夏熱冬冷地區綠色住宅設計淺析

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摘 要:夏熱冬冷地區因氣候環境和經濟發展等原因,使得該地區能耗居於全國首位,作者通過對建築設計過程的分析融入綠色節能設計理念,從場地設計,單體設計,新技術利用等方面對夏熱冬冷地區綠色住宅設計進行了初步探索。

夏熱冬冷地區綠色住宅設計淺析

關鍵詞:夏熱冬冷;住宅設計;新能源利用;綠色建築

自工業革命以來,工業化大生產替代了原始的手工業,為現代社會的物質進步提供了基礎,使得現代社會的產業、科技飛速發展。但在科學技術不斷進步的同時,對全球的環境也造成了空前的破壞。能源危機,溫室效應,酸雨,臭氧層破壞等引起的環境問題已經嚴重威脅到人類生存和文明的發展,在這樣的背景下綠色、低碳、可持續發展等概念被不斷提出。建築作為全球總能耗中的耗能大頭,降低建築能耗,研究並推廣節能建築就變得尤為重要。

我國地處亞洲東部,絕大部分地區屬於北溫帶,所以我國大部分地區都處於夏熱冬冷地區,涉及16個省、市、自治區,面積達180萬平方公里,人口占全國人口的三分之一,同時是我國經濟政治地位極其重要的地區。

夏熱冬冷地區夏季炎熱,冬季寒冷,夏季室外空氣溫度大於35℃的天數約10~40天,最高溫達40℃以上。冬季日平均溫度在5℃以下的天數約20~80天。一般居住建築無供暖設施,室內溫度低、舒適度差。近年來隨著經濟水平的進步,居民擅自安裝製冷制熱裝置,導致該地區的耗能增長劇烈。如何改變該地區現狀,提高建築的節能措施變得尤為重要。本文將從夏熱冬冷地區氣候環境和建築設計角度出發,淺析該地區綠色住宅建築的設計思路。

1、夏熱冬冷地區熱環境分析分析與節能建築主要控制策略:

夏季:氣候特點是炎熱多雨,陽光輻射強,但由於陰雨天氣較多,太陽能的利用並不完全。建築主要控制策略以降溫隔熱為主,輔助以太陽能發電的利用。包括場地選擇,環境綠化設計,建築單體體型設計,保證自然通風,建築遮陽隔熱措施,以及其他新型能源的利用。

冬季:天氣陰冷潮溼,並且不屬於冬季採暖地區,室內熱環境很差,建築主要控制策略要著重考慮建築物的保溫,和最大程度利用太陽能等新能源。包括控制建築體型,爭取良好朝向,選取合適場地,和一定的現代環保技術等。但因部分與夏季隔熱遮陽措施相反,所以在設計時要著重協調好與夏季遮陽之間的關係。

2、夏熱冬冷地區綠色建築設計思路:

綠色建築的設計思路建立在一般建築的方案設計思路之上,但在方案設計的每一個步驟中都包含綠色設計的思想與方法。

2.1基地選擇、環境佈局

場地規劃方面主要包括:場地地形,場地綠化,場地水體,場地風環境等,通過合理的場地環境要素設計,達到對建築內部環境的控制,使得建築內部環境舒適健康

2.1.1場地地形

對於平坦地形,整個場地的自然環境相似,場地規劃可以不考慮地形因素對建築的影響。對於斜坡或是凹地,不同的地理環境是大不相同的。場地會影響建築的微氣候。如在斜坡和低窪地帶,在氣溫方面,不同的區域會產生不同層次的空氣溫度和氣流,較涼爽的空氣易向低窪地帶或斜坡聚集。在風速方面,斜坡迎風面空氣速度會增加,風速在山脊處達到最大,而在背風處氣流速度相對來說較小;在太陽輻射方面,冬季太陽對南坡的照射最為直接,因而南向獲得的太陽輻射最多,而北坡獲得的輻射相對最小。

2.1.2場地綠化

從綠色建築的角度看來,植物和植被不僅起美學和心理學上的效應,合理的場地綠化也可以改善建築周圍微氣候,減少建築能耗,改善室內環境。

冬天,植物通過阻擋冷風入侵減少了冷風滲透熱損失,而且在建築與植被之間形成了一個靜風區,同樣起到了夏季隔熱作用。夏天,植物在地面和建築物上的投影,減少了太陽對建築的直接輻射;植物蒸騰作用不僅降低了植物自身的`溫度,也使植物周圍的氣溫降低。落葉植物,夏季枝葉繁茂可以阻擋太陽輻射,冬季光禿的樹幹可讓陽光通行無阻。屋頂花園也是綠色植物在建築中應用的一種方式,它對環境的變化起著良好的調節作用,與覆土建築的效果類似,對室內熱環境進行調控,有很高的生態價值。

2.1.3場地水體

水具有良好的蓄熱能力,白天,水體能夠通過蒸發降低周圍空氣的溫度,夜晚則會向周圍環境釋放較多熱量。這個特點可以對冷熱環境的變化起到緩衝作用。同時如水源熱泵等新型溫度調節裝置也可以依靠水體進行工作。對於場地中的水體,我們更應該關注的是水體與場地原有生態系統之間的聯絡,並且儘量把水體營造成一個小的健康的生態系統。

2.1.4風的利用

風的利用主要包括兩方面:阻擋冬季寒風,組織夏季通風。房屋室內損失的全部熱量中,有三分之一是由寒風滲透引起的,寒風滲透與風速的平方大致成正比,因此風速與建築熱量損耗有密切關係。

阻擋冬季寒風的主要措施是設定防風屏障,包括防風牆,防風林等。對於獨立建築,在朝向上讓房屋縱軸線垂直於建築所在地區夏季主導風向。對於建築群體,則要兼顧單體通風與群體通風。從通風角度,建築群應採用行列式和自由式。在立體佈置方面,宜採取“南低北高”的處理方式,這樣能屏擋冬季北向來風,還形成了面對夏季南風的開口狀態。

2.2單體設計

2.2.1體型及平面設計:

體型方面,通過控制建築體型可以達到控制建築熱損耗,從而降低建築整體能耗。體型較小的建築在熱損耗方面節能會相對較好。

平面佈局方面,幾乎在所有的自然環境下,南向均為最佳朝向。在建築設計中應按照空間對熱舒適的不同需要而合理分割槽。將對熱舒適質量要求較低的空間,放置在建築的北側或西北側,對於熱舒適質量要求較高的空間,充分利用南向空間。

中庭設計,中庭的形狀和構造決定了它具溫室效應和煙囪效應,中庭擁有較大的空間,利於採光和通風,並且能夠容納植物和水體,由此成為一個微型的生態環境,中庭在植物,水體和陽光的共同作用下,形成了建築內部的微氣候。通過溫室效應和煙囪效應等措施的調節,當這個微氣候接近或滿足人體的舒適感受時,我們就成功建造了一個低能耗的生態空間。