谢 浩

(西南交通大学建筑学院，四川成都610031)

我国的建筑行业正处于迅速发展的历史时期，随着经济的不断发展和人们生活水平的不断提高，人们对建筑室内热环境的要求也在不断攀升，每年被建筑消耗掉的能源约占我国能源消耗总量的三分之一，而且仍然有不断上升的趋势。在全球能源危机的背景下，如何因势利导，合理的改善建筑室内的热环境，减少能源消耗，就成了我们不得不面对的现实问题。

1 研究背景

西藏地区位于青藏高原西南部，在我国西部大开发战略中占有重要的地位。西藏的经济和文化具有鲜明的地域特色，特别是象征着当地民俗的传统藏居，更是体现了西部传统文化的精髓，从建筑布局到单体建设，从建筑形态到细部装饰，从建筑结构到用料选材，西藏建筑都很好地诠释了建筑为适应环境而存在的种种表现方式。国家大力支援西部建设，使西藏建筑业得到了迅速发展，现代化的建设方式迅速席卷西藏整个地区。然而，随着大量新建项目的建成，我们熟悉的藏居却在悄然之间改变了它以往呈现于大家面前的姿态，随之而来的各种建筑对当地气候以及环境的不适应性也在不断显现。不难看出，西藏地区独特的气候条件使得工业化发展的建筑运营模式显现出了一系列的问题，西藏的传统建筑特色和文化也在不断流失，因此我们需要找回传统藏居的韵味以及它在当地的气候环境条件下获得的生存之道。

2 西藏高海拔地区的气候特色以及对建筑热环境的影响

西藏地区处于北纬26°50′至26°53′之间，平均海拔在4 000 m以上，当地高山峡谷较多，地形复杂，因此，当地气候也是复杂多变，受地形的影响，当地的整体气候呈现出西北严寒干燥、东南温暖湿润的总体趋势，在高山峡谷地区则存在着明显的垂直气候带。基于高海拔地区地域环境的特殊性，本文将着重对其进行研究。

2.1 气压和空气含氧量

由于西藏地区海拔较高，空气稀薄，当地的气压明显较低，氧气较少，空气密度较约为平原地区的63 %左右，比平原地区少1/3压强。空气中的含氧量只有150～170 g/m3尤其在藏北地区，空气的含氧量更低。与常压相比，低压下的人体失热量明显增大，且压力越低，人体散失热量越大。[1]因此，在相同的建筑环境中，人体在高海拔地区会消耗更多的热量。气压条件在建筑热环境当中不容易发生改变，但是我们可以利用其它热环境条件对其进行弥补，例如设置合适的室内温度。

2.2 气温

西藏地区年平均气温较低，在零下2.8℃以下，且气温年相差较小，日相差较大。与同纬度的平原地区相比较，西藏高海拔地区气温偏低，夜晚相对寒冷，但是由于当地太阳辐射强烈，清晨日出后空气温度可以迅速提升。由于空气稀薄，空气中的水蒸气等较少，空气热惰性较差，一旦太阳落山，空气温度又会迅速下降，因此形成了较大的日夜温差。气温对人体热舒适的影响显而易见，由于西藏地区常年气温较低，建筑的保温效果就显得尤为重要。要想保持建筑室内的温度，我们需要做到两点：一是白天增加建筑的太阳辐射热量，并将一部分热量储存在建筑当中；二是提高建筑的保温能力，减少建筑与周围环境的辐射对流换热。

2.3 降水和空气湿度

西藏地区年降水量较少且分布不均匀，东南温暖地区降水较多，可达5 000 mm，西北寒冷地区降水较少，甚至可低至50 mm。因此在西北高海拔寒冷地区，受到气候和地形条件的影响，其降水量明显减少，年平均不足300 mm。加上气压较低、空气稀薄的气候条件，空气中的水蒸气含量明显偏低，呈现出干冷的气候状况。空气湿度是影响室内人体热舒适的一项重要参数，特别是在周围环境温度较低的时候，合适的空气湿度能使人感觉到干爽舒适。

2.4 太阳辐射

西藏高海拔地区太阳能资源丰富，这得益于当地高海拔的地理条件和稀薄的空气，太阳能在传播途中可以穿越稀薄的云层而到达地表，减少了热量的损失，加上少云少雨的气候条件，使得当地的太阳能资源得到了加大的提高，而太阳能对于建筑得热来讲是最直接有效的得热方式。因此，对于西藏高海拔地区建筑设计来讲，选择良好的朝向和最大化地利用太阳能资源就意味着资源和能源的最大节约。

2.5 风速

西藏高海拔地区风力资源丰富，特别是在藏北高原地区，年均有效风能密度可达130～200 W/m2，有效风力时数在4 000 h以上。西藏的风力资源具有分布广、持续时间长的优点。室外环境的多风不可避免地会造成建筑室内风速的提高，因此，我们在建筑设计当中要在保证室内风速和空气换气量的基础上，尽可能地提高建筑物的密封性能，减少由冷空气渗透而消耗的室内热量。

3 西藏高海拔地区传统建筑的特征及其环境适应性

西藏传统民居作为西藏地区典型的建筑形式，代表了本地区的传统建筑的发展历程和历史结晶，因此，本文将以一般传统民居为例来阐述西藏高海拔地区传统建筑的特征，以及它展现出的对当地环境的适应性。

西藏民居典型建筑平面布局如图1所示。

(a)一层平面 (b)二层平面图1 西藏民居典型建筑平面布局

3.1 整体布局

西藏传统民居的选址往往位于南坡的地形上，其体量一般较为矮小，普遍采用南高北低的规划布局，且采用紧凑型的布局方式。这样做的目的在于有效减少了北向冷风对建筑室内产生的对流换热，紧凑的布局方式可以使建筑物彼此之间的热环境相互作用，对建筑保温有着较为明显地提升。

3.2 建筑形态

西藏传统民居的建筑形态一般选择方形或者类似的形体，这样的建筑形态有效地缩小了建筑物的体形系数，减少了建筑物与周围环境接触的外表面积，从而减少了建筑物通过辐射换热与周围环境产生的热交换。如今许多地区的居住建筑节能设计规范都对建筑的体形系数有着严格的要求，可以看出体形系数的控制对建筑物的节能保温来讲是何等的重要。

3.3建筑平面

建筑平面多以矩形为主，也有回形、L 形、U 形、圆形等。居室朝向以坐北朝南为主，风沙较大的地区也有坐西朝东或坐东朝西的。民居多采用东西向长轴的矩形平面，增大南墙辐射面积，并且合理配置房间朝向。通常采用两进深布局方式，即客厅(主卧室)一次卧室(贮藏间等)，主要房间客厅和卧室布置在南向，次要房间位于北向。客厅进深较小，一般为4～5 m，争取阳光进入到北向次要房间。[2]

3.4 建筑结构

西藏传统建筑大多采用砖石或者木结构，柱网结构形式是其最大的特色，结构体系大多采用夯土墙或者砖石墙体，内部采用木梁柱构架的混合结构，这也可看作是对恶劣极端气候适应的一种表现形式。外部的墙体一般会有一定的收分，使得建筑的外墙较为厚重，这也在一定程度上保证了建筑的保温效果。西藏高海拔地区的屋面形式一般选择阿噶土屋面，其承重结构为木材，上面覆盖密实的阿噶土层，厚重的屋面材料为屋面保温提供了保障。

3.5 建筑材料

传统的建筑结构材料为砖石、黏土和木材，砖石材料密度较大，具有良好的蓄热性能和热惰性；保温材料一般选白马草等轻质材料，白马草具有与现代保温材料类似的保温隔热效果，而且是就地取材，有效地降低了建筑成本。

4 西藏高海拔地区建筑发展策略

通过对上述研究现状的思考，我们可以从传统藏居中总结出一些有实际意义的建筑运行模式来指导西藏高海拔地区的城市建设。

(1)在建筑规划选址中，尽量在原有建筑群落的基础上，通过合理的路网规划和建筑朝向，使建筑物落成后能最大化的利用太阳能资源，避免冬季冷风的垂直吹射，从而减少对室内热环境产生的不利影响。

(2)在建筑单体的设计上，结合建筑功能，尽量减小建筑物的体形系数，缩小建筑物的体积，调整主要功能房间的朝向，优化房间布局，降低建筑物的采暖热负荷。

(3)考虑到藏区的经济情况，建筑材料的选择可以因地制宜，在新建建筑中适当的运用传统工艺和建造技术，例如夯土墙或者石砌墙体等，运用新技术予以加固和强化，在保障室内热环境的同时减少经济压力。

(4)运用新型的节能手段，在建筑设计当中可以设计添加一些新型的节能手段，如被动式太阳房采暖技术等，这些节能手段已被证明可以切实有效地改善高原地区室内的热环境。除此之外，太阳能和风能的利用也是值得大力推广的技术手段之一，清洁高效的能源不仅可以减少当地居民的经济负担，同时也可以减少对环境的污染。 易形成冷桥，降低外墙保温能力。

(2)空调板。在没有集中采暖的地区，空调板常见于建筑立面上，它成为了建筑立面设计不得不考虑的元素。和建筑遮阳板一样，空调板通常是从建筑结构构件中挑板，形成可以承载空调外机的空间。同样它也会破坏外墙保温层的整体性，容易形成冷桥。在低层建筑中，同样建议使用悬臂类的外置构件，来承载空调外机。

(3)太阳能构件。现代建筑对能源的消耗越来越大，通过在建筑中设置太阳能收集利用设施，来改减轻建筑对不可再生能源的依赖，已经为人们所接受，如在建筑立面和屋顶设置太阳能光电板用于发电，设置太阳能热水器用以满足建筑对热水的需求等都是在建筑设计中易于推广的太阳能利用技术。而太阳能构件在立面中同样可以体现出独有的特性，同时，将太阳能构件合理的组织排布，可以起到对建筑墙体或建筑屋顶的有效遮阳效果，既实现了能源的“开源”，也有利于建筑能源的“节流”。

5 结束语

在可持续发展的时代背景下，当代建筑的发展越来越注重建筑节能以及人性化设计。我们应该寻求一种将建筑节能与建筑立面有机结合，在降低建筑能耗、改善建筑室内环境的前提下，又能保证建筑立面的外观效果的设计方法，实现建筑功能、技术和美学的统一。

[1] N. Soares，J.J. Costa，A.R. Gaspar，P. Santos .Review of passive PCM latent heat thermal energy storage systems towards buildings’energy efficiency.Energy and buildings[J].2013,59:82

[2] 冯凌英.遮阳构件与建筑立面一体化设计[J].中国房地信息,2010，(12)