从防范流行病和传染病的生态建筑学意义及设计

城市生态学论文优选范文10篇之第九篇：从防范流行病和传染病的生态建筑学意义及设计

　　摘要：风 （水平气流） 和日照是对城市建筑设计影响较大的两个气象因素。从防范流行病和传染病的生态建筑学意义出发， 我们发现现代城市建筑设计上存在两大盲点：即忽略了传统的"穿堂风"设计和忽视了不同纬度日照差异影响下的城市建筑差异设计。造成了建筑物的人文关怀缺陷。本文就此从气象学、气候学、生态学、地理学等学科的角度， 提出解决问题的原理和方法。

　　关键词：穿堂风； 日照； 生态学建筑设计； 纬度差异；

　　过去几年来， 非典型肺炎等流行病曾在我国各个城市呈现间歇性的传播， 尽管病源和传染原因有待于研究和证实， 但从流行病和传染病在城市的扩散情况看， 已经暴露了我国一些城市建筑设计上的缺陷和盲点。近一二十年， 我国城市许多房屋的建设中忽略了气象因素对生存小环境的天然保障机制， 产生不良后果， 有些建筑物的设计和建造， 在技术上是先进的、现代的， 但却是不科学的。如工作在高级写字楼中的人发现， 想打开窗户并不容易， 因为写字楼的玻璃窗是整体封闭的， 根本就无窗可开；一些住在新楼房里的住户也发现， 虽然开着窗， 却感觉不到有新鲜空气的流入；采光条件也日趋恶化。这些都是城市建筑规划设计中忽略气象因素所致。

　　总起来说， 一个安全、节约、可靠、科学、以人为本的建筑物设计会受到水平气流 （风） 、日照、温度、湿度、气压等各个气象要素的影响， 其中气流和日照对建筑物的居住生态环境质量影响最大。建筑物或建筑群的设计和建造一方面受到各个气象因素的制约， 另一方面， 不同的建筑设计， 如座向、朝向、型式 （板式或塔式） 、楼层高度及其组合、楼房的间距、甚至绿化环境等， 也会与气象因素相互作用而产生不同的环境效应， 从而影响居住环境质量。

　　1."穿堂风"的生态学设计

　　面对"非典"对城市的突然袭击， 医学专家们一再反复强调， 最简便、最有效的预防办法就是多开窗通风。按照卫生标准， 室内空气中CO2的浓度应在1‰以下， 良好的通风条件是室内空气清新的重要保证。在城市， 通风的环境还会有利于减轻居室的大气污染。因此在建筑设计上要最大限度地组织"穿堂风", 利用好自然的气流通风， 而不是本末倒置地将门窗封闭起来， 去追求现代化空调系统的通风功能。居室穿堂风的设计， 必须考虑到使室内空气保持流动， 特别是在居室门窗的上部都应有方便开启的窗。因为室内的热空气是上升运动的， 室内污染空气层一般集中在2m左右的高度， 开启上部气窗， 污染空气可以经过对流运动彻底排出。需要指出， 穿堂风的设计已经越来越被人们所忽视。在城市一部分建筑物的规划建造上， 已经出现了一些"反生态"的设计， 脱离了生态、健康、自然的原则， 片面追求所谓的豪华、气派装饰。例如， 我国在20世纪五六十年代建的房屋， 门窗上部一般都有能够开启的窗， 到了20世纪八十年代， 新建的很多房屋中就再也找不到这种窗了， 而且那些原本有这种窗的一些老房子， 在装修时也生生地将它堵上了， 理由是它影响美观；更有一些写字楼、商厦， 为了追求所谓的现代化， 玻璃窗都是封闭的， 通风换气不是利用自然风的循环而是全靠空调和电动换气装置。这就像我们本可以自主呼吸的， 但为了表现自己的高科技含量， 偏要带上个呼吸机。殊不知这样的设计产生的严重后果是：一来违背了简单高效的自然通风原则， 二来电动调温和换气装置不仅工作效果不佳， 而且遇上停电将无法工作， 而且其空气的交叉流动， 还将成为病毒和细菌传播扩散的帮凶。由此看来， 无论是多么现代化的空调通风系统都难以与自然对流的穿堂风相比。

　　2. 日照对不同纬度城市建筑环境的影响

　　提高室内空气质量， 除了需要多通风， 保持空气流通和循环外， 还需要足够的日照和采光， 阳光中的紫外线能有效地杀灭空气中的有害微生物和病菌。因此， 住宅建筑应朝南或东南， 以利于采光。只有这样， 才能保证在日照时间最短的冬至， 室内每天有至少3个小时的日照。然而， 现在很多住宅楼的规划设计都没有很好地顾及这一点， 特别是塔楼中不少房屋， 整套居室没有一间向阳的房间， 这对健康非常不利。

　　要使居室保持足够的日照， 楼与楼之间需要留有一定的间距。具体距离因地区之间纬度不同而有不同标准。不同纬度正午太阳高度角平均值的计算公式为：

　　H=90°-φ

　　上述公式中的φ代表任意纬度， 以上述公式计算， 赤道的正午太阳高度角的平均值等于90°；南北回归线的正午太阳高度角的平均值等于66°34';南北极圈正午太阳高度角的平均值等于23°26';南北极正午太阳高度角的平均值等于0°。就我国的具体城市而言， 海口正午太阳高度角的平均值等于70°；广州正午太阳高度角的平均值等于66°47';杭州正午太阳高度角的平均值等于59°30';北京正午太阳高度角的平均值等于50°；哈尔滨正午太阳高度角的平均值等于44°；黑河正午太阳高度角的平均值等于40°。

　　众所周知， 我国地处北半球， 冬季的正午太阳高度角H随着纬度增加而减小， 简言之， 纬度越高， 冬季太阳的日平均高度角越小。正午太阳高度角H从海口的70°减少到哈尔滨的44°， 两者相差近30°。因此， 日照时间和太阳高度角的纬度差异性， 决定了我国同样高度楼房之间的间距分布规律：间距随着纬度的增加而加大。这样南边的楼房才不会挡住射向北边楼房低层住户的阳光。而实际上， 房产开发商出于经济效益的原因， 并未严格按照此间距要求规划建设， 使现在城市中大多数楼房的间距都远未达标， 为新的传染病扩散留下了潜在危机和隐患。

　　此外， 鉴于我国位于北半球， 冬季太阳辐射方向来自南方， 而寒冷空气又来自北方， 因此， 在建筑群的设计上要同时考虑到这两个基本气候因素的环境效应， 宜将不同建筑物的楼高设计成"北高南低"的分布， 至少南边的楼房高度要比北边的矮一层。这样一来， 既可以保证北边楼房低层住户的阳光和日照， 又可以利用建筑群构成的"北高南低"的人工地形， 有效地阻挡住冬季寒冷气流的袭击。到了夏季， 也有利于偏南气流长驱直入， 形成更多的穿堂风。

　　实际上， 日照是影响我国城市中建筑物环境容量 （容积率） 的一个重要因素。一般来说， 仅考虑日照因素的影响， 低纬度城市的环境容量 （容积率） 要比高纬度城市大。这是因为高度一致的建筑物受日照因素的影响， 其间距设计的要求在不同纬度之间也有所不同， 建筑物设计间距也自然不同。南方城市的建筑间距可以小于北方城市， 即同样面积的土地， 南方城市所容纳的建筑物比北方城市容纳的要多。因此， 城市土地的价格必须考虑到这个日照因素对城市建筑密度的影响。显然， 在其它条件一致的情况下， 等面积的土地价格， 南方城市要比北方城市高；反过来说， 用同样的资金， 所购买到的土地面积， 北方城市要比南方城市要大。

　　3 座向、朝向和建筑型式的环境效应

　　我国属于季风气候类型区， 盛行风向的特点是：冬半年以偏北风为主， 夏半年以偏南风为主。因此， "座北朝南"是城市建筑物的最佳选择。"座北朝南"的建筑物设计， 可以最大限度地顺应风力和风向的年变化特征。另外， 比较而言， 在组织通风方面， 板式建筑 （即长方体呈木板状的建筑物） 优于塔式建筑 （即呈高塔状的建筑物） .2003年3月份， 香港淘大花园出现一个非典型肺炎的感染楼， 该栋楼就是一个塔式建筑。淘大花园分为A、B、C、D、E若干个座次， 其中的E座住户在几天内就有300多人感染非典型肺炎， 而其它座次的住户感染率则很低。据调查研究的结果， E座住户的高感染率除了与排污系统有关外， 一个重要因素就是塔式建筑的通风条件较差所致。同时， 淘大花园的建筑物高度过大和建筑密度过大， 形成"狭管效应", 使底部受污染的空气随着垂直气流上升扩散， 也是导致疾病高发的原因。

　　从整体上比较， 美国的宏观生态环境优于我国， 但据报道美国的肺癌死亡率却高于我国， 这与美国的办公楼、住宅多采用封闭式设计， 以及使用化纤地毯有关。对建筑规划设计方面存在的不符合环境卫生要求的问题， 这些年来有专家和科技工作者多方反映、呼吁， 但一直未引起应有的重视。2003年的"非典"冲击波促使人们清醒地认识反思这方面的问题。亡羊补牢， 在新建的房屋规划、设计、装修中应从长计议， 做到以科学、实用、简洁、环保、生态为原则创建居住环境， 而不是采用反生态和违背环境保护的设计。在装修、建设、营造人居环境时， 综合考虑气象学、气候学、生态学、地理学、经济学等学科对城市建筑设计的协调关系， 建造出宜人的居住环境。