現代科學技術一日千里,定向用各種天文儀器、磁羅盤、經緯儀、水準儀等,比古代那些什么表桿法、望筒法、羅經準確不知多少倍,真是今非昔比。關于這些定向儀器有不少專門書籍講解,我們就不費筆墨了。在這里我們將重點講解建筑朝向的選擇應考慮哪些因素。
建筑朝向的選擇,涉及到當地氣候條件、地理環(huán)境、建筑用地情況等,必須全面考慮。選擇的總原則是:在節(jié)約用地的前提下,要滿足冬季能爭取較多的日照,夏季避免過多的日照,并有利于自然通風的要求。從長期實踐經驗來看,南向是在全國各地區(qū)都較為適宜的建筑朝向。但在建筑設計時,建筑朝向受各方面條件的制約,不可能都采用南向。這就應結合各種設計條件,因地制宜地確定合理建筑朝向的范圍,以滿足生產和生活的要求。選擇建筑朝向,一般主要從以下幾個方面來考慮。
① 日照時間和日照面積。建筑物墻面上的日照時間,決定墻面接受太陽輻射熱量的多少。冬季因為太陽方位角變化的范圍小,在各朝向墻面獲得的日照時間的變化幅度很大。以北京地區(qū)為例,在建筑物無遮擋情況下,以南墻面的日照時間最長,自日出至日沒,都能得到日照。北墻面則全日得不到日照。在南偏東(西)300 朝向的范圍內,冬至日可有9 小時日照,而東、西朝向只有4 . 5 小時日照。夏季由于太陽方位角變化的范圍較大,各朝向的墻面上,都能獲得一定日照時間。以東南和西南朝向獲得日照時間較多,北向較少。夏至日南偏東及偏西60 。朝向的范圍內,日照時1 可均在8 小時以上。建筑物室內的日照情況,同墻面上的日照情況大體相似。以北京地區(qū)(窗口寬2 . 10米,高1.5 米)為例,在無遮擋情況下.冬季在南偏東(西)45 0朝向的范圍內,室內日照時間都比較多,冬至日在這個朝向上,均有6.5 小時以上的日照時間。同時由于冬季太陽高度角較低,照到室內深度較大,所以在南偏東(西)450朝向的范圍內,室內日照面積也較大。東、西朝向的室內日照時間和日照面積都較小。在北偏東(西)450朝向的范圍內,冬至日室內全無日照。
夏季在南偏東(西)300 朝向的范圍內,日照時間不多,而且日照面積很小,夏至日室內三斌為4—5.5 小時之間,日照面積只有冬至日的4—7.3 %。在東、西朝向上,夏季室內日相對間較多,而且日照面積很大.在夏至日室內日照時間有6 小時舊照面積為冬至日的2.7倍。在北偏東(西)450 朝向的范圍內,夏至日室內日照時數有3—5 小時日照面積也比東、西朝向少。從日照時間和日照面積的分析來看,北京地區(qū)的最佳建筑朝向在南偏東(西)300 朝向的范圍內。
② 各種朝向墻面上可能接受的太陽輻射熱量。墻面上接受的太陽直射輻射熱量,除了日照射角度和日照時間有關外.還與日照時間內的太陽輻射強度有關。根據北京地區(qū)多年的實測值,計算出最冷月(l 月份)和最熱月(7 月份)各朝向墻面接受的太陽直射輻射熱日總量,冬季各朝向墻面上接受的太陽直射輻射熱量,以南向最高為16,529 千焦/平方米·日,東南和西南向次之,東(西)朝向更少.分別為4,228 千焦/平方米· 日和5474 千焦/平方米· 日。而在北偏東(西)300 朝向的范圍內,冬季接受不到太陽直射輻射熱。
夏季各朝向墻面上接受的太陽直射輻熱量,以東、西向為最多,分別為7,176 千焦/平萬米·日和8,830 千焦/平方米· 日,南向次之為1,985 千焦/平方米·日,北向最少為3,031 千焦/平方米· 日。由于太陽直射輻射強度一般是上午低、下午高,所以無論冬季或夏季,墻面上接受的太陽輻射熱量,都是偏西的朝向比相應的偏東的朝向稍高一些。夏季室外的最高氣溫,是出現在13 — 17 時之間,此時太陽位置正在西半天的方位上。可知建筑朝向在南偏西45—900 (西向)朝向的范圍內,西曬是比較強烈的。從北京、廣東兩地區(qū)的太陽輻射熱量的共同變化規(guī)律,是冬季以南向墻面為最多,自南向東北(西北)方向逐漸減少,到北向減為最低;在夏季以東、西向為最多,自東(西)向北(南)方向,逐漸減少,到北向減到最低。
③ 各種朝向居室內可能獲得的紫外線量。太陽光譜中的紫外線,有殺菌及改善室內衛(wèi)生條件的效果。在一天中陽光紫外線的成份,是隨著太陽高度角的增加而增加,所以一天正午前后紫外線最多,日出以后及日沒以前為最少。
根據多年的實踐證明,在冬季各朝向居室內接受紫外線,以南向、東南和西南朝向較多,東、西朝向較少,大約只有南向的二分之一。東北、西北和北向的居室,接受紫外線更.少,大約只有南向和東南向的三分之一左右。這是由于日照時間少或沒有日照,僅接受天空中散射輻射中的微量紫外線的緣故。因此,從接受紫外線多少來考慮,南偏東450 到南偏西450 朝向的范圍內為較佳的建筑朝向。④ 主導風向與建筑朝向的關系。主導風向對冬季室內熱損耗程度及夏季室內自然通風影響很大,因此選擇建筑朝向,應在考慮日照的同時注意主導風向。
在北方寒冷地區(qū),冬季為了建筑防寒,大部分主要居室的布置,應避免對著冬季主導風向,以免熱損耗過大,影響室內溫度。如北京地區(qū),冬季主導風向是北風和西北風,從北偏東朽“到北偏西600 朝向的范圍內,主導風向入射角小于450,冬季寒風侵襲比較嚴重;在南偏東600到南偏西600 朝向的范圍內,處于背風面,是冬季建筑物防寒的適宜朝向。
在南方炎熱地區(qū),爭取良好自然通風是選擇建筑朝向的主要因素之一。應將建筑物朝向盡量布置在與夏季主導風向入射角小于450的朝向上,使室內得到更多的穿堂風。但當總平面布置是行列式方式時,應當避免建筑物正對夏季主導風(即風向入射角等于零度), 以避免兩棟建筑物之間,產生旋渦區(qū)過大,對后排建筑物的自然通風不利。在這種情況下,建筑朝向宜采取與夏季主導風向入射角在30 —600 之間的朝向上,以利于室內自然通風。
在多風沙地區(qū),建筑朝向要避免面對風沙出現季節(jié)和主導風向。宜使建筑物的縱軸平行于風沙季節(jié)的主導風向,如此可以保持室內的衛(wèi)生條件,減少大面積墻面遭受風沙侵襲。此外,還要注意小氣候中的風向問題。全國各地的風玫瑰圖,列出了各地全年和夏季的年風頻率和主導風向,設計時可查找參考。
就氣候條件說來,一般選擇朝向,在北方冬季較冷,室外活動較少的地區(qū),應以日照為主;在夏、秋季較熱,冬季仍有一定室外活動的地區(qū),則應以炎熱季節(jié)的自然通風為主。為指導選擇較佳的建筑朝向,有關單位結合各地區(qū)的氣象條件,進行了大量的調查研究工作,得出各地區(qū)最佳及適宜的建筑朝向。
除了氣候等方面的原因,影響到建筑朝向的另一個因素是建筑環(huán)境的景觀。自然景觀是指有利的地點所眺望到的動人景致,一個自然景觀優(yōu)美的地區(qū),常常有充分理由被選為建筑基地。如清宮廷于承德所建的避暑山莊和外八廟,以及數不勝數的寺觀、民居都選在景色宜人的地方,利用借景、對景的手法,把綺麗的自然風光和人文景觀納入到建筑的視景之中。在一個風光優(yōu)美的環(huán)境中,動人的景點并不是全方位的,而是僅有一二處最佳觀賞面。如果要取得較好的觀賞效果.建筑的主朝向應對應于這些景點,并組織建筑的門洞、窗洞或依景致的特色設計景框,將景色的優(yōu)秀之處突出顯觀于景框之中,框景也是我國傳統(tǒng)建筑設計中借景的主要手段之一,“巧于因借”(《園治》 ),往往會給人以意外的收獲,從而深感大自然對人類的恩惠,使人的自然屬性得以釋放,與自然世界在心理上獲得更融洽的協調與統(tǒng)一。
傳統(tǒng)建筑對景觀是非常重視的,在設計中力圖使建筑朝向好的景觀,同時避免不良景觀,認為不良景觀是“兇煞”的,所以“風水歪門”有時就是為了取得好景觀,避免不良景觀而設計的??傊?,建筑的朝向要綜合考察氣候因素和景觀因素.依據建筑的性質而具體確定。