第四节如何确定建筑朝向
现代科学技术一日千里,定向用各种天文仪器、磁罗盘、经纬仪、水准仪等,比古代那些什么表杆法、望筒法、罗经准确不知多少倍,真是今非昔比。关于这些定向仪器已有不少专门书籍讲解,我们就不费笔墨了。在这里我们将重点讲解建筑朝向的选择应考虑哪些因素。
建筑朝向的选择,涉及到当地气候条件、地理环境、建筑用地情况等,必须全面考虑。选择的总原则是:在节约用地的前提下,要满足冬季能争取较多的日照,夏季避免过多的日照,并有利于自然通风的要求。从长期实践经验来看,南向是全国各地区都较为适宜的建筑朝向。但在建筑设计时,建筑朝向受各方面条件的制约,不可能都采用南向。这就应结合各种设计条件,因地制宜地确定合理建筑朝向的范围,以满足生产和生活的要求。
选择建筑朝向,一般主要从以下几个方面来考虑。
①各种建筑朝向墙面及居室内可能获得的日照时间和日照面积。建筑物墙面上的日照时间和日照面积。建筑物墙面上的日照时间,决定墙面接受太阳辐射热量的多少。冬季因为太阳方位角变化的范围小,在各朝向墙面上获得的日照时间的变化幅度很大。以北京地区为便,在建筑物无遮挡情况下,以南墙面的日照时间最长,自日出至日没,都能得到日照。北墙面则全日得不到日照。在南偏东(西)30°朝向的范围内,冬至日可有9小时日照,而东、西朝向只有4.5小时日照。
夏季由于太阳方位角变化的范围较大,各朝向的墙面上,都能获得一定日照时间。以东南和西南朝向获得日照时间较多,北向较少。夏至日南偏东及偏西60°朝向的范围内,日照时间均在8小时以上(如下图)。
建筑物室内的日照情况,同墙面上的日照情况大体相似。以北京地区(窗口宽2.10米,高1.5)为例,在无遮挡情况下,冬季在南偏东(西)45°朝向的范围内,室内日照时间都比较多,冬至日在这个朝向上,均有6.5小时以上的日照时间。同时由于冬季太阳高度角较低,照到室内深度较大,所以在南偏东(西)45°朝向的范围内,室内日照面积都较小。在北偏东(西)45°朝向的范围内,冬至日室内全无日照。
夏季在南偏东(西)30°朝向的范围内,日照时间不多,而且日照面积很小,夏至日室内日照为4~5.5小时之间,日照面积只有冬至日的4~7.3%。在东、西朝向上,夏季室内日照时间较多,而且日照面积很大,在夏至日室内日照时间有6小时,日照面积为冬至日的2.7倍。在北偏东(西)45°朝向的范围内,夏至日室内日照时数有3~5小时,日照面积也比东、西朝向少。从日照时间和日照面积的分析来看,北京地区的最佳建筑朝向在南偏东(西)30°朝向的范围内。
②各种朝向墙面上可能接受的太阳辐射热量。墙面上接受的太阳直射辐射热量,除了与照射角度和日照时间有关外,还与日照时间内的太阳辐射强度有关。根据北京地区多年的实测值,计算出最冷月(1月份)和最热月(7月份)各朝向墙面上接受的太阳直射辐射热日总量,并作出太阳辐射热日总量变化图(如下图),由图可知,冬季各朝向墙面上接受的太阳直射辐射热量,以南向最高为16529千焦/平方米·33日,东南和西南向攻之,东(西)朝向更少,分别为4228千焦/平方米·日。而在北偏东(西)30°朝向的范围内,冬季接受不到太阳直射辐射热。
夏季各朝向墙面上接受的太阳直射辐热量,以东、西向为最多,分别为7176千焦/平方米·日和8830千焦/平方米·日,南向次之为4985千焦/平方米·日,北向最少为3031千焦/平方米·日。由于太阳直射辐射强度一般是上午低、下午高,所以无论冬季或夏季,墙面上接受的太阳辐射热量,都是偏西的朝向比相应的偏东的朝向稍高一些。夏季室外的最高气温,是出现在13~17时之间,此时太阳位置正在西半天的方位上。可知建筑朝向在南偏西45~90°(西向)朝向的范围内,西晒是比较强烈的。
下图是广州地区各朝向射辐射热日总量图。从北京、广东两地区的太阳辐射热量的共同变化规律,是冬季以南向墙面为最我,自南向东北(西北)方向逐渐减少,到北向减为最低;在夏季以冬、西向为最多,自东(西)向北(南)方向,逐渐减少,到北向减到最低。
③各种朝向居室内可能获得的紫外线量,太阳光谱中的紫外线,有杀菌及改善室内卫生条件的效果。在一天中阳光紫外线的成份,是随太阳高度角的增加而增加,所以一天正午前后紫外线最多,日出以后及日没以前为最少。
根据多年的实践证明,在冬季各朝向居室内接受紫外线,以南向、东南和西南朝向较多,东、西朝向较少,大约只南向的二分之一。东北、西北和北向的居室,接受紫外线更少,太约只有南向和东南向的三分之一左右。这是由于日照时间少或没有日照,仅接受天空中散射辐射中的微量紫外线的缘故。因此,从接受紫外线多少来考虑,南偏东45°到西偏西45°朝向的范围内为较佳的建筑朝向。
④主导风向与建筑朝向的关系。主导风向对冬季室内热损耗程度及夏季室内自然通风影响很大,因此选择建筑朝向,应在考虑日照的同时注意主导风向。
在北方寒冷地区,冬季为了建筑防寒,大部分主要居室的布置,应避免对着冬季主导风向,以免热损耗过大,影响室内温度。如北京地区,冬季主导风向是北风和西北风,从北偏南偏东60°到南偏西60°朝向的范围内,处于背风面,是冬季建筑物防寒的适宜朝向(如下图)。
在南方炎热地区,争取良好自然通风是选择建筑朝向的主要因素之一。应将建筑物朝向尽量布置在与夏季主导风向入射角小于45°的朝向上,使室内得到更多的穿堂风。但当总平面布置是行列式方式时,应当避免建筑物正对夏季主导风(即风向入射角等于零冬),以避免两栋建筑物之间,产生旋涡区过大,对后排建筑物的自然通风不利(如下图)。在这种情况下,建筑朝向宜采取与夏季主导风向入射角在30°~60°之间的朝向上,以利于室内自然通风(如下图)。
在多种风沙地区,建筑朝向要避免面对风沙出现季节和主导风向。宜使建筑物的纵轴平行于风沙季节的主导风向,如此可以保持室内的卫生条件,减少大面积墙面遭受风沙侵袭。此外,还要注意小气候中的风向问题。全国各地的风玫瑰图,列出了各地全年和夏季的年风频率和主导风向,设计时可查找参考。
就气候条件说来,一般选择朝向,在北方各季较冷,室外活动较少的地区,应以日照为主;在夏、秋季较热,冬季仍有一定室外活动的地区,则应以炎热季节的自然通风为主。为指导选择较佳的建筑朝向,有关单位结合各地区的气象条件,进行了大量的调查研究工作,得出了各地区最佳及适宜的建筑朝向。现将全国部分地区的调研及多年实践经验的成果综合下列表供参考。
全国部分地区建筑朝向表
地区 |
最佳前向 |
适宜前向 |
不宜前向 |
北京 |
南偏东30°以内
南偏西30°以内 |
南偏东45°范围内
南偏西45°范围内 |
北偏西30°~60° |
上海 |
南至南偏东15° |
南偏东30°
南偏西15° |
北、西北 |
石家庄 |
南偏东15° |
南至南偏东30° |
西 |
太原 |
南偏东15° |
南偏东到东 |
西北 |
呼和浩特 |
南至南偏东
南至南偏西 |
东南、西南 |
北、西北 |
哈尔滨 |
南偏东15~20° |
南至南偏东15°
南至南偏西15° |
西、西北、北 |
长春 |
南偏东30°
南偏西10° |
南偏东45°
南偏西45° |
北、东北、西 |
沈阳 |
南、南偏东20° |
南偏东至东
南偏西至西 |
东北东至西北西 |
济南 |
南、南偏东10~15° |
南偏东30° |
西偏北5~10° |
南京 |
南偏东15° |
南偏东20°
南偏西10° |
西、北 |
合肥 |
南偏东5~15° |
南偏东15°
南偏西5 |
西 |
杭州 |
南偏东10~15°
北偏东6° |
南、南偏东30° |
北、西 |
福州 |
南、南偏东5~10° |
南偏东20°以内 |
西 |
郑州 |
南偏东15° |
南偏东25° |
西北 |
武汉 |
南偏西15° |
南偏东15° |
西、西北 |
长沙 |
南偏东9°左右 |
南 |
西、西北 |
广州 |
南偏东15°
南偏西5° |
南偏东22°~30°
南偏西至西 |
|
南宁 |
南、南偏东15° |
南、南偏东15°~25°
南偏西5° |
东、西 |
西安 |
南偏东10° |
南、南偏西 |
西、西北 |
银川 |
南至南偏东23° |
南偏东34°
南偏西20° |
西、北 |
西宁 |
南至南偏西30° |
南偏东30°至
南偏西30° |
北、西北 |
乌鲁木齐 |
南偏东40°
南偏西30° |
东南、东、西 |
北、西北 |
成都 |
南偏东45°至
南偏西15° |
南偏东45°至东偏北30° |
西、北 |
昆明 |
南偏东25~56° |
东至南至西 |
北偏东35°
北偏西35° |
拉萨 |
南偏东10°
南偏西5° |
南偏东15°
南偏西10° |
西、北 |
厦门 |
南偏东5~10° |
南偏东22°30′
南偏西10° |
南偏西25°
西偏北30° |
重庆 |
南、南偏东10° |
南偏东15°
南偏西5°、北 |
东、西 |
旅大 |
南、南偏西15° |
南偏东45°至
南偏西至西 |
北、西北、东北 |
青岛 |
南、南偏东5°~15° |
南偏东15°至
南偏西15° |
西、北 |
除了气候等方面的原因,影响到建筑朝向的另一个因素是建筑环境的景观。自然景观是自一指定的有利的地点所眺望到的动人景致,一个自然景观优美的地区,常常有充分理由被选为建筑基地。如清宫廷于承德所建的避署山庄和外八庙,以及数不胜数的寺观、民居都选在景色宜人的地方,利用借景、对景的手法,把绮丽的自然风光和人文景观纳入到建筑的视景之中。在一个风光优美的环境中,动人的景色并不是全方位的,而是仅有一二处最佳观赏面。如果要取得较好的观赏效果,建筑的主朝向应对应于这些景点(如下图),并组织建筑的门洞、窗洞或依景致的特色设计景框,将景色的优秀之处突出显现于景框之中(如下图),框景也是我国传统建筑设计中借景的主要手段之一,“巧于因借”(《园治》),往往会给人以意外的收获,从而深感大自然对人类的恩惠,使人的自然属性得以释放,与自然世界在心理上获得更融洽的协调与统一。
传统建筑对景观是非常重视的,在设计中力图使建筑朝向好的景观,同时避免不良景观,认为不良景观是“凶煞”的。所以“风水歪门”有时就是为了取得好景观,避免不良景观而设计的。总之,建筑的朝向要综合考察气候因素,依据建筑的性质而具体确定。
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