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住区规划中气候的“用”与“防”

2019
05/06
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建筑界
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【摘要】第4章 豫北地区城中村改造中生态适宜技术应用策略本篇文章目录导航:【题目】河南地区城中村升级中生态技术的应用研究(←点击返回查看其

第4章 豫北地区城中村改造中生态适宜技术应用策略

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【题目】河南地区城中村升级中生态技术的应用研究(←点击返回查看其余6篇)

【1.1-1.3】城中村改造国内外研究现状分析

【1.4-1.7】生态城中村建设研究的目和研究内容

【2.1】城中村的形成与发展

【2.2】生态适宜技术理论研究

【2.3-2.4】城中村改建中生态适宜技术运用的特点及意义

【3.1-3.3】城中村改造现状与思路

【3.4】生态适宜技术在豫北地区传统村落中沉淀

【3.5】生态技术在城中村改造中应用的契机

【4.1-4.2】住区规划中气候的用与防

【4.3】开放态度的建筑单体设计

【4.4】因地因时的应变设计

【4.5-4.6】传统材料及清洁能源的利用

【参考文献:

】生态适宜技术在城中村改良中的运用结论与参考文献:

生态适宜技术在豫北地区城中村改造中的应用,是立足于当地实际情况,在生态视觉下以生态适宜技术为切入点(图 4-1),从场地生态系统、住区规划、建筑单体、建筑构件、材料与能源应用五个方面,探讨城中村改造中新社区与环境相处之道。旨在通过生态适宜技术的应用策略,切实地解决豫北地区城中村改造中存在的问题,提高城中村中村民的生活环境品质,减少能源消耗,走出一条可持续发展的生态化道路。

图 4-1 生态适宜技术应用策略

4.1、豫北地区城中村改造中生态系统等级优化

4.1.1、生态系统等级分类

杨经文在其着作《生态设计手册》中提出在设计工作开始之前,需要对场地的生态历史进行评估并确定场地的生态系统等级,再针对不同生态水平等级的生态系统采取相应的生态设计策略。基于场地生态系统的特征,可将豫北地区场地生态系统分为以下五类:

(1) 成熟生态系统

成熟生态系统大多未受到人类干扰,拥有丰富的物种种类。生物多样性极高,生物链稳定,生态系统趋于成熟。对于拥有成熟生态系统的场地,我们要尽可能保护,避免在此类场地内从事城中村改造中的建设活动,避免造成对生态环境的干扰。

(2) 人工种植系统

人工种植生态系统是由人类主导,种植一种或者几种植物(例如农业用地、种植园、人工草坪等),其生态演替可在人类控制下不断延续,人在这个生态系统中起主导作用。针对人工种植生态系统的场地,可在无生产潜能或对生态环境影响最小的地区,适当地进行城中村改造建设活动。

(3) 人工混合生态系统

人工混合生态系统同样是由人类主导,且人作为生态系统中的一部分,仅保留很少的原有生态文化,几乎完全人工的生态系统(例如村落、城市等),可将其列为生态非重要用地。对于这一类生态系统而言,人的作用至关重要,可决定其生态系统等级的走向。此时城中村改造建设的原则,是在不破坏原有生态系统等级的基础上进行,尽量在保护的基础上提高生态系统的稳定性。

(4) 贫瘠生态系统

贫瘠生态系统形成的原因是自然灾害或者是人工破坏,裸露土地上只有极少的物种存在,且生态环境持续恶化。针对此类生态系统区域内的城中村改造活动,应通过改造活动积极干预生态系统的演化,增加物种的种类及数量,引导生态系统向积极的方向发展。

(5) 受污染生态系统

受污染生态系统场地,是人类不规律的生产、建设活动对场地及周围环境造成了极大的污染,破坏了生态平衡造成了较为严重的后果。对于受污染的生态系统,首先要评定破坏原因及确定污染源头,有针对性参与到生态系统未来演化,通过城中村改造活动,采取积极的补救措施修复受污染的生态系统。

4.1.2、生态系统等级优化策略

豫北地区现有的城中村改造大多采取撤村入城的形式,即城中村改造模式中异地重建模式。这种模式下的城中村改造会涉及到新社区选址,这就需要首先对待选场地的生态系统等级进行评估。选址的原则为:贫瘠生态系统及受污染生态系统场地是首选的建设用地,可通过人类的积极干预对生态系统进行修复;对于人工种植生态系统及人工混合生态系统场地,在保护的基础上努力提高生态系统的稳定性;对拥有成熟生态系统的场地,尽量避免建设活动。

无论采取何种城中村改造模式,我们的建设原则是:针对不同等级生态系统的场地,每一次的建设活动都不能使场地的生态系统等级向下一个等级恶化,而应积极干预生态系统的未来演化,以求提高生态系统的稳定性。每一次城中村改造都考虑到生态环境的保护,追求人与环境的协调发展。针对建设活动场地生态系统等级优化策略,有以下三个方面的考虑:

(1) 针对原场地生态系统

首先,对原场地内生态系统等级进行评估。其次,评估建设活动对原场地生态系统可能造成的破坏,并制定相应的应对措施。

(2) 针对设计的生态系统

建设活动一旦开始,就会与场地环境相互作用,会形成物质与能量的输入与输出。这就要求设计系统减少对场地环境的破坏与影响,最好通过人为作用去提升场地原有生态系统等级,比如丰富场地生态系统物种多样性、为场地内物种提供良好的栖息地等措施。

(3) 针对周边的生态系统

生态系统是一个开放的系统,场地内生态系统也应置于与周边生态系统形成的整体环境中去思考。可以在建设活动中营建生态廊道,比如利用绿地、河流等与外界环境衔接,为物种提供在场地内外活动的通道,提高生态系统的整体稳定性。

4.2、住区规划中气候的用与防

建筑与气候的关系包含两个方面:用与防,对不利气候的防是建筑产生的原因,对有利气候的用则促进了建筑的发展。[41]在城中村改造中,防是通过合理的设计手段减少外界环境变化对新社区的影响,用

则是在新社区建设中有效利用自然能源,减少不可再生能源的消耗。对于四季变换明显的豫北地区,新建社区对待气候的关系,应是在季节变换与昼夜更替间在用与防之间选择。在豫北地区城中村改造中,主要通过场地规划、建筑群体布局、住区内道路设置以及植被的应用,达到对气候用与防的效果。

图 4-2 针对大陆性气候提出的建筑群布局形态

城中村改造受诸多因素综合影响,无论采取哪种改造模式,都不能像传统村落一样,可以自由选择有利地形条件,来达到对场地气候的综合利用。只能通过道路、建筑、庭院等的合理规划,实现对场地内气候的用与防。图 4-2 是美国学者吉沃尼(B.Givoni)针对大陆性气候的通风,提出了应对季风的建筑群体布局形态,通过建筑高低与疏密的布置形式,来响应场地气候变化。

图 4-3 为豫北地区新乡市洪门社区城中村改造总平面布局形式。在住区的西侧与北侧利用高且密的住宅楼,来抵挡冬日的寒风及夏季的西晒;而住区南侧则利用稀疏、低矮的住宅楼来迎接夏日南来的凉风;并且在住区的南侧设置水体及绿植来冷却吹向住区的空气;以及通过低层、多层及高层建筑的综合布置来形成住区内的良好通风条件如图 4-4 所示。

在豫北地区城中村改造中可以效仿这种布局形式,结合豫北地区的气候条件,提出场地规划中的理想布局形式,以及通过群体布局形成的通风关系,达到豫北地区城中村改造住区规划中对气候用与防的策略。

(1) 对气候用的策略:

图 4-3 豫北地区洪门社区总体布局形式

图 4-4 洪门社区建筑布局与通风的关系

a) 住宅群规划布局北高南低、北密南疏,合理组织采光与通风

b) 住宅楼错列布置增大迎风面,并利用山墙间隔引导气流进入住宅群

c) 高层、多层住宅与底层公建结合布置,改善通风效果

d) 利用水面与陆地温差加强通风

e) 在住宅群南侧利用水面及绿化,冷却吹向建筑群的气流

(2) 对气候防的策略:

a) 住宅群西、北侧用绿化抵御冬季寒风

b) 住宅群西、北侧用高层建筑抵御冬季寒风

c) 夏季用西侧高层建筑防止建筑群受西晒困扰

4.2.2、住区内道路设置

城中村改造区域内道路,应结合地形、地貌和基地形状合理设置,采用合理的路网结构组织流线。同时也要考虑通过住区内道路设置,组织气流在住区内的流动。

平行于主导风向的道路,利于气流在住区内的运动,可以达到较高风速;垂直于主导风向的道路,会使大部分气流通过建筑,并在街道上产生低速紊乱气流。如果街道与主导风向成一定合适夹角,则会使住宅在迎风面的两侧形成正压区,另外两侧形成负压区,此时住宅内的自然通风可以达到最大化,并且会在街道内形成良好的风循环,这对住区内的自然通风非常有利。美国学者吉沃尼(B.Givoni)研究指出:街道的布置和主导风向轴线在大约 20deg至 30deg时,街道内通风和气流运动可以达到最大化,如图 4-5。

图 4-5 利于通风的主要街道朝向

就豫北地区的气候条件而言,城中村改造就可充分利用道路与主导风向之间的布置关系,采用可使自然通风达到最大化的布置角度,合理组织住区内的自然通风。自然通风在炎热夏季是有利的,可以带走街道上过多的热量,也可以通过建筑与室外空气对流,使风成为促使建筑降温的潜在资源。若考虑抵御冬季寒风侵袭,街道应避免与冬季主导风向轴线平行,并可通过联排建筑或成排绿化,阻挡寒风吹进住区。

4.2.3、住区建筑群体布局

4.2.3.1、群体布局基本类型

住区建筑的群体布局根据地形和气候条件,结合传统及现在建成区的群体布局成果,采取不同的布局形式达到良好通风、采光的目的。周边式、行列式、自由式是住区建筑群体布局的三个基本原型,其中行列式又包括并列式、错列式、斜列式三种形式(表 4-1)。

表 4-1 住宅建筑群体布局形式

4.2.3.2、住区建筑群体布局的再创造

常用的住区建筑群体布局形式在城中村改造中发挥了自身优势,但也存在一定的局限性。自由式布局比较适合气候温暖、空气潮湿、太阳高度角相对较大的南方地区,不太适合豫北地区城中村改造的布置形式。周边式及行列式是豫北地区住区中常用的布局形式,但周边式布局影响夏季住区整体自然通风、行列式容易形成呆板的住区形象,为解决这些问题结合豫北地区的人文与气候环境条件,在城中村改造中提出意境的合院式及灵动的行列式住区群体布局策略。

(1) 意境的合院式

周边式布局的封闭边界,不利于夏季建筑群体的自然通风;南北向布置的住宅不能获得良好采光条件,还要忍受夏季西晒的困扰。但周边式布局可以塑造内向集中空间、形成中心庭院,为居民提供有安全感的公共交流空间,可以看作是传统民居中合院形式的映射。综合考虑,提出如图 4-6 中所示采用绿植等柔性、弱化边界,形成意境的合院式布置形式。此种布局形式有两个方面的优点:第一,从人文环境方面,合院空间为居民提供了相对封闭、有安全感的公共空间;第二,从生态环境方面,低矮绿植有利于整个建筑组团在夏季的自然通风,有利于改善居住区的微气候。

图 4-6 意境的合院形式

(2) 灵动的行列式

行列式布局可以为住区提供好的采光与通风条件,但却容易呈现呆板的形象引起审美疲劳。灵动的行列式布局是在基本行列式布局基础上,做出两方面的提升:第一,就群体布局而言,结合场地环境条件,通过群体间组合、变换、构图以及通过住宅楼高与低、疏与密的综合布置,增加群体布局的韵律感,如图 4-7 所示;第二,就建筑单体而言,在统一设计的前提下,鼓励建筑单体造型的多样性,提升建筑单体的可识别性,从而丰富群体的布局样式。

图 4-7 灵动的行列式

4.2.4、植被应用

绿化可以影响周围气候环境,是一种综合价值较高的规划布局元素。茂密的枝叶可以抵挡外界热量,包括太阳直接辐射热以及来自周围的反射热;其次,植物的光合作用和蒸腾作用,可以降低周围环境温度并调节相对湿度,塑造宜人的微气候。有绿化住区的空气相对湿度比无绿化住区相对湿度较高,俄罗斯科学家鲍德洛夫的研究表明,一个宽10.5m 的绿化带对空气湿度的调节效果明显,最近处湿度可增加 30%,最远处可增加 8%.[42]

植被,尤其是树木,不但能非常有效的抵抗外界热环境,还能通过自身形态塑造,改变气流的大小和方向,如图4-8。夏季绿化带可创造一条狭窄的气流通道,通过产生空气压差增大风速,引导气流在建筑群中流动。冬季通过绿植形成风屏障,阻止寒风进入筑群,减少场地以及建筑物外表面的热损失。

图4-8 植被可增大或减少气流并能引导气流

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