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日照分析在现代庭院景观设计中的研究与实践

来源:知实学术 分类:建筑论文 发布时间:2020-07-25 浏览:

  摘 要:城市化的不断深入、城市用地规模的不断扩大,使得人地之间的矛盾日益显现,其中“日照权”作为居民亲近自然的一项基本权益受到损害。对于日照的实用效果和审美效果的分析,成为当下景观设计中不可缺少的重要环节,在个性化的庭院景观设计中也尤为重要。不同于传统意义上只用于居住区规划和建筑设计中的日照分析,现代的日照分析需要综合考虑光的元素与建筑布局、建筑结构、庭院空间布局、种植设计的相互关系,寻找人类居住环境中“光的舒适度”,在兼顾舒适性和经济性的同时,真正实现诗意的栖居。从日照分析概念入手,结合实际情况合理延伸传统日照分析的定义,以当下庭院设计中日照分析存在的问题为切入点,研究了日照分析对于庭院空间布局、园林设计要素、使用者身心健康等的重要作用。最后,以某别墅庭院景观设计为实例,计算出庭院各区域每日接受日照的时长,依据日照分析的具体原则,对其进行基于日照元素的设计改造,通过日照分析探索当代庭院景观设计的新趋势,实现庭院景观节能高效、美观舒适的设计。

  关键词:风景园林;日照分析;庭院景观设计;个性化服务;空间布局

  DOI:10.16397/j.cnki.1671-1165.202003053 开放科学(资源服务)标识码(OSID):

  《古建园林技术》(季刊)创刊于1983年,是由北京房地集团有限公司主管、《古建园林技术》杂志社主办的建筑科学类学术期刊,于1996年入选北京大学图书馆与北京高校图书馆期刊工作研究会联合编辑出版的《中文核心期刊要目总览》(第二版)。

  近年来,传统城镇化在带来经济高速增长的同时,也造成了环境污染和生态环境退化。[1]大规模的农村人口涌向城市,使得城市的用地日趋紧张。“千塔之城”的出现,是对人们拥有“日照权”的一个重大挑战。伴随着建筑能耗和住宅能耗不断增加、服务业的不断兴起与完善,日照分析在庭院设计中的重要地位逐步彰显。

  一、日照分析概念及其在庭院设计中运用的现状

  (一)日照分析的概念

  传统意义上的日照分析主要运用在居住区规划和建筑设计中,通常指的是具有规划、设计法定资质的单位,依据国家和地区的各项规定、要求,通过电脑软件,对有日照强度要求的建筑进行标准日的日照模拟,具体分析建筑的量化指标。[2]这样的日照分析具有阶段性的问题,通常侧重项目前期日照对于居住区楼层间距离、建筑的结构等的影响,一定程度上忽略了在居住区环境景观设计中,空间布局、功能分区以及使用者对于光照的要求。

  庭院景观设计中的日照分析作为一项辅助于设计的重要步骤,要求庭院设计者根据日照对于庭院空间布局及造景元素的影响,分析拟建庭院受到周边日照环境情况的影响,制定分析报告,最终实现人性化的集约型庭院设计。

  日照分析的原理是:太阳到达地球的太阳光为平行光,在某一时刻,通过计算太阳的方位角和高度角,得出太阳相对于分析点的位置,然后利用投影关系和几何知识计算出分析点在该时刻的日照情况。如果将一个平面看成分析面,可以通过计算任意一个高于本投影面物体的投影区域,从而分析出该分析面上的任意一点的日照情况。[3]

  决定庭院景观设计中太阳光线运用的要素主要涉及三个方面:园林设计场所的不同地理纬度;同一个地点一年四季循环的太阳高度角的变化;同一个地点每天太阳从日出到日落的太阳方位角的变化。[4]

  (二)日照分析在庭院设计中的背景及运用

  日照是能源的基本来源,对气候有着重要的影响作用。处理好日照和住宅的关系,可以较大程度地提高住宅内部的舒适性。[5]在园林庭院的设计中,如何让人们充分感受到阳光的价值,如何扬长避短,巧妙利用太阳辐射的有利因素,营造适合人们的惬意栖居环境,成为时下追求个性化服务、人性化服务的庭院设计风尚。

  与以往大部分“粗放型”的统一庭院设计模式不同,随着第三产业的兴起,个性化诉求的提升,园林庭院设计随之体现出更全面、更细化、更个性的要求。庭院设计在关注使用者个性化需求的同时,突出了细节与高效。而园林庭院设计中,人们对于舒适度、经济性、细节化也提出了符合时代的高标准严要求。

  (三)日照分析在庭院设计中的问题

  1.认知水平较低,功能布局失衡

  日照分析对庭院景观的分区有着重要的影响,不同的日照时长决定了不同的分区以及各分区在功能上的不同,目前日照分析的重要性在居住者中的认知度普遍较低。许多使用者并未意识到日照对于庭院植物搭配、水景选择、设计材料等的重要性,对日照分析呈回避状态。因而没有对庭院设计中的日照功能分区、日照范围等提出较为详细的要求,导致一些庭院设计无法满足居民居住的切身体验要求。庭院布局功能泛化,分区相对笼统,没有合理而明确的分区。

  有些庭院景观设计师缺乏前瞻性,在进行功能分区设计时没有考虑日照的早晚变化、季节变化等,导致其对功能分区的划分相对局限。对于已划分的功能分区,也存在无法合理控制功能分区内水景、植物等庭院景观要素的现象,致使一些问题的出现,例如强光导致水体富营养化、耐阴植物遭曝晒的问题,破壞了庭院的功能分区和整体布局,甚至出现一些地方的太阳光不能被人们利用,引发“无效日照”的情况。

  2.庭院景观同质化,住宅能耗激增

  许多设计者没有使用过正式全面的日照分析流程,在对庭院进行日照分析时,因缺乏技术指导,往往思考不全面,在某一环节发生疏忽,导致了规划出现局限性。另一方面,日照分析与水景设置、植物配置等类型的园林庭院设计要素不同,其设计规范化起步晚、资源配置不均匀、信息渠道有限、社会关注度较低,同时优秀的庭院日照分析成果缺乏,这使得日照分析存在着明显的“套用”现象,没有做到“具体场所具体分析”。

  此外,许多专家学者对城市住宅区展开了大量调查与研究,发现了各地住宅的趋同现象,如香港、广州部分城市住宅几乎完全被套用在上海和北京。这个现象的背后隐藏了这样的一个问题,住宅设计忽视了与自然气候的关系。日照作为自然气候的重要组成部分,在上述某些住宅区的景观设计中显然未得到重视,这使得庭院的气候适应性降低,庭院居住舒适感降低。

  随着城市化和现代化进程的加快,人们对居住的舒适度需求日益增加,庭院设计同质化带来的舒适感的降低便需要通过其他建筑设备来实现,如不合理的设计导致室内无阳光,冬季阴冷,致使暖气的使用量额外增加。此外一些庭院苗木的跨区域同步、不按照苗木对阳光的不同需求随意栽植,导致的枯病死等也带来了极大的损失,这些都大大提高了住宅的能耗。

  二、日照分析对庭院设计的作用

  (一)空间布局功能界定——合理规划园林设计场地的空间布局

  通过日照分析能准确地将园林设计场地的半阳区、全日照区、半荫区、全荫区划分开来,从而在不同的区域内种植不同的植物[3]。

  以地处江苏西南部、长江下游的南京为例,其气候条件为亚热带季风气候(夏季高温多雨、冬季低温少雨),对于全荫区可以选择凤尾蕨、八角金盘等耐阴性植物,对于半阳区、半荫区可以选择一些中性植物,如侧柏、女贞、紫荆等等,全日照区可以选择玉兰、枫树等阳性植物。日平均日照长度比较大的地方可以选择一些常绿的大乔木,便于体现冠幅优势对于改善庭院居住者夏日观景体验的作用,对于日平均辐射比较小的地方,可以选择种植一些落叶乔木,夏季遮阳造荫,冬日落叶引阳,以达到“夏阴冬暖”的效果。

  (二)庭院景观元素

  1.“日光熨动黄金叶”——日照对于植物选择的影响

  作为景观构造上的重要一环,合理的植物绿化不仅能够彰显春夏秋冬四时的庭院景观变化,还能起到改善微气候环境,柔化建筑边界的作用。“日光穿竹翠玲珑”,光照可以让植物依据其特有的形态进行动态的光影变化,此外光照可以调动植物的色感,刺激观赏者的视觉细胞。

  同时,日照能使植物产生叶绿素等,促使植物产生光合作用。绿色植物在庭院中充分发挥其作用离不开日照,因此,在进行园林环境设计时,对于植物生长习性的把握以及日照区的合理布置则显得尤为重要。对于日照时数在10 h以上的区域,可以选择冠幅大的乔木进行遮阴;对于日照时数在5~10 h的区域,可以种植大部分植物,在实际设计中,要根据当地的气候条件等确定; 对于日照时数在5 h以下的区域,太阳辐射比较弱,可以选择种植彩叶铁树、粗筋草等耐阴性植物。[3]

  2.“池暖波碧映日光”——日照对于庭院水体的影响

  所谓“一水护田将绿繞”,水是庭院里灵动的视觉焦点,将所有琐碎的片段设计连接成一个柔和的整体。庭院水体在调节微气候和提升庭院观景品质上都起着重要的作用。

  在庭院设计中,日照赋予了庭院水景别样的审美意蕴,它具有“涵游鱼”“凝水面”的美学功能。此外,水体的质量一直是庭院水景重点考虑的要素,长时间的日照是水体富营养化的一个重要原因,因此多数情况下,日照时数比较长的区域应避免设计水景,水体的蒸发量会随着强烈的太阳辐射而增大,容易引起水质变差,破坏庭院景观。

  3.“斜光到晓穿朱户”——日照在建筑、小品中的运用

  “晓开读书窗,日光泼双眸”,宋代的舒邦佐在《雨后即事》中描绘了夜雨后的早晨,自己打开书房的窗户,阳光照射进屋内温暖双眸的惬意画面。当阳光作为软质的介质在与硬质建筑、小品发生联系时,两者相呼应,串联整个空间,营造出温馨、惬意的生活氛围。一缕阳光就是坐凳、灯具、雕塑、假山等的点睛之笔,具有鲜明的艺术特征。

  同时,庭院中还可以直接利用日光进行造景,例如承德避暑山庄文津阁中的“日月同辉”景观,池潭南边的假山洞府中,用叠石形成月牙形孔洞,光线穿洞投影水池,形成水中月,同太阳一起倒映在池水中,便为日月同辉。

  4.“日光铺庭照栏杆”——日照对于园林材料的选择

  在庭院设计过程中,对于日照时数比较长的区域,不易吸热、耐晒、反光度低的材料往往更受到青睐,设计者应避开选择金属类材料,防止人们在夏季观赏过程中,栏杆、扶手等因吸热升温造成烫伤的现象。同时日照时数长的区域要尽量选择颜色淡雅、清爽的材料,如浅色系的地铺;而对于日照时数比较短的区域,则可以选用一些色彩活泼的材料。

  (三)日照对使用者的影响

  1.阳光对使用者的生理和心理影响

  生理上:阳光中包含的紫外线能促进人体内的维生素A转化为维生素D,防止佝偻病等疾病;同时,日光具有杀菌作用,并且阳光刺激对人体血压、脉搏、呼吸、筋肉紧张等也有很大的影响。

  心理上:日光是光明与希望的象征,从心理学的角度分析,日照对人的情绪有很大的影响;个人的安全感、归属感、舒适感、创造欲等一切心理体验都可从普照的阳光中产生,如果长期得不到足够的阳光照射,人就会感到孤独、忧郁、悲伤、紧张甚至恐惧。

  2.连接人和阳光之间的桥梁

  人们规划的不是场所、不是空间、也不是内容,人们规划的是体验。[6]阳光对人的生理和心理都具有重要的影响,如此,庭院设计如何让人与阳光之间的桥梁互通并营造互动的体验氛围就显得尤为重要。在庭院中可以根据日照的程度合理地建造休息娱乐区,引导人们有意识地“接近”日光,形成日光体验,以配合日照发挥其对居民的有益作用。休息娱乐区最好选取在半阴半阳区,这样既可以避免夏日的曝晒,也可以避免冬日的阴冷潮湿。

  三、日照分析在庭院设计中的现实诉求——以句容某别墅庭院景观设计为例

  (一)项目背景

  本项目庭院位于句容市宝华山某别墅区内,住宅区总体呈现出古典苏式建筑景观格局,在屋檐、长廊、院墙花窗等细节处运用独特的中国文化元素。庭院遵循传统建筑制序,空间布局讲究生活哲学,亭台楼阁、雕花漏窗处处精工细作。

  本方案设计组与由户主代表组成的生活设计业主委员会进行了深入的交流与沟通。在中式庭院风格的整体大框架下,针对不同的户型、户主的不同需求进行了集约式的庭院设计,突出个性化和人性化。

  (二)场地测绘及数据分析

  设计人员实地进行了考察,对庭院尺寸、墙体高度、周围建筑高度等进行了测量和分析,绘制出庭院的房屋建筑主体示意图,并且通过天正建筑的日照分析功能,计算建筑高度、分析遮挡影响情况、建立模型进行模拟,最终模拟出整个场地的日照情况。

  通过对日照分析软件的认知与掌握,可以提高设计的预见性,在庭院的构思阶段就可以从不同角度全面观察日照对于庭院设计的综合影响,避免了在详细设计阶段才考虑日照对于庭院的重要性(图1、图2)。

  以朱宅为例作具体日照分析(图2)。设计人员在实地测量朱宅庭院四周围墙高度、地理位置坐标等的前提下,结合CAD施工图纸、户型图等,在天正软件中进行了日照分析的测算。

  首先,确定建筑的高度。根据实地测量庭院四周围墙、遮挡物等高度,绘制建筑的外墙轮廓线、建筑主体示意图(图1)。

  其次,进行多点分析,选中房子等遮挡物,根据《南京市高层建筑日照分析管理技术规定》进行参数设定,《南京市高层建筑日照分析管理技术规定》中规定:南京市日照分析的计算起止时间为大寒日上午8时至下午4时、冬至日上午9时至下午3时,计算点纬度为32°04′N。

  最后,框选建筑区范围,进行日照时长分析,得出日照时长分析图(图3)。图3中黄色的数字“1”表示大寒日南京此住宅的该区域在上午8时至下午4时共有1 h时长的日照。其余颜色及数字依此类推。

  (三)景观方案设计及日照分析运用总述

  1.设计方案概述

  在和户主深入交谈后,此院风格定位为纯中式庭院,在图2总平面图的①处设置小山水,营造局部的微环境,③④为落水口,做水坝,使①③④形成一个连续的水循环。中间安装小型流水装置,水面露出,设明槽,以游鱼等辅景点缀。①处小山水地形略高,稍低于旁边漏窗(下沿约 1.2 m), 并可有花枝伸向漏窗。④西侧有漏窗。⑥处小院加部分玻璃顶,做纯植物景观。⑦处做日式枯山水,樱花点景。

  2.日照分析的运用概述

  由日照时长分析图可知,南院的主要区域平均一天日照长度为5 h左右,为避免夏日长时间的曝晒,硬质平台选用了有优良散热性的花岗岩石材;南院的日照时间相对较长,对庭院水景的布置也提出了很大的挑战,在满足美观需求的同时,将日照长、蒸发量大、富营养化概率高等问题融入设计,借助净化器等提高水体的品质;此外,在南院中充分运用喜光类观赏植物,如樱花、白玉兰等。

  北院因受到相邻别墅的墙体影响,其日照时长呈由别墅建筑体向外墙弧形缩短的趋势。北院的主要布局为日式的枯山水,在太阳的反光下,砂石有了特殊的光泽与景致,经砂石反射进房间的阳光不会因直射而刺眼。温和的阳光,对人的生理和心理起到了调节作用,极具健康生态的价值。

  (四)日照分析具体原则的合理运用

  1.地区分布差异原则

  设计师在设计过程中,应避免近年来常见的庭院趋同情况,防止经纬度差别较大的地区庭院规划直接照搬的现象发生。在复杂的庭院日照因素考虑过程中,设计师除了利用大量的设计手法及技巧,更应该回归园林设计本身最基础的择地原则,将日照因素考虑进该地区的地理情况及气候情况中。在此基础上,进行多次的实践及调研并进行经验总结,从而得出某一地带特有的日照分析应用经验,真正实现日照因素设计因地制宜。

  2.局部微型气候原则

  该庭院设计由日照分析为主要切入点,集结其对于植物配置、庭院水景、建筑小品、园林材料、身心健康等的影响,整体考虑日照下的庭院功能分区,建立起日照分析的矩阵互动,设立联动的内部设计体系——城市庭院微气候,从而进行科学规范管理,使得日照分析与园林庭院设计各个要素之间紧密联系。当设计师疏忽一项或者由于一些特殊的外在原因导致日照分析在某个设计环节中出现了问题,局部微型气候将受到扰乱,整个设计体系会得到及时反馈,从而推动以联动的整体性设计思维去解决存在问题。

  3.景观建筑一体原则

  庭院景观与建筑本体之间有着对应的协调关系。该案例在日照分析过程中,充分考虑了别墅建筑主体在庭院中的位置及分布情况,联系当地日照时间及阴影覆盖面积,对庭院剩余土地进行新层次规划,以求得到最佳的庭院景观设计方案。除了考虑建筑带给庭院设计的影响之外,还应使两者互助互利,通过庭院的设计规划减少光照对房屋本体的损伤,同时反思房屋外观材料应用是否合适,真正实现日照分析景观建筑一体的原则。

  4.以人为本原则

  园林建设是体现人主观意识的审美的直接途径,人类的审美习性与自然的内在肌理之间的关系是决定园林建设是否生态的关键要素。[7]庭院设计中的日照分析从植物生长、水体质量、建筑情况多个方面考虑,都是基于满足居住者的生理及心理需求的。该庭院在北部设置了大面积的日式枯山水从而利用日照因素,为室内居住者提供了温暖和煦的生活氛围,同时在相对阴凉地区设置绿色屋顶,为居住者提供了相对幽静、清凉的休闲区域,并利用水体减弱过于强烈的日照带给人体的损伤等。总而言之,日照分析在庭院设计中应从各景观元素出发,为居民提供各种生活情境,满足居民各种情绪及生理情况下对居住环境不同的需求。

  四、结语

  随着城市化的深入,日照和城市之间的关系开始了主动与被动关系的转化,从古代的自下而上的朴素约定转向自上而下的强制性规定。[8]城市住宅所暴露的功能布局失衡、庭院景观同质化、住宅能耗的激增等问题不断推进着日照分析在庭院中的合理利用。

  综观整个研究过程可以得出,日照分析在庭院设计中的应用经验不能无条件地全部接受,应当充分考虑庭院所在地区的地理条件及气候条件对景观设计布局的影响,通过对这些因素的综合分析,合理分配受光影响的剩余土地资源,确保庭院植物、水体、建筑本身等因素可以正常甚至加倍发挥其固有作用。

  日照分析凭借其对庭院设计诸多因素的重要影响,奠定了其在集约型庭院设计中的突出地位,這要求设计师在进行居住区规划和建筑设计的时候,应格外重视日照分析的运用,优化设计方案,采用多种布局形式,尽可能地进行科学的庭院设计,让居民找到居住环境的“光的舒适度”,保障居民的基本权利。同时,在庭院日照分析发展中,可以尝试将一些理论与技术运用到城市的整体规划中,“以小化大”,实现绿色城市的美丽构想,真正营造诗意的栖居环境。

  参考文献:

  [1] 陈玲玲,冯年华,潘鸿雷.新型城镇化发展背景下南京生态城市建设进展及对策[J].生态经济,2015(5):175-178,190.

  [2] 魏鑫,王天栋,刘彦花. 居住区规划和建筑设计中日照分析的问题解析[J].科技展望,2015(25):29.

  [3] 陈亦男.日照分析在园林环境设计中的重要性及实践初探[J]. 江西建材,2015(2):195.

  [4] 杨立新,宋力,李聪.日照分析在园林环境设计中的应用[J]. 现代园林,2006 (2):1-4.

  [5] 施慰.庭院式民居日照适应性研究[D].上海:同济大学,2008.

  [6] 约翰·O 西蒙兹,巴里·W 斯塔克.景观设计学:场地规划与设计手册[M].俞孔坚,译.北京:中国建筑工业出版社,2014:4.

  [7] 汪辉,任静,赵康兵.园林建设中的生态智慧与生态审美[J].南京林业大学学报(人文社会科学版),2019(2):40-48.

  [8] 李京津.基于“日照适应性”的城市设计理论和方法[D].南京:东南大学,2018.

  

本文由知实学术网首发,一个权威专业的学术论文发表知识网。

文章名称:日照分析在现代庭院景观设计中的研究与实践

文章地址:http://www.zhishixueshu.com/jz/12204.html

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