武漢市氣候特征及氣候適應(yīng)性建筑

建筑物理上》課程調(diào)研報(bào)告（一）調(diào)研對(duì)象：武漢市氣候特征及氣候適應(yīng)性建筑學(xué)院：土木工程與建筑學(xué)院

摘要：本文從氣候分區(qū)角度分析了武漢市氣候特征，并比較了武漢市與同氣候區(qū)其他城市的氣候差異以及造成這種差異的原因，并且對(duì)本地的氣候適應(yīng)性的建筑進(jìn)行實(shí)地調(diào)查及整理，闡釋建筑師如何適應(yīng)當(dāng)?shù)貧夂?。關(guān)鍵詞：中國(guó)建筑氣候區(qū)劃分武漢氣候特征適應(yīng)氣候性建筑全國(guó)建筑熱工設(shè)計(jì)分區(qū)建筑熱工設(shè)計(jì)分區(qū)是根據(jù)建筑熱工設(shè)計(jì)的要求進(jìn)行氣候分區(qū)的，其最主要目的在于針對(duì)各個(gè)分區(qū)提出不同的的建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能要求，使建筑能更好的適應(yīng)各地氣候特征。劃分主要?dú)夂蛑笜?biāo)為空氣溫度，以最冷月（即1月）和最熱月（即7月）平均溫度作為分區(qū)主要指標(biāo)，以累年日平均溫度不大于5°C和不小于25C的天數(shù)作為輔助指標(biāo)，將全國(guó)劃分為5個(gè)區(qū)，即：嚴(yán)寒、寒冷、夏熱冬冷、夏熱冬暖和溫和區(qū)（見(jiàn)圖1）。武漢屬于圖1:全國(guó)建筑熱工設(shè)計(jì)分區(qū)圖（來(lái)自百度圖片）夏熱冬冷氣候區(qū)，并且是該氣候區(qū)的典型代表城市。中國(guó)建筑氣候區(qū)劃分我國(guó)幅員遼闊，地形復(fù)雜。由于地理緯度、地勢(shì)等條件的不同，各地氣候相差懸殊，因此，針對(duì)不同的氣候條件，各地建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)都有對(duì)應(yīng)不同的做圖3：夏熱冬冷地區(qū)的3個(gè)子氣候區(qū)劃分圖法。為了明確建筑和氣候兩者的科學(xué)關(guān)系，是各類建筑更能充分地利用和適應(yīng)氣候條件,做到因地制宜，我國(guó)《民用建筑設(shè)計(jì)通則》GB50352—2005,有把我國(guó)劃分為7個(gè)主氣候區(qū)，20個(gè)子氣候區(qū)（圖3：夏熱冬冷地區(qū)的3個(gè)子氣候區(qū)劃分圖其中，夏熱冬冷地區(qū)被劃分為3個(gè)小氣候區(qū)（見(jiàn)圖3）。從氣候分區(qū)角度分析武漢氣候特征武漢屬北亞熱帶季風(fēng)性濕潤(rùn)氣候，有雨量充沛、日照充足、夏季酷熱、冬圖2：中國(guó)建筑氣候區(qū)劃分圖（來(lái)自百度圖片）季寒冷的特點(diǎn)。一般年均氣溫15.8°C-17.5°C,—年中，1月平均氣溫最低，0.4°C；7、8月平均氣溫最高，28.7C。夏季極長(zhǎng)達(dá)135天，因武漢地處北緯30度，夏季正午太陽(yáng)高度可達(dá)83。，又地處內(nèi)陸、距海洋遠(yuǎn)，地形如盆地故集熱容易散熱難，河湖多故夜晚水汽多，加上城市熱島效應(yīng)和伏旱時(shí)副高控制，十分悶熱，夏天普遍高于37C，極端最高氣溫44.5C，夏季全天最低溫最高值達(dá)到34°C。是我國(guó)夏天溫差最小的城市。初夏梅雨季節(jié)雨量集中，年降水量為1100毫米。武漢活動(dòng)積溫為"5150°C，年無(wú)霜期240天，年日照總時(shí)數(shù)2000小時(shí)。武漢與同氣候區(qū)的城市比較夏熱冬冷氣候區(qū)被分為三個(gè)子氣候區(qū)，而重慶、武漢、南京、長(zhǎng)沙同為四大火爐（舊的劃分），但重慶與武漢在一子氣候區(qū)，南京與長(zhǎng)沙則屬于另一子氣候區(qū)，在此，將三個(gè)子氣候區(qū)的最具代表性的城市的氣候做一對(duì)比。成都的氣候成都屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，具有春早、夏熱、秋涼、冬暖的氣候特點(diǎn)，年平均氣溫16C，年降雨量1000毫米左右，主要集中在7、8月，春冬兩季干旱少雨，極少冰雪。成都的氣候具有兩個(gè)顯著的特征：多云霧，日照時(shí)間短；空氣潮濕。由于空氣潮濕，導(dǎo)致夏季雖然氣溫不高，卻顯得悶熱；冬季平均氣溫在5°C以上，但由于陰天多，空氣潮濕，因而顯得很陰冷。雖然武漢和成都都是亞熱帶季風(fēng)氣候，但武漢夏季持續(xù)時(shí)間可以從5月中旬持續(xù)到10月中旬，夏季持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，日照充足；成都?xì)夂驕睾?，冬季不是很冷，夏季不是很熱，日照較少，年平均氣溫高于武漢，降雨較少，冬季干燥，多霧。南京的氣候南京屬亞熱帶季風(fēng)濕潤(rùn)氣候區(qū)，年平均氣溫約15C，極端最高溫度39°C,最低-13.1C，具有氣候溫和，四季分明，冬冷夏熱、雨量充沛，年降雨量1200

毫米，光照充足，雨熱同季的特點(diǎn)。冬季受歐亞大陸氣團(tuán)影響，天氣晴朗、寒冷、干燥。初夏受鋒面雨帶影響，南京進(jìn)入梅雨季節(jié)，降雨明顯增多，大、暴雨頻繁出現(xiàn)。盛夏，天氣晴燥，常會(huì)形成伏旱。春秋兩季是冬、夏交替過(guò)程中的季節(jié)，多以干燥涼爽天氣為主。適宜植物生長(zhǎng)的無(wú)霜期約225天。武漢與南京的年平均溫度、降雨量等相似，但武漢的春秋兩季短暫，南京卻四季分明，且有梅雨季節(jié)。武漢的夏季比南京持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，平均溫度也高，因此武漢的夏季比南京更酷熱。圖4：中國(guó)三級(jí)地勢(shì)示意圖氣候差異的原因分析圖4：中國(guó)三級(jí)地勢(shì)示意圖武漢、成都、南京所代表的三個(gè)子氣候區(qū)的形成主要是受海陸差異和地形的影響（見(jiàn)圖4、圖5）。武漢夏季咼空被副熱帶咼氣壓控制，所以很熱，其次也受地形影響。。武漢在海拔較低的長(zhǎng)江流域河谷中，河谷的地形特點(diǎn)尤如鍋底，四周山地環(huán)抱，地面散熱困難，使氣溫不斷升高；三是這些地方水田網(wǎng)密布，水汽多，濕度大，人體出汗后不易蒸發(fā)，出汗的散熱效率大大降低，高溫加高濕，更使人感到悶熱。而像南京等城市更靠近海，長(zhǎng)期受到海陸環(huán)流影響，氣候相對(duì)溫和，降雨豐富。成都則是屬于盆地，受盆地地形影響，氣流流通不暢，不利于熱量交換,,，電鼻j二弋三nifIIT.f雪懸嚴(yán)嘰f*"niLi.r■￥**,R4*#vC左星-i^r^-￥rtMyF事新上丫浮-j黃叱i八尸-耳十pm*/■ftlb-jW咔十*ifw*AJrJT』帖二＞l'W-fBJUL.>.VJ.q1-*TjnrJff*1*:嶺沖樹(shù)：A.巴a勺衣鼻?innFiV*f\fMTyr『?-■?圖5圖5：夏熱冬冷氣候區(qū)地形圖適應(yīng)武漢氣候特征的典型建筑武漢屬典型的夏熱冬冷地區(qū)，按《夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》，既要考慮圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫性能，又要考慮圍護(hù)結(jié)構(gòu)的蓄熱性能。里分武漢近代里分內(nèi)部以主次巷道合理分割，住宅采用單元聯(lián)排式布局，一般與主巷垂直。單元平面布局緊湊，功能較齊全，圍繞具有采光、通風(fēng)功能、面積很小的天井向心布置，每戶住宅內(nèi)外通過(guò)前后天井有機(jī)過(guò)渡。里分內(nèi)住宅在空間上整齊劃一，秩序井然，多為兩層，且凈空高、進(jìn)深大、外墻較厚，由設(shè)于中部的樓梯貫通上下層。整體環(huán)境具有一種和諧韻律，社區(qū)氛圍極其濃厚。初期里分住宅多為兩層，采用聯(lián)立成排的方式建造。結(jié)構(gòu)多為磚木結(jié)構(gòu)，磚墻承重，墻厚多為240—490mm，用磚多為土窯磚（見(jiàn)圖6），具有較好的保溫

隔熱性能,順應(yīng)了武漢地區(qū)夏熱冬冷的氣候特征。后期出現(xiàn)的里分住宅建造方式與結(jié)構(gòu)部件與初期里分住宅基本相仿，盡在房屋層數(shù)方面，出現(xiàn)了少量三四層樓，但絕大數(shù)還是二層樓。由于鋼筋混凝土，圖6：紅土磚隔熱性能,順應(yīng)了武漢地區(qū)夏熱冬冷的氣候特征。后期出現(xiàn)的里分住宅建造方式與結(jié)構(gòu)部件與初期里分住宅基本相仿，盡在房屋層數(shù)方面，出現(xiàn)了少量三四層樓，但絕大數(shù)還是二層樓。由于鋼機(jī)制磚等新材料的出現(xiàn)與應(yīng)用，開(kāi)始采用鋼筋混凝土梁板，但仍是磚墻承重，以370mm墻與500mm居多。受地理位置、氣候影響，武漢里分住宅屋面以坡屋面為主。坡屋面多為出檐，坡勢(shì)陡,覆蓋面積較建筑面積要大，瓦片多為紅平瓦。屋頂也會(huì)設(shè)老虎窗，既增強(qiáng)了立面效果，也能圖7：坡屋面及老虎窗夠通風(fēng)采光（見(jiàn)圖7）。圍護(hù)結(jié)構(gòu)多采用磚石砌塊，灰縫用平縫，與墻面平齊。武漢火車站武漢火車站獲得芝加哥雅典娜建筑設(shè)計(jì)博物館頒發(fā)的“2012年國(guó)際建筑獎(jiǎng)”，成為當(dāng)今世紀(jì)最新最美的建筑，如今，該車站是中國(guó)鐵路最美窗口。從圖片我們也可以看出武漢火車站似大鳥(niǎo)展翅，狀如江水波浪，具有超強(qiáng)的視覺(jué)空間（見(jiàn)圖8），而在這翩翩屋頂上，整齊的排列著一排排太陽(yáng)能硅晶板（見(jiàn)圖9），向車站提供清潔的電能，使得及時(shí)在路數(shù)難耐的夏季，候車廳內(nèi)依然保持在26°C左右的舒適溫度。圖8：武漢火車站鳥(niǎo)瞰圖（來(lái)自百度圖片）除了用太陽(yáng)能供電降溫外，車站還采用低熱源熱泵空調(diào)，引用地下涼水來(lái)交換熱量。冬季則取地下熱水來(lái)調(diào)高室內(nèi)溫度。除了應(yīng)對(duì)夏熱冬冷的氣候外，武漢火車站還采用了智能照明控制等節(jié)能環(huán)保技術(shù)，大量的采用半透明符合新材料，充分采取自然光。

圖9：武漢火車站屋頂總結(jié)：圖9：武漢火車站屋頂并將之與同氣候區(qū)的其他城市的氣候進(jìn)行比較分析，有助于我們有針對(duì)性的對(duì)各個(gè)氣候區(qū)的建筑提出不同的建筑圍護(hù)架構(gòu)，發(fā)展氣候適應(yīng)性建筑，有助于環(huán)保建筑的發(fā)展。參考文獻(xiàn)：《建筑物理》中國(guó)建筑工業(yè)出版社《民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范》《民用建筑設(shè)計(jì)通則》百度詞條建筑物理上》課程調(diào)研報(bào)告（一）一、調(diào)研內(nèi)容從氣候分區(qū)角度分析武漢市氣候特征，并比較武漢市與同氣候區(qū)其它城市的氣候差異，試分析造成這些差異的原因；調(diào)研武漢市2-3個(gè)本地區(qū)氣候適應(yīng)特征的典型建筑實(shí)例，并分析如何適應(yīng)當(dāng)?shù)貧夂虻模繌?大氣候區(qū)中對(duì)應(yīng)選擇1個(gè)代表性城市，共5個(gè)，分析各城市氣候特征；列舉各城市中1個(gè)本地區(qū)氣候適應(yīng)特征的典型建筑實(shí)例，并就如何適應(yīng)當(dāng)?shù)貧夂蜻M(jìn)行闡述。二、要求1.調(diào)研內(nèi)容第一部分字?jǐn)?shù)不少于150