生物气候学建筑

按照仿生学原理，在结构形式和功能上体现生物的气候自适应性、自我调节性、自我完善性，有效地利用能源和材料，达到与生态环境和谐共处的建筑形式。生物气候建筑及其设计历史悠久，最早可追溯到远古渔猎文明时期。从公元500万年前到公元1万年前，由于当时生产力水平极其低下，人类以渔猎和采集为生，饱受饥饿、疾病和野兽的威胁。当时人们建造简单的洞穴、树巢，以适应当时的气候和生存需求。这些巢居、穴居可以说是最早的生物气候建筑，是人类作为生物适应气候的产物。自人类历史开始至16世纪中叶，可以称为经验指导阶段。在这一时期，生产力水平提高，人类社会以农耕和畜牧为生，饥饿和疾病逐渐减少，基本摆脱了野兽的威胁。人们聚居形成村落，集市和城镇形成并缓慢发展。私有制和社会分工的出现，使建筑的建造和设计成为一部分人的职业。此时的建筑设计是基于经验总结，例如中国传统建筑选址所使用的风水理论中只能定性地以 “负阴抱阳、背山面水” 等进行描述，并没有具体的科学理论作为基础。这一时期的建筑营造也是基于工匠的经验，成熟的建造技术和方法只是由少部分专业工匠口口相传。这一阶段，生物气候建筑及其设计虽然只是凭经验进行设计和建造，但在各国的传统建筑中不乏佳作，如爱斯基摩人的冰屋、中东地区的大巴扎、北京的四合院、陕北的窑洞等。从16世纪中叶到20世纪40年代，称为科学理论阶段。生物气候建筑设计中的采光、遮阳设计在这一时期有了可靠的科学依据。后期关于人体热感觉的研究，尤其是各种人体热舒适指标的提出，为生物气候建筑及其设计中人体健康的热舒适评价标准提供理论依据。
生物气候建筑的核心在于视建筑为生物。要体现建筑的生物性，就要详细分析当地的建筑气候，通过生物气候图等方法确定建筑气候适应性设计。建筑气候是指与建筑基地条件相关的空气温度、空气湿度、风速、风向和太阳辐射等自然气候要素的总称，是建筑设计必须考虑的重要方面。如何结合气候分析来进行建筑的气候适应性设计，使建筑体现地域特色，是建筑师普遍关心的问题。建筑设计人员需要建立起完善的建筑气候资料数据库，然后进行行之有效的利用建筑物理论分析气候的方法，依据科学理论数据来进行气候适应性设计。同时要注意到，在同一建筑气候分区的广大范围内，建筑与气候条件之间的偏差使建筑运行能耗大幅增加。随着计算机信息技术的发展和建设节约型和谐社会的提出，我国目前已初步建立了较为完善的建筑气候资料库。为充分利用气候资源，实现建筑的气候适应性，降低建筑运行能耗奠定了基础。