邢臺農(nóng)村住宅被動式關(guān)鍵技術(shù)研究★

陶寒星 李 偉

(天津城建大學(xué)，天津 300384)

邢臺農(nóng)村住宅被動式關(guān)鍵技術(shù)研究★

陶寒星 李 偉

(天津城建大學(xué)，天津 300384)

從規(guī)劃與建筑設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)及節(jié)能關(guān)鍵技術(shù)兩方面研究適宜于邢臺農(nóng)村住宅的被動式技術(shù)和方法，通過研究，初步探索了有一定利用價值適合在邢臺農(nóng)村地區(qū)推廣的被動式設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)，為改善農(nóng)村居民居住條件，提高居住舒適度提供一些有益的建議。

農(nóng)村住宅，被動式技術(shù)，規(guī)劃，自然通風(fēng)

0 引言

現(xiàn)階段，隨著農(nóng)村居民生活水平的提高，人們對住宅居住環(huán)境和質(zhì)量的要求也越來越高，這對目前存在于農(nóng)村住宅中的種種不盡如人意的問題提出了挑戰(zhàn)。只有在我國廣大農(nóng)村地區(qū)實行切實有效的低技化和低投資的農(nóng)村住宅被動式設(shè)計策略，提高住宅舒適度，才能滿足人們現(xiàn)階段的迫切愿望，才有望實現(xiàn)農(nóng)村住宅的可持續(xù)發(fā)展。

1 規(guī)劃與建筑設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)

1.1 整體規(guī)劃

農(nóng)村居民生活水平的提高使人們不滿足于傳統(tǒng)一層住宅，二、三層樓房的建設(shè)量近年來不斷增加，可將用于城市規(guī)劃和居住區(qū)規(guī)劃的混合帶狀式建筑群[1]布置形式引入現(xiàn)階段農(nóng)村住宅規(guī)劃設(shè)計中，該理論主要指的是針對不同高度建筑進行分區(qū)布置，即將高度較高的建筑盡量置于最北向，高度最低的置于最南向，中間高度的在兩者之間。這種布局形式，一方面可以阻擋冬季冷風(fēng)侵入，另一方面有利于區(qū)域內(nèi)建筑整體獲得較好的采光。

農(nóng)村住宅自身寬度也會對自然采光和通風(fēng)產(chǎn)生一定影響。以邢臺地區(qū)夏季主導(dǎo)風(fēng)向東南風(fēng)為例，如果面寬較寬的農(nóng)房布置在面寬較窄農(nóng)房的南向即上風(fēng)向，則面寬較寬的農(nóng)房處于迎風(fēng)面，

會使后排面寬窄的農(nóng)房處于風(fēng)壓的負壓區(qū)，不利于整體通風(fēng)，也無法起到冬季阻擋冷風(fēng)滲透的效果。因此在規(guī)劃時要將面寬較寬的農(nóng)房放置于后排(見圖1)，使得整個農(nóng)房群體獲得較好的自然通風(fēng)。

1.2 建筑形體

建筑體形系數(shù)指的是一棟建筑的外表面積與容積的比值[2]，體形系數(shù)越大，建筑通過外圍護結(jié)構(gòu)所散失的熱量也就越多。以長方體建筑為例，設(shè)長方體的底面寬為A，長為B，高為H，建筑體形系數(shù)計算公式為:

S0=(2AH+2BH+AB)/ABH=2/A+2/B+1/H。

從化簡后公式可以看出，建筑體形系數(shù)的大小受長、寬、高綜合作用的影響。

邢臺地區(qū)位于河北地區(qū)南部，境內(nèi)70%為平原，其余為山地和丘陵，平原地區(qū)地質(zhì)條件較好，結(jié)合各個村落的經(jīng)濟情況考慮，條件較好的村應(yīng)盡量建造多層住宅替代傳統(tǒng)的平房，相當(dāng)于增加了公式中H值的大小，可一定程度上減小農(nóng)房體形系數(shù)。另外還需要打破相鄰農(nóng)戶公共墻體不共用的傳統(tǒng)，發(fā)展3戶～5戶聯(lián)排住宅減少外墻面積，這種做法使公式中的B值增加，使體形系數(shù)S0的值減小。

2 節(jié)能關(guān)鍵技術(shù)

據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計，邢臺農(nóng)村地區(qū)每年冬季取暖能耗占到全年總能耗的52%，但仍有80%以上的農(nóng)村居民反映冬季室內(nèi)溫度低并感覺冷[3]，也就是說較高的冬季取暖能耗并沒有起到相應(yīng)的效果，冬季室內(nèi)居住舒適度不高。這主要是由于邢臺地區(qū)農(nóng)村住宅外圍化結(jié)構(gòu)保溫性能不佳所致，僅屋頂這一個部位的散熱量就占到外圍護結(jié)構(gòu)總散熱量的30%以上。

目前，河北省正在搞農(nóng)村面貌改造提升工作，將傳統(tǒng)正屋平屋頂通過加設(shè)不同材質(zhì)的保溫隔熱瓦形成坡屋頂是其中的一項改造內(nèi)容，目的是使農(nóng)村住宅從整體上看起來更加干凈整潔、整齊劃一，美化村容村貌，從被動式建筑的角度上來說，該工程大大提高了屋頂?shù)谋馗魺嵝阅?，有利于降低農(nóng)房的整體能耗。

邢臺農(nóng)村住宅根據(jù)傳統(tǒng)習(xí)慣，正屋屋頂一般采用如圖2所示構(gòu)造形式，根據(jù)平壁傳熱阻公式進行計算后得出該屋面的傳熱系數(shù)為1.67 W/(m·K)，DB13(J)63—2011河北省居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定屋頂?shù)膫鳠嵯禂?shù)應(yīng)低于0.35 W/(m·K)，傳統(tǒng)屋面無法滿足傳熱系數(shù)的要求。在平屋頂?shù)幕A(chǔ)上通過加設(shè)保溫隔熱瓦形成坡屋頂?shù)臉?gòu)造形式相當(dāng)于在原有平屋頂?shù)幕A(chǔ)上增加了一層空氣間層及外圍護構(gòu)件，從而大大減小屋頂?shù)膫鳠嵯禂?shù)，改善屋頂?shù)谋馗魺嵝阅?見圖3)。

通過運用建筑集成化模擬軟件IES中的ApacheCal模塊，在其他外圍護結(jié)構(gòu)構(gòu)造和材質(zhì)均相同的情況下，對傳統(tǒng)屋面農(nóng)村住宅模型和加建坡屋頂?shù)淖≌Ｐ瓦M行定量化數(shù)值模擬，加建坡屋頂通過選用不同材質(zhì)(彩鋼瓦、石棉瓦、塑鋼瓦)進行外圍護結(jié)構(gòu)得熱量模擬研究，得出如表1所示結(jié)果。

表1 坡屋頂與外圍護結(jié)構(gòu)得熱量

從表1中可以看出，無論使用何種材料做加建坡屋頂，農(nóng)房的外圍護結(jié)構(gòu)得熱量都有很大增加，其中塑鋼瓦坡屋頂增加幅度最大，保溫石棉瓦次之，彩鋼瓦最小，但都相差不多。農(nóng)村住宅全年外圍護結(jié)構(gòu)得熱量為負值，說明在一年時間里住宅整體處于失熱狀態(tài)，需要從其他方面獲得相應(yīng)熱量進行補充，而加建坡屋頂?shù)男问较喈?dāng)于給農(nóng)村住宅多穿了一件衣服，一定程度上使其失熱量降低，對改善室內(nèi)熱工環(huán)境，提高人們居住舒適度起到重要作用。因此可以得出，在原有平屋頂基礎(chǔ)上加設(shè)坡屋頂?shù)臉?gòu)造形式，適合在農(nóng)村地區(qū)推廣，有一定的利用價值。

另外，還可以通過在加設(shè)坡屋面的南、北兩側(cè)開窗，形成通風(fēng)屋面[4]，冬季將窗封閉，在夏季將窗打開可利用自然通風(fēng)帶走屋頂多余熱量，明顯起到降低室內(nèi)溫度的作用。

3 結(jié)語

本文研究的目的在于試圖探索一些適宜于邢臺農(nóng)村地區(qū)住宅的被動式設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)，從農(nóng)村住宅的規(guī)劃和建筑設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)以及節(jié)能關(guān)鍵技術(shù)兩方面進行了展開，其中節(jié)能關(guān)鍵技術(shù)以目前邢臺農(nóng)村地區(qū)正在進行的農(nóng)村面貌改造提升工作為契機，分析了平改坡屋頂在被動式設(shè)計方面的優(yōu)越性，為邢臺地區(qū)農(nóng)村住宅的設(shè)計提供了參照，進而為河北地區(qū)農(nóng)房的改造提供了一定的參考。

[1] 姜乖妮,李春聚,孫曉璐.新農(nóng)村住宅規(guī)劃建設(shè)研究[J]．四川建筑科學(xué)研究,2009(6)：249-252．

[2] 陳華晉,李寶駿,董志峰.淺談建筑被動式節(jié)能設(shè)計[J].建筑節(jié)能,2007(3):29-31.

[3] 髙 倩.北方寒冷地區(qū)農(nóng)村住房節(jié)能改造方法研究[D].泰安：山東農(nóng)業(yè)大學(xué),2011.

[4] 楊歡歡.被動式建筑設(shè)計策略應(yīng)用研究[D].武漢：華中科技大學(xué)，2006.

Research on key passive technology in rural residential house in Xingtai★

Tao Hanxing Li Wei

(TianjinChengjianUniversity,Tianjin300384,China)

From the planning and architectural design key technique and energy-saving technique, the paper researches the passive technology and methods in rural residential houses of Xingtai, and has the primary exploration for extending the passive design key technique in the rural areas of Xingtai by the research, so as to provide some suggestions for improving rural residential conditions and promoting living comfort.

rural residential house, passive technology, planning, natural ventilation

2015-02-27

陶寒星(1988- )，女，在讀碩士； 李 偉(1975- )，男，碩士生導(dǎo)師，副教授

1009-6825(2015)13-0196-02

TU201.5

A

★：本研究得到了天津市科技支持計劃重大專項(項目編號：13ZZDSF02600)以及“天津市中青年骨干創(chuàng)新人才計劃”項目的資助