《建筑物理(上)》课程调研报告—五大气候区

《建筑物理（上)》课程调研报告

调研对象：武汉气候特征及气候适应性建筑、

中国建筑气候区划典型城市及气候适应性建筑实例

调研时间：2011年10月

教学单位：武汉理工大学土建学院

指导老师：邹源

专业班级：建筑学0902

学生姓名：童齐

学生学号：0120906220207

摘 要：本文通过对中国五大气候区的典型城市的气候特点进行调查，分析各城市气候特征，并且对武汉当地气候适应性建筑的实地调查与研究以及各大气候区内主要气候适应性建筑类型的资料查阅及整理，总结并归纳了我国不同地区气候条件对建筑影响的差异性。同时阐述了各地建筑实例是如何适应当地气候，从而达到生态环保的目的。

关键字：气候分区，武汉气候特征，气候适应性建筑

正文

1武汉气候特征与气候适应性建筑

1.1武汉气候特征概述

武汉在海拔较低的长江流域河谷中（图1.1.1），根据中国建筑气候分区（见

图1.1.2），武汉属北亚热带

季风性湿润气候，有雨量充

沛、日照充足、夏季酷热、

冬季寒冷的特点。一般年均

气温15.8℃-17.5℃，一年

中，1月平均气温最低，

0.4℃；7、8月平均气温最

高，28.7℃。夏季极长达135

天，因武汉地处北纬30度，

夏季正午太阳高度可达

38°，又地处内陆、距海洋

远，地形如盆地故集热容易

散热难，河湖多故夜晚水汽

多，加上城市热岛效应和伏

旱时副高控制，十分闷热，

是中国三大火炉之一，夏天普遍高于37℃，极端最高气温44.5℃。初夏梅雨季节雨量集中，年降水量为1100毫米。

武汉与所在的同气候分区的其他城市相比，存在较大的差异，而造成这种地域性差异的主要原因就是武汉独特的地理位置与地形、水文状况。武汉地处海拔较低的长江流域河谷中，河谷的地形特点尤如锅底，四周山地环抱，地面散热困难，使得蒸发的水气不易分散，使气温不断升高，又因地处在长江汉江两江交汇之处，气候与其他城市明显不同。

武汉活动积温为"5150℃，年无霜期240天，年日照总时数2000小时。初夏从每年的五月中旬开始，暑期进入盛夏，盛夏气温最高气温大部分时候在37-39，比有些城市要低，但是最低气温比较高，一般在29-30，为什么给人感觉闷热呢？武汉水系发达，经过白天的水气蒸发，导致空气湿度大，所以给人很不舒服闷热的感觉，一般到夏天在没有空调比较难入睡。到了九月，气温也可能达到38左右，但是最低气温不再很高，十月之后进入初秋，气温会逐渐下降，平均气温在20-25，天气干燥，有时候气温也会异常达到接近30或超过。从秋天步入冬天往往很快，只要有冷空气南下，气温下降十分厉害，超过10度的降温很常见，从12月底到来年2月是冬季，冬季的平均气温在一般在1-3

度，天气好时可以有（图1.1.1武汉地理位置图）

7-8度，但是有寒潮或雨雪时常常在0度以下，武汉大部分家庭是没有安装暖气的，因此家中觉得比较阴冷。三月后进入初春，气温回升很快，最高气温可以到达20多度，但是低温还是比较低，三月到四月一定要小心倒春寒——常常一夜之间气温下降15到20，大雪纷飞。

1.2 武汉气候适应性建筑

1.2.1 青城国际

青城国际项目（图1.2.1）位于青山之核——和平大道与建设三路交会处，总占地面积1.6万平米，总建筑面积6.5万平米，其中住宅建筑面积5.3万平米，商业6400平米，青山区文化中心6000平米。

青城国际拥有良好的室内室外环境、36.4%的高绿化率，还配备高效能建筑设备和系统以及对太阳能等可再生能源的利用；并有两大水系统规划设计和七大

节水措施；优质的节能建材与典范的采光通风户型；智能化与人性化的管理。

太阳能热水系统、雨水回用系统、外墙内保温系统、双层中空玻璃等七大低碳科技的运用，使青城国际建筑节能指标远超出国家规定的节能50%的标准，其减排、降耗等综合效益更是十分显著。

外墙内保温技术，冬季可提高室内温度6-10℃，夏季可降低室内温度6-

8℃，不仅适应

了武汉冬冷夏热的气候特征，降低了建筑能耗，

（图1.2.1倾城国际效果图）

（图1.1.2 中国五大气候区划分）

更通过减少空调的使用而极大降低了有害气体的排放。双层中空玻璃和断桥隔热彩铝门窗这两种建筑材料，既可以有效降低能耗，又能够为房子保温、隔热、隔音、降噪，提高居住品质。

1.2.2 武汉火车站

武汉火车站位于武汉市青山地区杨春湖东侧容家下咀附近, 为一座新建的大型现代化高速火车站, 是正在建设的京港高速铁路的重要站点, 已于2009 年12 月投入运行。

武汉站整体采用

“千年鹤归造型”（图

1.2.2）, 凸显湖北特

色。该造型寓意为充

满灵性的千年黄鹤,

惊叹家乡变化翩然而

归。建筑中部突出的

60m 高大屋顶, 预示

着武汉是湖北也是中

部省份崛起的关键地

点。九片屋檐同心排

列, 又象征着武汉九

省通衢的重要地理位

置。正是在这翩翩起

舞的九片屋檐上, 整

齐的排列着一排排太阳能硅晶板,

向火车站站体提供清洁的电能。

另外武汉火车站还采用了地源热泵系统，冬天，从100米的地下取温度高于地面的地下水，形成交换，提高室内温度。夏天，取地下凉水为室内降温。

武汉站所采用的这种地源热泵系统节能、环保，可再生能源利用效率显著。从典型项目测试的情况来看，地源热泵系统的能效比高于常规电制冷机组供冷+锅炉供热系统约20%-30%，高于风冷热泵系统约30%-40%，减少一次能源（化石能源）使用量50%-60%。夏季减少了冷却塔的飘水损失，减缓了城市热岛效应；冬季无燃烧过程，对终端用户来说无污染物的排放。地源热泵技术的推广应用，能够提高能源利用效率并有效改善湖北武汉地区的能源结构。

2五大气候区代表性城市与气候适应性建筑

从建筑热工设计角度分区，我国可分为5个气候区，分别是：严寒、寒冷、夏热冬冷、夏热冬暖和温和气候。每个气候区都有各自的气候特点，建筑设计应当针对这些气候特点提出相应的设计策略。以下就对五大气候区中挑选的代表城市分别对其气候进行分析，并阐述

当地气候适应性建筑实例。

2.1严寒地区——呼和浩特

2.1.1呼和浩特气候特征

呼和浩特位于内蒙古自治区

中部（图2.1.1）。东经110°46′

--112°10′，北纬40°51′

--41°8‘，地处内蒙古自治区中

（图1.2.2武汉火车站效果图） （图2.1.1呼和浩特地理位置）

部山脚下，全市总面积17,224平方公里。

呼和浩特属中温带大陆性季风气候，四季气候变化明显，差异较大，其特点：冬季漫长严寒，夏季短暂炎热，春秋两季气候变化剧烈。年平均气温由北向南递增，北部大青山区仅在2℃左右，南部达到6.7℃。最冷月气温-12.7～16.1℃；最热月平均气温17-22.9℃。平均年较差为34.4-35.7℃，平均日较差为l3.5-13.7℃。极端气温最高38.5℃，最低-41.5℃。无霜期:北部山区为75天，低山丘陵区110天，南部平原区为113-134天：日照年均1 600小时。降水量：年平均降水量为335.2-534.6毫米，其地域分布是西南最少，年雨量仅350毫米；平原区在400毫米左右；大青山区在430-500毫米；最多是大青山乡一前响村，年均降水达到534．6毫米；其次是井乡，年均降水量为489.3毫米；最少是在南坪乡、黑城乡、新营镇一带，年均降水量仅为335.2-362.8毫米。

2.1.2蒙古民居蒙古包

（图2.1.1蒙古包外形）

蒙古包自匈奴时代起就已出现，一直沿用至今。蒙古包外观呈圆形，顶为圆锥形，围墙为圆柱形，四周侧壁分成数块，每块高160厘米左右，用条木编围砌盖；游牧区多为游动式。

蒙古人用羊胃形容自己的毡包，因为十三世纪的蒙古包其形如此（图2.1.1）。蒙古包顶上圆中有尖，中间宽大浑圆，下面可以算作"准圆"这种形式特点，使草原上的沙暴和风雪，受到蒙古包的缓冲以后，会在它后面适当的距离，形成一个新月形的缓坡堆积下来。这是因为蒙古包没有菱角，光滑溜圆，呈流线型形状。包顶是拱形的，承受力最强（如桥梁之拱形）形成一个强固的整体。大风来了，承受巨大的反作用力。上面的沙子流走了，下面的沙子在后面堆积起来。搭盖坚固的蒙古包，可以经受冬春的十级大风。

蒙古包的搭建选址非常讲究。夏营盘的蒙古包搭建在平坦开阔、高原凉爽之地,冬营盘则选择山前避风之处。这些适合气候特征的选址与蒙古包顶窗苫毡、底部围毡(哈雅布琪)的开闭相配合,使蒙古包在炎热的夏季通风凉爽、酷寒的冬季温暖祥和,仅靠草原上少量的牛粪即可维持日常的能量消耗。蒙古包冬暖夏凉，还因为它球体的造型，通体发白，有较好的反光作用。其背面还可以开风窗，还可把围毡边撩起来。

蒙古包具有明显的自然地域和生活方式印记,它建设周期短、结构灵活、施工技术简单、建造速度快、结构整体性好,抗震耐久、保温隔热,所用材料均与环境友好。这些特点正好符合当代设计界不断追求的绿色设计理念。

2.2 寒冷地区——延安

2.2.1延安气候特征

延安市位于陕北南半部，地处北纬35°21′～37°31′，东经107°41′～110°31′之间，属高原大陆性季风气候。境内梁峁沟谷纵横，地表支离破碎，起伏大，坡度陡。属暖温带半湿润半干旱大陆性季风气候。主要气象灾害有干旱、低温霜冻、冰雹、干热风、连阴雨。年平均气温9.9℃,年平均最高气温17.2℃，年平均最低气温4.3℃，最热月（7月）月平均气温23.1℃，最冷月（1月）月平均气温-5.5℃，极端最高气温38.3℃（2000年7月21日），极端最低气温-23.0℃（1991年12月28日）。

2.2.2陕西黄土高原窑洞

位于黄河中游、属黄土高原丘陵的沟壑区的延安地区，无论是城镇或乡村，时至今日，窑洞仍是人们最主要的居住形式。窑洞一般高3米多，宽3米左右，最深的可达20米。洞口都朝阳，这样便于阳光照射。最简便的窑洞就是直接挖土形

成的窑洞土窑洞；将土窑洞用石头加固，就成石窑洞了。

黄土高原上阳光充足，干旱少雨，木材资源缺乏，地形上沟壑纵横交错，而且黄土高原土质好，地下水位低。窑洞利用土层保温蓄热，改善室内热环境。也就是说、窑洞建筑的主要优点来自土壤的热工性质，厚重的土层所起的绝热作用使其温升很低，温度波动在土壤中仅有一定的深度，在此深度以外就无波动影响。

陕北的沿崖窑洞利用山地地形，效果更好。窑洞不仅有适合人、畜居住的冬暖夏凉条件，还是一个良好的天然冷藏库。

2.3夏热冬冷地区——温州

2.3.1温州气候特点

温州市位于浙江省东南部，属中亚热带季风气候，冬季盛行从大陆吹来的偏北风，气温较低，雨水较少，湿度蒸发较小。这里雨水充沛、空气湿润，且四季分明。夏季盛行从海洋吹来的偏南风，湿大雨多，气温较高。春季天气多变，时常阴雨连绵。秋季大气较稳定，常见"秋高气爽"天气。全年气候总特点是：温度适中，热量丰富；雨水充沛，夏季炎热；四季分明，季风显著；气候多样。温州常年平均气温在18℃左右，这是人类活动较为适宜的气候条件。根据温州气象台历年各月逐日逐时气温记录及人的冷热舒适要求，温暖舒适期（10-28℃）每年长达9个月，出现时数可达6500小时，占全年总时数的74%。全年>0℃活动积温约6500℃，无霜期275天，是全省热量资源最丰富的地区。

2.3.2江南民居

江南民居普遍的平面布局方式和北方的四合院大致相同，但是一般布置紧

（图2.2.1黄土高原窑洞）

凑，院落占地面积较小，以适应当地人口密度较高，要求少占农田的特点。

受南方气候的炎热潮湿特点对建筑的影响，江南民居居室墙壁高，开间大； 前后门贯通，便于通风换气（图2.3.1）；为便于防潮，建二层楼房多，底层是砖结构,上层是木结构。江南民居也往往利用天井来组织门窗设计，南墙尽量开窗或隔扇门，以引导南风入室；槛窗下的槛墙有的设有透空栏杆，以增加通风面积；支摘窗，上面可支起，下可摘除，都可以调节风量；推拉窗则可推可拉；还有中轴转窗可以成片开启，调节角度和开口大小，引导南风；特别是横批窗，冷空气从窗下部进入，从上部流出，形成热压通风。

江南民居还讲究风水（图2.3.2），“风水”主要是指古代人们选择建筑地点时，对气候、地质、地貌、生态、景观等各建筑环境因素的综合评判。现在看来也是适应当地气候的表现。

2.4 夏热冬暖地区——广州

2.4.1广州气候特点

地处北温带与热带过渡区，横跨北回归线，年平均温度22℃，最热月（七月）平均气温28.5℃，最冷月（一月）平均气温13.3℃，极端最低温度0℃，最高温度39.1℃。南亚热带季风气侯，气候宜人，是全国年平均温差最小的大城市之一，（图2.3.1江南民居轴剖示意图） （图2.3.2江南民居风水性）

具有温暖多雨、光热充足、夏季长、霜期短等特征。全年水热同期，雨量充沛，利于植物生长，为花团锦簇的“花城”广州提供了极好的条件。年均降雨量为1982.7毫米，平均相对湿度为68%。全年中，4至6月为雨季，8至9月天气炎热多台风，10至12月气温适中。

2.4.2广州西关大屋

该区俗称"西关"。这一带有许多典型的传统旧屋，人称“西关古老大屋”。 这些老屋过去多是豪门富商的住宅，高大明亮，装饰精美。大屋两侧各有一条青云巷，取平步青云之意，这种巷又称冷巷、火巷、水卷等，有通风、防火、排水、采光、晒晾、交通、栽种花木等功能。

广州的高温天气时间长，从前没有电风扇和空调，西关大屋的设计十分周到。采用整齐封闭的外墙（图2.4.1）以减少太阳辐射，也能防火和保持私密性。建筑利用起伏的坡屋面、小庭院、天井、敞厅、青云巷、天窗、高侧窗、疏木条、各种通透的门窗来组织自然通风（如脚门、趟栊和大门），在炎炎夏日中显得格外阴凉。

2.5

温和地区——西双版纳

2.5.1西双版纳气候特征

西双版纳位于云南的南端，属热带季风气候，日照充足，雨量充沛，一年内分干季和湿季，年平均气温在21℃。干季从11月至翌年4月，湿季从5月至10月。终年无霜雪。年雾日达108—146天。景洪地区极端最高气温达41.1℃，极端最低气温2.7℃，常年适于旅游观光。 西双版纳因地处北回归线以南的热带北部边缘气候类型为热带季风气候，山区为亚热带季风性湿润气候，终年温暖、阳光充足、热量丰富、湿润多雨，具有“长夏无冬、一雨成秋”的特点。一年只分为雨季和旱季两季。雨季长达5个月（5月下旬——10月下旬），旱季则长达7个月之久（10月下旬——次年5月下旬）。雨季降水量占全年降水的80%以上。

2.5.2西双版纳"干阑"

云南西双版纳属于亚热带气候，常年气温高，年降雨量大。居住于此的傣族居民为适应当地潮湿多雨的气候条件，就地取材，用竹木建造了干阑式住宅（图2.5.1），底层架空，四周无墙，只有几排柱子支承上面的重量，木或竹的楼面留缝，使较凉的空气从底层透人，改（图2.4.1西关大屋）

善微气候。底层一般用作厨房、畜圈和杂用，二楼储藏粮食。底层和第二层外墙不开窗，上两层为住房，向外开窗，内侧为廊，连通各间。设凉台，屋顶坡度较大，多采用“歇山式”以利屋顶通风，飘檐较远，重檐的形式有利于遮阳、防雨。平面呈四方块，中央部分终日处于阴影区内，较为阴凉，为族人议事、婚丧行礼及其他公共性活动用。

（图2.5.2 西双版纳"干阑"）

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