皖西地區(qū)節(jié)能型住宅建筑設(shè)計研究*

孫海玲

皖西特指安徽省西部地區(qū)。一般將六安市所在地區(qū)稱之為“皖西”。皖西地區(qū)屬“冬冷夏熱”地區(qū),其地處我國北方寒冷地區(qū)與南方炎熱地區(qū)之間,通常也俗稱“過渡”地區(qū)。著名的大別山革命勝地就在這里。在全球氣溫變化異常、能源日益枯竭、環(huán)保意識逐漸增強(qiáng)的同時,隨著改革開放的不斷深入,人們生活水平不斷提高,對住宅建筑的要求也越來越高。在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的皖西地區(qū),怎樣在不增加投資的前提下,設(shè)計出更舒適的建筑環(huán)境,這已為皖西地區(qū)建筑界人士提出了嚴(yán)峻的課題。只有這樣,我們皖西地區(qū)優(yōu)秀的綠色生態(tài)環(huán)境、著名的大別山革命勝地才不會被快速的經(jīng)濟(jì)發(fā)展所破壞。

1 皖西地區(qū)氣候特征、建筑節(jié)能應(yīng)用現(xiàn)狀

該地區(qū)夏季氣候悶熱,水熱同季,濕熱多雨,冬季潮濕寒冷,晝夜溫差小,年降水量大,日照偏少。由于皖西地區(qū)地處大別山區(qū),經(jīng)濟(jì)發(fā)展緩慢,以及社會歷史的原因,該地區(qū)的住宅建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能差,冬季和夏季建筑室內(nèi)環(huán)境與居住條件都很差。夏季室內(nèi)溫度超過30℃,甚至高達(dá)36℃～37℃,冬季室內(nèi)外溫差只有1℃～4℃,室內(nèi)陰冷。因此該地區(qū)的建筑若不借助采暖、空調(diào),冬夏季室內(nèi)熱環(huán)境根本達(dá)不到基本的居住要求,更談不上舒適。隨著這一地區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,人民的生活水平也在快速的提高,該地區(qū)居民電暖氣、家庭空調(diào)正在迅速普及之中。

由于皖西地區(qū)典型的氣候特征,致使該地區(qū)冬季采暖,夏季空調(diào)能耗急劇上升,能源浪費嚴(yán)重,居民由于能源的支出大幅度增加,而居民環(huán)境卻未得到根本性的改善,“建筑成了能耗大戶”。從六安供電公司的統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看,2008年六安用電負(fù)荷為66萬kW,同比增長19.43%,2009年7月19日用電負(fù)荷高達(dá)78.3萬kW,比去年最大負(fù)荷增長30.93%,數(shù)據(jù)同時顯示,該地區(qū)建筑能耗已占總能耗的28%左右。

盡管皖西地區(qū)近幾年在住宅建筑方面有了一定的認(rèn)識與成就,但在技術(shù)和社會效應(yīng)上仍然存在不少問題。在建筑節(jié)能的推廣中,呈現(xiàn)出“政府不重視,開發(fā)商不樂意,老百姓不在意的局面”。政府在建筑節(jié)能推廣中也做了宣傳,但是力度不夠,沒有完全重視到節(jié)能建筑帶來的社會、經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。開發(fā)商認(rèn)為節(jié)能的最終得益者是購房者,與自己無關(guān),而且建筑節(jié)能的成本比普通房的成本大約要高出10%,這樣每平方米最起碼要提高200元左右。節(jié)能建筑要進(jìn)行特殊處理,但這些處理的技術(shù)相對比較隱蔽,對于普通消費者來說看不出與普通房的區(qū)別,所以開發(fā)商認(rèn)為是吃力不討好、老百姓不在意的這種社會狀況。

雖然在開發(fā)節(jié)能建筑中遇到各種問題,但可告慰的是從政府到民眾節(jié)能意識有所改變,已經(jīng)認(rèn)識到發(fā)展建筑節(jié)能是造福人類的崇高事業(yè),是利在當(dāng)代、功在千秋的事。我們要克服重重困難,在技術(shù)、觀念等各個方面有一定的提高和突破。

2 住宅建筑節(jié)能方案設(shè)計

2.1 建筑物的朝向與間距

在節(jié)約用地的前提下,建筑設(shè)計時既要考慮滿足冬季爭取較多的日照,夏季避免過多的日照,并要有利于自然通風(fēng)的要求。根據(jù)我國所處的地理位置,建筑物宜采用南北向或南偏東、南偏西向,能獲得良好的日照。但在設(shè)計時,建筑物朝向受當(dāng)?shù)貧夂驐l件、建筑用地、地理環(huán)境等各方面條件的制約,不可能都采用南向,這就要因地制宜地確定合理的建筑朝向范圍。在皖西地區(qū),由于夏季氣候悶熱、冬季潮濕寒冷,所以自然通風(fēng)是建筑朝向的主要考慮因素之一。六安全年風(fēng)向為偏東,冬季以偏北風(fēng)為主,夏季以偏南風(fēng)為主,要使室內(nèi)得到更多的過堂風(fēng),建筑物適宜朝向為南偏東偏西15°～30°。建筑物間距是指兩棟建筑物外墻之間的水平距離。通常,確定建筑間距的主要依據(jù)是必須滿足日照要求。充足的陽光,不但可以提高室內(nèi)的環(huán)境,而且對居住者的心理及精神也有一定的影響。因此,必須在保證住宅內(nèi)日照量的前提下,結(jié)合建筑群體的布置,從而決定建筑的最小間距。

2.2 建筑物的體形

體形系數(shù)是指建筑物室外大氣接觸的外表面積F與其所包圍的體積V之比值。建筑設(shè)計時,原則上應(yīng)使圍護(hù)結(jié)構(gòu)的總面積越小越好。條形建筑不應(yīng)超過0.35,點式建筑物的體形系數(shù)不應(yīng)超過0.4。因此,出于節(jié)能的考慮,在建筑設(shè)計時應(yīng)盡量控制建筑物的體形系數(shù)。但如果出于造型和美觀的要求需要采用較大的體形系數(shù)時,應(yīng)盡量增加圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱阻。還可以從建筑的長度、寬度、建筑的幢深與節(jié)能關(guān)系進(jìn)行分析,盡量使建筑節(jié)能效果更好。

3 建筑節(jié)能技術(shù)措施

3.1 墻體節(jié)能改造技術(shù)

外墻在建筑的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)中所占面積比重很大,所以由它傳熱造成的負(fù)荷比例也就隨之上升,因此,外墻的保溫隔熱性能是建筑節(jié)能的一個重要部分。復(fù)合節(jié)能墻體由于采用了高效絕熱材料而具有更好的熱工性能,根據(jù)絕熱材料在墻體中的位置,這類墻體又可分為內(nèi)保溫、外保溫和夾芯保溫三種形式。從實踐中逐漸證明,外墻外保溫具有很多優(yōu)勢。外保溫復(fù)合外墻避免了熱橋,施工方便,室內(nèi)連續(xù)作業(yè)面不大,多為干作業(yè)施工,較為安全方便,有利于提高施工效率、減輕勞動強(qiáng)度,不會在工程造價方面有太多的影響。在墻體的材料上必須使用新的保溫材料,比如XPS擠塑聚苯板。XPS板是聚苯乙烯樹脂為原料加上其他原料及防火劑,通過加熱混合同時注入催化劑,然后擠壓成型的硬質(zhì)發(fā)泡塑板,具有連續(xù)均勻的表面和全閉孔的蜂窩狀結(jié)構(gòu),蜂窩狀結(jié)構(gòu)互相緊密連接,基本沒有空隙,具有三大、三小、一平的特性,即密度大、強(qiáng)度大、硬度大,導(dǎo)熱系數(shù)小、吸水率小、水蒸氣透過系數(shù)小以及表面平整致密。

3.2 屋面的節(jié)能措施

建筑屋面節(jié)能的最主要措施之一就是發(fā)展和應(yīng)用高效保溫隔熱材料,并合理確定保溫材料的厚度,可采用倒置式、屋面綠化、蓄水屋面、淺色坡屋面等措施,還可采用二層防水和綠化疏水板相結(jié)合方法開展輕質(zhì)、薄層土的綠化屋面。

保溫材料層可設(shè)于屋面之中,也可以設(shè)在吊頂層之中。如果建筑物的屋頂層不作為房間來使用,則保溫材料一般以設(shè)于吊頂層的上面較為合適,因為這樣的設(shè)置,可以較好地防止屋面經(jīng)常會出現(xiàn)的融雪的流淌,致使屋頂檐口出現(xiàn)冰柱的現(xiàn)象。也可以使用國外很多專家進(jìn)行了大量研究的“涼屋面”,其節(jié)能效果很顯著。所謂“涼屋面”(cool roofs)是指日射反射率高的屋頂,它通過對普通屋頂涂上高反射率的涂料,提高屋頂?shù)娜丈浞瓷渎?減少太陽熱量的吸收,從而減少空調(diào)冷負(fù)荷,達(dá)到空調(diào)節(jié)能的目的。

3.3 門窗的節(jié)能設(shè)計

門窗是圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱耗熱的大戶,約占總體傳熱耗熱量的25%～28%,加上空氣滲透耗熱量,總耗熱量高達(dá)40%～50%。采用熱阻大、能耗低的節(jié)能材料制造的新型保溫節(jié)能門窗(塑鋼門窗)、中空玻璃或Low-E中空玻璃的斷熱鋁合金窗可大大提高熱工性能。為避免東西向夏季太陽輻射造成空調(diào)能耗增加,也可考慮采用不同的外遮陽措施。門窗的遮陽設(shè)施可選用特種玻璃、雙層玻璃、窗簾或遮陽板等。遮陽有遮光、裝飾、舒適等多種功能。好的遮陽設(shè)計也將使建筑立面變得更加完美。隨著民用建筑的大量新建,大窗墻比的流行,使用遮陽可降低夏季的空調(diào)負(fù)荷或減少空調(diào)運轉(zhuǎn)的時間,可以在一段時間里不開空調(diào),仍然具有良好的熱舒適性。由于遮陽一般是可控制、可調(diào)節(jié)的,在陰天也不會影響采光。活動式建筑外遮陽效果更好。

4 結(jié)語

如今皖西地區(qū)的建筑節(jié)能工作已經(jīng)啟動,節(jié)能住宅也得到重視。我們當(dāng)?shù)卣约跋嚓P(guān)主管部門必須對建筑節(jié)能做出明確的規(guī)定,并充分利用國內(nèi)外先進(jìn)節(jié)能成果,抓住機(jī)遇、開拓進(jìn)取,使建筑的節(jié)能工作在整個皖西地區(qū)得到很好地推廣。

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