節(jié)能建筑住宅計劃

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1住宅節(jié)能之意義
    人、環(huán)境、發(fā)展是尖銳的矛盾體。人類由于自身發(fā)展的需要不斷向大自然索取,不堪重負(fù)的大自然也正用其自身的生態(tài)方式報復(fù)著人類。嚴(yán)峻的現(xiàn)實表明,人類應(yīng)和自然協(xié)調(diào)發(fā)展、人類社會應(yīng)該走可持續(xù)發(fā)展的道路已逐漸被世界各國所認(rèn)同。在全球日益增長的能源消耗中,建筑耗能占了相當(dāng)大的一項,約為一個國家總耗能的30%~40%[1],因此,有效的降低建筑尤其是大量性民用建筑的能耗已變得愈發(fā)具有現(xiàn)實意義。住宅作為一種大量性民用建筑已被國家列為“十五”經(jīng)濟(jì)新的增長點之一,而目前我國住宅建筑卻存在著能源利用效率低下的嚴(yán)峻現(xiàn)狀,隨著房地產(chǎn)市場每年對住宅需求量的增大,由一般住宅所帶來的能耗也急劇上升,因此,建筑節(jié)能尤其是住宅建筑的節(jié)能研究是迫切的,從社會發(fā)展來看,具有一定的戰(zhàn)略意義。
    2節(jié)能住宅之策略
    2 1總平面設(shè)計中住宅節(jié)能
    2 1 1樹木、構(gòu)筑物等因素在防風(fēng)、導(dǎo)風(fēng)、遮陽等方面的作用
    住宅周圍恰當(dāng)?shù)姆N植樹木和灌木能在一定程度上引導(dǎo)風(fēng)的吹向并遮擋不適太陽光照射;構(gòu)筑物(如花架、導(dǎo)風(fēng)板等)既能美化環(huán)境,又能起到防風(fēng)、導(dǎo)風(fēng)、遮陽等方面的作用。
    住宅山墻兩側(cè)行列式布置樹木有利于引導(dǎo)自然環(huán)境通風(fēng),但如果三面都圍以樹木則建筑物的通風(fēng)效果會受影;當(dāng)沿住宅長向迎風(fēng)面種植樹木時,如果樹冠把窗的上開口擋住,則會把吹進(jìn)房間的風(fēng)引向頂棚,如樹叢離開外墻有一定距離時,風(fēng)會大部分越過窗戶,從屋頂穿過房子,降低了通風(fēng)效果;當(dāng)在住宅迎面一側(cè)的窗前種植一排低于窗臺的灌木時,灌木與窗的間距在4 5~6m[2]以內(nèi)時,可使吹進(jìn)窗的風(fēng)向下傾斜(符合“低進(jìn)高出”的原則)而有利于室內(nèi)通風(fēng)。
    當(dāng)住宅的位置不能很好的利用當(dāng)?shù)叵募局鲗?dǎo)風(fēng)向時,可結(jié)合室外景觀、小品設(shè)計出不同形式的“導(dǎo)風(fēng)板”、“迎風(fēng)墻”,以盡可能的把風(fēng)引到房間里去;為避免不適陽光照射,建筑師可通過設(shè)計花架、花墻、構(gòu)架、遮陽板片等來控制和調(diào)節(jié)陽光的吸收量,同時也可降低外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的壁面溫度(圖1)。
    2 1 2充分利用自然或人工綠化,改善外部環(huán)境
    充分利用自然或人工綠化,降低城市高密度地區(qū)所帶來的諸如“熱島效應(yīng)”、“光污染”等負(fù)面影響,改善“小氣候”,創(chuàng)造良好的外部環(huán)境。建筑師可將綠化、水面(可結(jié)合景觀水面、室外消防水池等)布置在住宅夏季主導(dǎo)風(fēng)向的上風(fēng)向,有效改善吹入到室內(nèi)的空氣品質(zhì)和降低空氣溫度,起到“自然空調(diào)”的作用。綠化應(yīng)集中布置,提高綠化效率,同時應(yīng)接合車行道路系統(tǒng)、步行街系統(tǒng),廣場盡可能采用植草磚鋪地以增加地面的滲水性和保持地表水自然蒸發(fā)的能力,由此也可減少硬鋪地對光和熱的反射,降低地面溫度。
    2 1 3住宅朝向、方向在獲得自然通風(fēng)、日照方面作用
    良好的自然風(fēng)能改善夏季熱舒適性,可更新室內(nèi)空氣,通過提高自然光的利用效率,降低不適陽光的照射并減少由此帶來的空調(diào)耗能。
    住宅應(yīng)選址在自然風(fēng)(季風(fēng)、山谷風(fēng)、海陸風(fēng)等)存在處應(yīng)避免布置在夏季主導(dǎo)風(fēng)向風(fēng)陰影區(qū)內(nèi)(如被地形或高大建筑物所遮擋處);應(yīng)巧妙利用高大建筑物或地形遮擋冬季惡性風(fēng)流;呈“U”型布置的組團(tuán)式住宅開口應(yīng)面向夏季主導(dǎo)風(fēng)向;呈行列式布置時,將住宅平面錯開布置或與夏季主導(dǎo)風(fēng)向成45°~50°布置;夏季主導(dǎo)風(fēng)迎風(fēng)面則布置低層住宅,以利于接受夏季主導(dǎo)風(fēng)及在城市區(qū)域或小區(qū)規(guī)劃設(shè)計時,應(yīng)遵循建筑物南低北高的分布規(guī)律,利于建筑物有充分日照。
    在炎熱地區(qū),正確運(yùn)用住宅之間的日光“陰影”保護(hù),在滿足城市規(guī)劃、建筑防火間距和日照間距的前提下,使住宅之間有相互的陰影遮擋,從而有效降低區(qū)域環(huán)境溫度,造成涼爽的“涼街”,提供舒適的人居環(huán)境。
    2 2單體建筑設(shè)計中的住宅節(jié)能
    2 2 1平面節(jié)能
    (1) 住宅體形控制:體形系數(shù)(F0/V0)是目前常用的體形控制指標(biāo)之一,體形系數(shù)越小,表示能量流失途徑越少,越具有節(jié)能意義。建筑師在處理住宅形體時,在考慮空間和造型的同時還應(yīng)考慮能量的得失途徑,實施平面體形控制法則,避免平面不必要的、小尺度的凹凸不齊;在對住宅小區(qū)進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計時,使不同的戶型單元進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合,盡量使外墻面重疊,以此減少外墻面積從而降低F0/V0的值。
    (2) 住宅平面布置:推行建筑平面的“溫度分區(qū)法”,將臥室、起居室置于建筑南部,以限度的利用能源,做到“能盡其用”,通過室內(nèi)的溫度分區(qū),以滿足熱能的梯級應(yīng)用,運(yùn)用建筑設(shè)計方法,使住宅空間成為熱流失的阻隔體,達(dá)到節(jié)能目的。
    (3) 住宅平面中通風(fēng):住宅平面中可設(shè)計捕風(fēng)器、導(dǎo)風(fēng)板等(建筑物中某些特殊部位如門廊、陽臺、遮陽板等也可起到捕風(fēng)、導(dǎo)風(fēng)的作用)以獲得可調(diào)節(jié)的自然通風(fēng)量;平面進(jìn)深不易過大,有組織的室內(nèi)通風(fēng)應(yīng)遵循“低進(jìn)高出”、“進(jìn)風(fēng)口大于出風(fēng)口”的原則設(shè)計,同時應(yīng)合理的組織“風(fēng)道”,確保通風(fēng)路線的暢通,減少不必要的阻擋。
    濕熱地區(qū)應(yīng)在多層住宅底層和頂層設(shè)計通風(fēng)架空層,通過空氣流動帶走熱量和潮氣;高層板式住宅由于體量較大,可在適當(dāng)位置(如在底層和中間位置)沿夏季主導(dǎo)風(fēng)向設(shè)計開口,結(jié)合平臺綠化,以達(dá)到降溫目的,條件允許的情況下如能再設(shè)計出綠色中庭,形成“煙囪效應(yīng)”,效果會更好;室內(nèi)通風(fēng)還應(yīng)注意通風(fēng)和改善空氣品質(zhì)結(jié)合起來共同設(shè)計,避免在通風(fēng)的同時引入污染空氣,改善空氣品質(zhì)通??赏ㄟ^自然凈化和人工過濾兩種方式解決。
    2 2 2立面、剖面節(jié)能
    住宅層高設(shè)計除了應(yīng)滿足使用需要外,還應(yīng)考慮體形系數(shù)、夏季通風(fēng)致涼、自然采光等各種節(jié)能因素,通常認(rèn)為,層高在2 4~2 8m是適宜的。
    應(yīng)用“被動式太陽能建筑”原理進(jìn)行建筑設(shè)計,組織被動式太陽能的對流循環(huán)、直接受益及附加陽光室、TROMBE墻等方法并使其與建筑設(shè)計緊密結(jié)合,使住宅有選擇地吸收太陽能,合理貯存并正確釋放,把通風(fēng)和采暖有機(jī)的結(jié)合起來。
    住宅立面材質(zhì)與色彩應(yīng)合理選擇,在炎熱地區(qū)使外表面具備較光潔、淺色的特征,反射夏季陽光,減少壁體的吸熱量。
    2 3建筑細(xì)部設(shè)計中節(jié)能
    2 3 1外圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能
    墻體材料應(yīng)采用輕質(zhì)、高強(qiáng)、熱工性能好的綠色無公害節(jié)能型材料,外圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的墻體部分應(yīng)驗算其導(dǎo)熱系數(shù),如不滿足時應(yīng)做保溫隔熱處理,特殊部位(如冷橋、角部等部位)應(yīng)做特殊構(gòu)造處理以防止熱量流失和結(jié)露,可能的情況下正確應(yīng)用“雙層外墻”(Double-skinExteriorWalls)系統(tǒng),使住宅外殼能有效控制陽光進(jìn)入,在滿足景觀、通風(fēng)要求的同時,使圍護(hù)結(jié)構(gòu)在不同朝向?qū)夂涂諝饩辛己玫恼{(diào)控性能。
    2 3 2開口部節(jié)能
    (1) 通風(fēng):窗扇的不同開啟方式可使窗的通風(fēng)效果不同,建筑師應(yīng)在綜合考慮各種因素(功能的、采光的、通風(fēng)的、美觀的)的前提下來確定正確的窗扇開啟方式,應(yīng)注意窗上各種構(gòu)件(如遮陽板、窗線腳等)的形式、開口的不同可帶來通風(fēng)量和通風(fēng)流線的不同。
    (2) 采光:充分利用自然采光,同時還應(yīng)控制“窗墻比”,在滿足通風(fēng)、采光的前提下,盡量減少由窗而流失的熱量,降低窗對圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱性能帶來的影響;如住宅設(shè)計形成了高大、陰暗的內(nèi)庭,可利用反光板將室外光線引入到內(nèi)庭底部以降低由人工照明所帶來的能耗。
    (3) 遮陽:開發(fā)運(yùn)用“可控遮陽”系統(tǒng),避免固定遮陽對冬季陽光照射所帶來的影響,通過簡易、方便的技術(shù)措施使遮陽系統(tǒng)可適應(yīng)氣候條件的變化,達(dá)到可控、節(jié)能的目的(圖2)。遮陽措施也可改善進(jìn)入到室內(nèi)光線的質(zhì)量,使直射光變?yōu)槁涔?以滿足不同房間功能的需要。
    2 4設(shè)備節(jié)能
    住宅設(shè)計應(yīng)充分利用可再生能源(如太陽能熱水系統(tǒng)、光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)等);有效回收、利用都市廢熱;提高空調(diào)等各種設(shè)備的運(yùn)行效率;利用節(jié)水設(shè)備,推廣住宅小區(qū)中水系統(tǒng),回收自然降水,降低對地下水、河流水、湖泊水的開采;并在住宅小區(qū)室外和室內(nèi)照明中推廣使用節(jié)能型燈具。
    3結(jié)語
    隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,建筑節(jié)能的新概念、新思路、新對策也將不斷涌現(xiàn),同時我們認(rèn)為,無論是單體建筑還是群體建筑,均需要節(jié)能手法的綜合運(yùn)用才能滿足時代要求。因此,建筑師在工程實踐中動態(tài)的、全面系統(tǒng)的了解建筑節(jié)能的新概念、新思路和各種設(shè)計手法將顯得愈發(fā)重要。住宅作為一種大量性民用建筑已被國家列為“十五”計劃發(fā)展的重點。因此,建筑師在設(shè)計階段就引入節(jié)能設(shè)計概念,提高住宅建筑中的節(jié)能技術(shù)含量,在滿足居住者舒適的前提下降低住宅建筑的耗能,以此在建筑行業(yè)中為國家實行可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。