朱彦霖
西南科技大学 四川绵阳 621010
摘要：建筑师在设计阶段常常缺乏对气候因素的判断，可以利用气候分析软件帮助建筑师对某地的气候特征进行较为客观的分析，为设计策略的制定提供帮助。本文通过Climate Consultant软件对昆明气象数据进行分析，将其气候特征作为建筑节能设计的基础，提出适合昆明地区气候条件的建筑气候设计建议。
关键词：气候分析软件；昆明民居；气候适应性；建筑设计策略
0 引言
气候要素包括太阳辐射、空气温度、空气湿度、风、降水等，不同气候要素的组合造就了各地区不同的气候特征。伴随着科学化技术的进步，气候与建筑的关联逐渐被割裂。其结果就是城市与建筑失去了自身的特色，也造成了严重的能源浪费和环境污染。
本文在对比气候分析工具的基础上，采用Climate Consultant对昆明地区的气候特征及建筑的气候适应性进行了分析，结合当地建筑气候适应经验，提出了适用于该地区的气候适应性设计策略和建筑设计建议。
1 气候分析工具及舒适模型的选择
1.1气候分析软件的选定
目前可对气象数据进行前期分析并生成建筑气候分析图的常用建筑软件有Weather Tool以及Climate Consultant。两款软件都可以读取某地全年的气象数据，并且能够将原始数据快速转化为便于理解的图示语言。本文选用Climate Consultant来分析昆明的气象数据，并对当地传统民居的气候适应性策略进行解析。
1.2舒适模型的选定
评价热舒适通常有两大类模型——静态模型和适应性模型。Climate Consultant软件中列举了4种可供选择的热舒适模型，本文选用软件默认的California Energy Code舒适模型，其属于静态模型，它假定热舒适需要的室内温度不随季节变化。
2 昆明区位及气候分析
昆明，东经102.68°，北纬25.02°，是滇中城市群的核心圈、亚洲5小时航空圈的中心，享“春城”之美誉。昆明为山原地貌，该地区在我国建筑气候区划上属于第Ⅴ建筑气候区，建筑热工气候分区的温和气候区，属北亚热带低纬高原山地季风气候。海拔1892m，年平均气温16.5℃，年均降雨量1450mm，无霜期278天，气候宜人。
通过Climate Consultant软件读取昆明气象数据生成焓湿图，绝大多数点均落在舒适区内部及左侧，即大部分时间的空气温度位于舒适温度，意味着该地区属于温和地区。可以看出，当地全年有17.3%的时间属于舒适时段，22.2%的时间需要采用火炉、空调或锅炉供暖等主动式采暖方式。
软件分析显示，内部得热的有效时间为47.4%，占比较大，得利于昆明天然的温和气候，冬暖夏凉，实际上居民采取主动式采暖的时间较少。各项被动式策略在各月的有效时间比如表1所示。
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通过对这些气象数据的分析，得到了以下结论：
（1）从全年月平均干球温度图可知道昆明地区气候特点：①存在较大的昼夜温差；②全年气温波动幅度不大，年平均气温在 15 ℃左右；
（2）将全年温度进行分段，将干球温度范围重新划分为：＜16 ℃、16～29 ℃、＞29 ℃这 3 个阶段。当室内温度＞29 ℃，湿度＞70%时，人体的汗液不易蒸发，形成闷热感。全年有53.04%的时间温度范围在16～29 ℃，即处于舒适区内，同时也有50%的时间在非舒适区内。当室外温度达不到舒适区时，人自然会采用某些措施来提高或降低室内温度以此达到人体舒适的环境，这个过程势必有能耗。出于节能需求，对昆明地区建筑气候进行初步分析是有意义的。
3 基于Climate Consultant分析的昆明民居气候适应性设计策略
3.1应对温和气候区的设计策略
根据软件分析，昆明地区建筑设计策略需考虑冬季的采暖，无需考虑夏季防热，建议是采用被动式太阳能设计。
昆明全年日太阳辐射总量平均值约为3800Ｗｈ/ｍ２，4、6、8月份平均值最高，日太阳辐射总量在7000Ｗｈ/ｍ２以上，每月的平均最高温度较稳定，年平均降水总量达1450mm，是典型的温和气候区。蒸发降温、遮阳和自然通风是应对干热气候需重点考虑的设计策略。
3.2 Climate?Consultant列举的被动式太阳能设计策略：
（1）平面布局、空间布局：朝向为南北朝向（长轴为东、西），紧凑型建筑区；
（2）空气流动（通风）：双面布置房间，需要时组织空气流动；
（3）墙体：建议采用厚重墙体为宜；
（4）房间开口：中度开口，开口面积20％～40%；
（5）屋顶适宜采用轻质保温屋面；
（6）在西面、北面和东面提供双层高性能玻璃(低E值)，但在南面提供高E值玻璃，以获得最大的被动式太阳能增益；
（7）保温：极寒冷情况，必须保漏设计。
（8）对于被动式太阳能采暖面，大部分的玻璃区域朝南，以最大限度地增加冬季的阳光照射，但在夏季，设计为完全遮阳；
4 结语
综合Climate?Consultant分析图给出昆明地区建筑气候的设计策略，有以下建议：①建筑布局方面，要考虑平面布局和建筑朝向；②昆明地区处于云贵高原，有丰富的太阳能资源，在考虑冬季采暖时应该充分利用这一能源，采用被动式的太阳能设计；③从经济性角度考虑，被动式太阳能设计还未普遍推广，我们可以考虑一些相对经济的方式来提高建筑室内的舒适度，比如增加建筑物外墙的保温层。以上建议都是基于昆明地区的实际气候状况提出的，这样在实际推广中才能得到住户的认同。
参考文献：
[1]张家诚．中国气候总论［M］．北京: 气象出版社,1991: 1
[2]中国气象局，清华大学．中国建筑热环境分析专用气象数据集［M］．北京: 中国建筑工业出版社,2005
[3]Dear R，Brager G．The Adaptive Model of Thermal Comfort and Energy Conservation in the Built Environment［J］．International Journal of Biometeorology，2001，(45) : 100-108
[4]ASHRAE．ASHRAE Standard 55 － 2010，Thermal Environmental Conditions for Human Occupancy［S］．Atlanta: ASHRAE，Inc．，2009
[5]ASHRAE．ASHRAE Standard 55 － 2004，Thermal Environmental Conditions for Human Occupancy［S］．Atlanta: ASHRAE，Inc．，2004