,设计可根据当地条件进行选型,优先采用本土材料、生态材料和回收材料,以提高利用率、确保经济性。墙体和玻璃可通过创新手法进行探索,不断优化隔热、保温和防辐射的性能。

气候适应性住宅的设计还可以和水循环利用系统、太阳能系统以及固废处理系统等共同考虑,打造一体化的可持续性房屋,为环境带来持久而深远的积极影响。

 

欢迎大家在评论区补充更多气候适应性策略!

 

编辑:杨子遥

参考文献:
《适应气候变化的建筑:可持续设计指南》
朱颖, 程越. 浅谈气候因素在建筑设计中的融合[J]. 中华民居(下旬刊), 2014(2).

 

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