一、影响夏热冬冷地区可持续建筑设计的气候因素
由图 3-1 可见我国现行建筑规范《民用建筑热工设计规范》中将全国所有地区分为严寒、寒冷、夏热冬冷、夏热冬暖和温和五个地区。划分依据是将历年最冷月和最热月平均温度作为主要指标，累年日平均温度≤5℃和≥25℃的天数作为辅助指标。其中对夏热冬冷地区的定义是：最冷月平均温度 0~10℃、最热月平均温度 25~30℃，日平均温度≤50℃在 90 天以内、日平均温度≥25℃的天数在 40天到 100 天区间范围内。括重庆、上海两个直辖市；湖北、湖南、安徽、浙江、江西五省全部；四川、贵州两省东半部；江苏、河南两省南半部；福建省北部；陕西、甘肃两省南端；广东、广西两省区北端，共涉及 16 个省、市、自治区。夏热冬冷地区约有 4 亿人口 ，是中国人口最密集，经济发展速度较快的地区。
夏热冬冷地区在我国《建筑气候区划标准》被划入第Ⅲ建筑气候区，在地理学范畴内属于北亚热带与中亚热带气候区。其气候特征在以下几方面表现为：
风向与风速：夏季受海风影响，6-8 月盛行偏南风；冬季受西伯利亚寒风影响盛行偏北风，二者轮流控制做季节性交替；年平均风速为 1-3m/s，地区内东部沿海地区夏季常受台风影响风速可达 7m/s 以上。
降水与湿度：年平均湿度较大，四季相对湿度相差不大，可达到 70%-80%；
年雨日数约为 150 天，部分地区可超过 200 天，在梅雨季节常有大雨和暴雨，年降水量在 1000-1800mm。
气温：夏季闷热、冬季湿冷，气温日较差较小，其余部分在上述内容中已有详细叙述，故不赘述。
太阳辐射照度：年日照时数为 1000-2400h，年日照百分率为 30%-50%，年太阳辐射照度为 110-190w/㎡；其中川南黔北地区地处山区，太阳辐射照度为全国最低地区。
综上可见，夏热冬冷地区最显著的气候特点是夏季炎热、太阳辐射强，冬季湿冷、雨量多。地区内全年相对湿度较大，最热月平均温度达 32~33℃，最热月温度下限也在 28℃。《民用建筑设计通则》中对夏热冬冷地区的建筑基本要求中的首要要求就是建筑物必须满足夏季防热、遮阳、通风降温要求，在冬季应兼顾防寒保暖。因此，此地区内居住建筑在极端气候影响下，室内人体舒适环境的低能耗、低成本营造是可持续建筑设计的重点与难点区域，如何达到在控制能耗与成本的基础上实现建筑的可持续性是关键问题所在。
二、夏热冬冷地区居住社区现状解析
通过对居住社区的总体布局、朝向、社区绿化进行对比分析，以家庭为单位对每户在夏季防热和冬季采暖时所用措施、使用能耗所占比率、设备使用时长、室内热舒适性等情况进行调查研究，以便总结夏热冬冷地区居住社区现状。 作者以家庭为单位对居住社区在夏季防热、冬季采暖方式和所占能耗比例等进行问卷调查，住宅能耗的构成及权重情况对具体研究居住社区可持续问题具有指导意义，而夏热冬冷区居住社区室内热环境是否舒适，是研究之前首先应该明晰的问题。
在夏热冬冷地区（主要是长株潭地区）范围内采取样本，分析以问卷形式调查了在此地区内居住社区住宅夏季、冬季在降温、采暖方面采取的措施和能源消耗占总消耗的比率、能源设备种类、使用时长、设备使用情况等
1 居住社区布局及朝向
由于夏热冬冷地区夏季主导风风向为偏南风，东西方向太阳辐射照度大，而在冬季南向可获得较大的太阳辐射照度，有利于提高室内热辐射的热，因此大致方向上的南北朝向是本地区的理想朝向。
如图 3-2 所示，左图为株洲市蓝盾景园小区，从图中可以看出非沿街住宅均为正南正北朝向，居住社区总体呈行列式布局，在小区临街交汇处采取了西南朝向，在地块东侧临江，为了获得较好的景观视线和较大的临江面，将建筑朝向略微朝东旋转，而底层的沿街门面，则没有考虑有利朝向的问题，全部为东西朝向。
如图 3-2 右图所示，图为株洲珠江花园小区，地块东侧为多层住宅，地块西侧为别墅区。内部多层住宅和西侧别墅区朝向基本偏南或朝南，而东侧临城市主马路珠江南路所建的低层沿街建筑也全部为东西朝向，此处楼层多为 2 层，局部三层。由于楼层低、绿化遮挡、房间面深比较大等原因导致室内天然采光条件不理想，底层情况尤其突出，室内采光主要依靠人工光源。
综上目前居住社区内大部分住宅建筑的布局与朝向基本模式为：沿街布置商业，住宅优先考虑最佳的南北朝向，再根据景观资源、地块形状及小区内部道路局部微调朝向。同时，局限于小区地块形状、受限于对利润的追求、内部道路交通组织、沿街商业等因素，居住社区内仍有部分建筑的朝向既不利于自然通风，也不利于获取天然光辐射照度，牺牲了自然通风和自然采光需要，必须依靠机械设备才能满足使用，居住需求不得不为利润最大化做出让步。
居住社区的总体布局、建筑朝向对室内夏季自然通风防热及冬季太阳辐射得热有一定影响，采取合适的建筑布局、建筑朝向对居住社区的整体可持续有利，并在减小使用能耗方面的影响有重要意义。
居住社区内住宅建筑整体布局的主要形式有行列式布局、错列式布局、斜列式布局、周边式布局、自由式布局，其中错列式、斜列式和自由式布局可使房屋争取较好的朝向，使大多数房间获得良好的日照和通风条件。自由式布局每栋建筑占地面积大，由于经济性原因在城市居住社区内很难实现。综合考虑以上因素，设计时可在总体布局时多考虑斜列式与错列式。
2 居住社区绿化分析
衡量社区内绿化水平的技术经济指标主要为绿地率。根据我国《城市居住区规划设计规范》规范所述，绿地率是指居住用地范围内各类绿地面积的总和与用地面积的比值。各类绿地面积包括：社区内部游园设施、宅旁绿地、公共服务设施所属绿地和道路绿地（在道路红线以内的绿地）。其中包括满足当地植树绿化覆土要求、方便居民出入的地下或半地下建筑的屋顶绿地，但不包括屋顶、晒台的人工绿地。规范也规定，新建居区的绿地率不应低于 30％ ，公共绿地总指标不应少于 1m2/人。绿地率和容积率一样，开发商在获得地块建设权的同时，就由我国规划行政部门限定了具体数值，是强制性指标的一种，要求必须满足才能通过方案审批和项目验收。由于绿地率是小区的强制性指标，因此在居住社区在规划设计时必须满足此指标才能通过审核获批、继续建设。
单纯用绿地率来衡量社区内部绿化水平是不全面的，绿地率强调的是社区内绿化面积比率大小，但小区的绿化质量是更值得关注的部分。如图 3-3，对比现有小区的绿化水平来看，同一地区同一时期单位面积价格高的小区绿化在植物的选取搭配、水体造型、游园设施等方面形成的综合景观绿化要比低价位的小区更好，创造的小区环境也更为丰富。因此，另一方面，绿化园林过度设计现象，减弱了传统文脉的延续性，家园氛围淡薄。绿化系统过分追求景观需求和生态需求而在休闲需求考虑不足，使得居住区封闭性加剧，社区内部居民缺乏沟通交流、人际关系趋于淡漠。
3 居住社区住宅能耗现状分析
选择夏热冬冷地区范围内的两个城市寻找相似的能耗规律。图 3-4 为重庆某基础家庭 3 年间逐月耗电量，图 3-5 为长沙具代表性 70 户家庭的月均能耗变化曲线，两图中 8 月份的能耗是最高的，其次是 1 月份；其中长沙地区住宅全年单位面积用于降温和采暖的耗电量为 9.22KWh，为全年耗电量的 33%。
由此可推测出夏热冬冷地区居住社区全年能耗有两个高峰使用期，第一个集中在 6 月至 8 月的夏季，第二个集中在 12 月至次年 2 月的冬季。近年来，城市的热岛效应和全球厄尔尼诺现象比十年前更为严重，夏热冬冷地区用于冬夏两季在室内降温采暖的能耗量和电器使用时间均有所增加。
2015 年至 2016 年期间，作者以问卷及实地调查形式在夏热冬冷地区以为家庭单位，通过对 352 户冬夏两季住宅降温采暖方式、室内热舒适性及耗电量等方面做了调查，并对调查结果进行对比分析。按照地理位置、地形状况和地域气候情况将调查省份分为三大部分，第一部分包括湖南、湖北、江西，第二部分包括安徽、浙江、江苏、上海，第三部分包括四川、重庆、贵州。调查中 94.8%的住户认为近年来夏季炎热、冬季湿冷的情况愈演愈烈，在夏冬两季必须要采取主动式技术降温或采暖才能在室内进行正常生活活动，各地区部分具体数值权重如图
由图 3-6 可见，夏热冬冷地区在 6 至 9 月份的主要降温方式是空调。图 3-7说明了，在 12 至 2 月份的采暖方式在第一部分地区内主要使用电采暖，在第二部分地区内主要采用空调采暖。
（1）夏季主要防热措施与使用空调时间交叉分析
图中可以看出即使在夏季采用风扇和自然通风为主要降温方式的家庭，也会不同平频率的使用空调。在以风扇作为夏季主要降温方式的家庭中，39%的家庭在夏季最热天气每天使用空调的时间超过 5 小时，其中 12.5%的家庭使用空调时间超过 8 小时；以自然通风作为夏季主要降温方式的家庭中，在夏季最热时也有5.6%的家庭使用空调时间超过 8 小时；以空调作为夏季主要降温方式的家庭中，有 45.9%每天的空调使用时间超过 8 小时。
（2）冬季主要采暖措施与使用能耗采暖时间交叉分析
综上图可以看出冬季采用电采暖设备和空调为主要采暖方式的家庭，在表示使用时长的横坐标上的权重较平均。使用燃气或暖气的家庭，据调查采暖 8 小时以上的家庭占了 68.9%，采暖时长在 8 小时以内的家庭多为自己安装了地暖等采暖措施，而采暖时长在 8 小时以上的多为集中供暖。
（3）夏季使用能耗时长与冬季使用能耗时长交叉分析
从图中可以看出，在冬季每天使用能耗采暖方式 5 小时以内的家庭，有 59%在夏季使用空调的时间也在每天 5 小时以内；在冬季每天使用能耗采暖在 8 小时以上的家庭，67.5%在夏季每天使用空调的时间也在 8 小时以上。因此，可推测每户能源消耗与极端天气是冬季还是夏季的关联性不强，但与家庭的生活习惯、收入能力、环保观念有正向关联。
4 居住社区内住宅热舒适性现状
影响室内热舒适性的因素可大致分为由室外温度、太阳辐射照度、室外风速、降水量等综合构成的室外影响因素以及由室内热环境设备使用、室内物体辐射、人体的热辐射等综合构成的室内影响因素。
根据本次调查显示：绝大多数的被调查家庭认为夏季炎热、冬季湿冷，不采取主动式措施调节难以忍受室内环境，具体数值为总户数的 94.8%。仅有 5.2%的被调查者认为可以单纯依靠被动式手段调节室内热环境，从而达到舒适的室内环境状态。显然，被调查家庭对室内热环境不满意的程度是压倒性的，目前居民对夏冬两季的室内热环境状态并不满意，多数居民认为在经济条件有富余的前提下，会加长使用空调、采暖器等主动式室内温湿度调节设备的使用时间来改善室内热环境。
调查表明，夏季用于降温的花费占总能耗花费的 30%至 60%的家庭有 59%，而在冬季则为 51%。可见，夏热冬冷地区居民为了节省降温采暖的开支，大部分家庭对高温、低温的耐受力较高，只在难以忍受的室内热环境时间歇使用空调或采暖设备。
而夏冬两季用于降温、采暖能耗花费超过总能耗花费 60%的家庭的比例分别占调查比例的 22%和 24%，可见不同的家庭用于能耗的花费情况也不同，年收入较高的家庭在采暖能耗、降温能耗及日常能耗等方面的指标普遍高于低收入家庭，这初步反映了家庭收入与能耗水平之间程正比例增长的关系。因此，家庭收入越高，其使用空调降温及能耗采暖的时间可能越长。收入水平在一定程度上影响着家庭的能源使用消耗量。若能较好的控制夏热冬冷地区居住社区居民，在夏冬两季花费在降温、采暖上的能耗，可以解决本地区内每户能耗增长较快的问题。
（1）冬季室内热舒适现状
夏热冬冷地区冬季室外气温较低、空气相对湿度大、室外风速大，而且在深冬季节还伴随有雨夹雪和降雪。如图3-13，在调查中认为冬季能耗取暖器对过冬非常重要的家庭占总数量的81.3%。家庭电采暖器产生的热量在室内分布不均匀，只在其热源所在位置有较高的温度。当在房间面积较大的情况下单个热源产热产生的室内温度不均匀现象最明显。使用空调和暖气采暖的家庭在相同面积下室内温度分布更均匀。在冬季紧闭门窗、增大衣服热阻、增加室内太阳辐射照度的接收量等被动式采暖方式是非采暖家庭的主要御寒方法，虽然人体对环境的变化有一定的生理调节能力，但当极端的冷环境长期作用于人体，环境的冷作用对人体增加到一定程度时，人体不可能无限度的通过减少输往体表的血量的方式来抵抗过冷环境，所以当人体物质代谢调节能力长时间超过限度时，低温将对人体生理健康产生不利影响。
（2）夏季室内热舒适现状
夏热冬冷地区夏季室外气温较高、空气相对湿度大、太阳辐射照度大。如图 3-14所示，在调查中认为在夏季，空调对度过夏天非常重要的家庭占总数量的 83.2%。在夏季通过打开门窗增加通风量、减小衣服热阻、减少室内太阳辐射照度的接收量等被动式降温方式，是在夏季主要以自然通风为主的家庭采取的主要降温方式。人体借助汗液排出时水蒸气蒸发带走热量以适应过热环境。同样，极端的热环境长期作用于人体，当环境的热作用对人体增加到一定程度时，人体自主调节方式抵抗过热环境达到极限，高温也会对人体生理健康产生不利影响。
