綠色小住宅設(shè)計策略研究

摘 要：以夏熱冬冷地區(qū)典型代表——南京市為例，從場地與氣候、建筑與環(huán)境、建筑單體設(shè)計等方面探究綠色住宅設(shè)計策略，主要采取夏季通風(fēng)、遮陽、隔熱致涼和冬季防寒采暖策略，以此創(chuàng)造健康、舒適和高效的室內(nèi)環(huán)境。

關(guān)鍵詞：夏熱冬冷；綠色住宅；設(shè)計策略；建筑節(jié)能

在建筑的建造及使用過程中，不僅需要消耗大量的自然資源，而且增加了環(huán)境負(fù)荷[1]。《民用建筑熱工設(shè)計規(guī)范》中把我國熱工設(shè)計分區(qū)為：嚴(yán)寒地區(qū)、寒冷地區(qū)、夏熱冬冷地區(qū)、夏熱冬暖地區(qū)和溫暖地區(qū)[2]。本文選取夏熱冬冷地區(qū)典型代表——南京市為例，探究綠色小住宅設(shè)計策略。

1 基地氣候分析

該住宅基地位于江蘇省南京市的一塊濱河的山坡上，基地內(nèi)有三棵古樹，設(shè)計中均保留下來。所在地南京——屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，為典型的夏熱冬冷地區(qū)。四季分明，冬冷夏熱，雨水充沛，光能資源充足。年平均溫度為15.7℃，最高氣溫43℃，最低氣溫-16.9℃。夏天高溫炎熱、冬季干旱寒冷，導(dǎo)致南京的建筑室內(nèi)熱環(huán)境狀況普遍不佳。因此，該地區(qū)住宅改善室內(nèi)熱環(huán)境、降低建筑能耗，首先必須考慮夏季防熱、遮陽、通風(fēng)降溫，并兼顧冬季防寒[3]。

2 設(shè)計策略分析

2.1 建筑節(jié)地與室外環(huán)境

2.1.1 場地規(guī)劃與氣候結(jié)合

基地夏季主導(dǎo)風(fēng)為東南風(fēng)、東風(fēng)，冬季主導(dǎo)風(fēng)向為東北風(fēng)、東風(fēng)。為了順應(yīng)夏季主導(dǎo)風(fēng)向、避開冬季主導(dǎo)風(fēng)，且順應(yīng)坡地地形，該住宅朝向選為南偏西10°（南京地區(qū)建筑適宜朝向為南偏東25°、南偏西10°）。為防止冬季冷風(fēng)對建筑的影響，在建筑北面設(shè)置防風(fēng)墻和種植常綠防風(fēng)林。在冬天，植物可以阻擋冷風(fēng)滲透，從而減少建筑熱損失，同時在建筑與植被之間形成一個靜風(fēng)區(qū)，起到了夏季隔熱的作用。建筑南側(cè)種植落葉喬木，能達(dá)到良好的遮陽目的，并能降低環(huán)境溫度。

2.1.2 建筑與環(huán)境結(jié)合

該住宅分兩層，順應(yīng)高差，入口層在上層。建筑北側(cè)用土方堆成擋風(fēng)墻，防止冬季冷風(fēng)侵襲，同時實現(xiàn)土方平衡，節(jié)約資源。基地內(nèi)三棵古樹均保留下來，南面的古樹作為庭院景觀的視覺中心，同時暗示主入口的方向；西面的古樹可作為綠化遮陽；北面古樹作為景觀滲透的一部分，同時具備防止冷風(fēng)滲透的作用。

住宅南向、東向開敞，遵循向陽原則，可爭取更多的冬季日照及夏季通風(fēng)。同時南向設(shè)置游泳池，在夏季利用“自然空調(diào)”，依賴水體蒸發(fā)改善住宅微氣候；在建筑西向種植落葉喬木，可達(dá)到有效遮陽、防止西曬的目的。

2.2 建筑節(jié)能與能源利用

2.2.1 夏季致涼

該住宅設(shè)計主要采取被動式致涼方式。通過加強建筑通風(fēng)、遮陽、構(gòu)造隔熱的方式實現(xiàn)夏季致涼，改善住宅室內(nèi)熱環(huán)境。

（1）自然通風(fēng)

加強自然通風(fēng)是被動式致涼的有效途徑。設(shè)計通過控制窗洞口朝向和比例、順應(yīng)夏季主導(dǎo)風(fēng)向形成穿堂風(fēng)等方式來加強建筑內(nèi)部自然通風(fēng)。住宅窗洞口朝向夏季主導(dǎo)風(fēng)向，并采用外長偏軸式立式轉(zhuǎn)窗，將風(fēng)引入室內(nèi)。南向窗洞口尺寸為（1200mm×1800mm），開口寬度是開間寬度的2/3，經(jīng)研究，此種窗洞口開窗比例室內(nèi)通風(fēng)效果良好[4]。住宅開窗順應(yīng)夏季主導(dǎo)風(fēng)向，室內(nèi)形成穿堂風(fēng)，風(fēng)流通過整個室內(nèi)空間，引導(dǎo)室外涼爽氣流覆蓋室內(nèi)平面。

（2）可控天窗+煙囪效應(yīng)

在住宅客廳上空屋頂設(shè)置“可控天窗”和在客廳和餐廳中間加設(shè)煙囪，都能夠有效調(diào)節(jié)室內(nèi)的通風(fēng)，改善室內(nèi)熱環(huán)境，實現(xiàn)建筑節(jié)能。

通過調(diào)節(jié)“可控天窗”開啟窗戶的大小、方向，以調(diào)節(jié)室內(nèi)通風(fēng)和采光。在客廳中設(shè)計的煙囪，將其內(nèi)表面涂黑，利用熱壓拔風(fēng)原理，在建筑上部設(shè)排風(fēng)口將熱空氣從室內(nèi)排出，而室外新鮮的冷空氣從建筑底部被吸入。不僅實現(xiàn)了室內(nèi)自然通風(fēng)，還有效阻擋了熱量的傳遞，降低了建筑墻體的傳熱系數(shù)，達(dá)到了節(jié)約建筑能耗的目的。

（3）可控遮陽+固定遮陽系統(tǒng)

在夏熱冬冷地區(qū)，遮陽是達(dá)到白天少得熱的有效措施。根據(jù)建筑遮陽需求程度，住宅設(shè)計主要采取的是屋頂遮陽和西向遮陽，并采用可控遮陽和固定遮陽相結(jié)合的系統(tǒng)，同時采用冷巷和雙層屋面構(gòu)造設(shè)計，有效遮陽隔熱。

住宅南立面采用的“可控遮陽+雙層外壁”系統(tǒng)是將可調(diào)節(jié)遮陽百葉與陽光房的雙層外壁相結(jié)合，可隨太陽高度角調(diào)節(jié)百葉的開啟角度，以此實現(xiàn)夏季的通風(fēng)及冬季對太陽能的貯存；由于夏季高溫，住宅采用雙層坡屋頂?shù)臉?gòu)造形式，能夠在屋頂上形成空氣間層，從而減少太陽輻射熱對建筑的影響；建筑西向遮陽一方面設(shè)計雙層墻面形成冷巷，并采用淺色表墻面，加強通風(fēng)，起到遮陽隔熱降溫的作用。另一方面采用固定遮陽格柵構(gòu)架，并在構(gòu)架上種植爬藤類植物，能夠有效防止西曬。

2.2.2 冬季防寒

該住宅設(shè)計為了加強冬季采暖防寒，主要設(shè)計采用被動式和主動式太陽能相結(jié)合的集熱方式采暖。并通過改善建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性來實現(xiàn)冬季的保溫、節(jié)能的作用。（圖2）

（1）被動式和主動式太陽能結(jié)合設(shè)計

建筑外墻在建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)中所占比例最大，而墻體傳熱導(dǎo)致的熱損失占整個建筑熱損失的比例也最大，因此墻體的節(jié)能十分重要。本住宅設(shè)計采用了Trombe墻、附加日光間等被動式太陽能設(shè)計。

為了使墻體起到隔熱保溫的作用，根據(jù)“熱慣性”原理，被動式利用太陽能設(shè)計了Trombe墻。利用南向垂直集熱墻吸收穿過玻璃采光面的陽光，通過傳導(dǎo)、輻射和對流，將熱量送到室內(nèi)。其特點是在白天充分吸收熱量，并將熱傳導(dǎo)到墻體內(nèi)。因墻體熱慣性好，延續(xù)時間長，熱量到晚上才能傳導(dǎo)到室內(nèi)。對于朝南的臥室和客廳設(shè)置集熱墻，能夠起到很好的保溫作用。

在住宅南側(cè)附設(shè)生態(tài)陽光間，并設(shè)計落地雙層中空玻璃窗。在冬季，陽光透過雙層中空玻璃窗戶照射到陽光間內(nèi)，使室內(nèi)氣溫升高，并將熱量通過對流傳入相鄰的房間，起到冬季取暖的作用，又可以作為一個溫度阻尼區(qū)，減少房間的熱損失。在夏天，調(diào)節(jié)遮陽百葉和遮陽板，就可阻擋太陽的照射了。

在住宅屋頂設(shè)置太陽能采集器即是主動式太陽能的利用。這是現(xiàn)在住宅中很常見的方式，也是節(jié)能的有效途徑。

（2）建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的改善

窗戶作為建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能較差的部分，建筑保暖時，應(yīng)該著重設(shè)計。該住宅窗戶采用中空雙層低輻射Low-E玻璃實木窗（陽光屋、吸熱墻玻璃除外）。Low-E玻璃是在普通玻璃表面鍍上一層或幾層金屬膜或金屬氧化物，從而降低玻璃的熱反射率，提高玻璃的熱反射性能，和普通玻璃相比，能大量減少對長波光的吸收和輻射，反射率也低，從而減少熱量傳遞和損失[5]。

3 結(jié) 語

在人居環(huán)境和可持續(xù)城市發(fā)展的理念下，綠色生態(tài)住宅將成為未來城市住宅發(fā)展的必然趨勢。在綠色住宅設(shè)計策略中，從建筑與氣候、建筑與場地環(huán)境、建筑單體設(shè)計等方面探究綠色小住宅設(shè)計的節(jié)能設(shè)計策略，以此為人們創(chuàng)造健康、舒適的室內(nèi)熱環(huán)境。

參考文獻(xiàn)

[1]《綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》（GB50378-2006）[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2001：6

[2]《民用建筑熱工設(shè)計規(guī)范》（GB50176-93）[S].北京中國計劃出版社，1993：5

[3]《夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ134-2001）[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2001：6

[4]江億，林波榮，曾建龍，朱穎心.住宅節(jié)能[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2006：186

[5]李江南.夏熱冬冷地區(qū)低能耗生態(tài)小住宅探索與實踐[J].建筑學(xué)報，2007（11）：18.

作者簡介：潘柳（1990-），女，漢族，湖南岳陽人，大四本科在讀。