綠色建筑策略在四川新農村低技術住宅設計中的應用性研究

任欣，賴思琦

（1.西南科技大學土木工程與建筑學院，四川 綿陽 621010；2.西南科技大學工程技術中心，四川 綿陽 621010）

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綠色建筑策略在四川新農村低技術住宅設計中的應用性研究

任欣1，賴思琦2

（1.西南科技大學土木工程與建筑學院，四川 綿陽 621010；2.西南科技大學工程技術中心，四川 綿陽 621010）

以四川西昌地區某農村自建房為例，探討在現有經濟條件下如何將綠色建筑策略與農村低技術條件相結合，在設計前期采用Ecotect軟件對當地環境和氣候資源進行有效分析及對應策略，在設計中采用綠色建筑技術系列軟件對室內自然光、自然風、太陽能的利用等被動式綠色建筑策略進行仿真模型計算，針對圖紙進行指導優化。為在低技術條件下將綠建策略引入農村低成本住宅中提供一種可供參考的解決方案。

農村自建房；被動式；綠色建筑；低技術

0　引言

建設社會主義新農村是我國當前重要的歷史任務，2013年四川省提出了建設幸福美麗新村的戰略規劃，農村住宅建設得到了迅速發展。然而，在農居的建設和使用過程中，能耗高、污染嚴重、利用率低的問題十分突出。因此，基于綠色建筑理念和低成本原則，因地制宜，采用成熟的被動式設計技術，為農村住戶提供健康、實用高效、低成本的住宅是當前研究的重要課題。

1　項目分析

西昌海南鄉位于西昌市東南部，東經102°18′，北緯27°48′，海拔1543m。該地區屬于亞熱帶高原季風氣候，夏季涼爽、冬季溫暖，年溫差小。根據當地氣象站資料統計：冬季通風室外計算溫度6.9℃，室外平均風速1.4m/s；夏季通風室外計算溫度26.3℃，通風室外計算相對濕度57%，室外平均風速2.2m/s；冬季日照率為55%，在太陽能資源分布上屬于資源較為豐富的地區。

根據西昌地區氣象資料，使用WeatherTool工具進行近似模擬。首先分析太陽輻射情況，當建筑朝向為南偏東15°時為最優，建筑所受太陽輻射量總體平衡，輻射量波動小，如圖1所示。

圖1　最佳太陽朝向模擬分析

從圖3焓濕圖可以看出，西昌地區在一年中只有1月、2月、11月、12月全部時間和5月、10月的部分時間溫度偏低，需要增強圍護結構蓄熱；6～8月份大部分時間的相對濕度較大，需要增強自然通風和降溫。使用WeatherTool工具模擬分析六項被動式設計手法在西昌地區的使用效果，分析結果顯示使用增強圍護結構蓄熱能力、增強蓄熱性+夜間通風、自然通風、間接蒸發降溫等四項被動式設計方法，對增加住宅的舒適性有了明顯改善。如圖2所示，黃色柱表示沒有使用相關被動式技術的熱舒適度百分比，紅色柱表示使用后的效果。同時，圖3顯示采用被動式設計技術后，熱舒適區域擴大。

圖2　六項被動式設計方法效果圖

圖3　焓濕圖

2　設計方案概況

本項目農居自建房設計為歐式風格，主要功能為居住休閑，總用地面積779.5m2。地上3層，一樓為客廳、廚房、餐廳；二樓為臥室、書房；三樓為臥室、書房、客廳，建筑面積共1185.69m2。圖4為正方向立面圖。

3　被動式綠色建筑關鍵技術

綠色建筑理念的實施并非高新技術的堆疊，而是因地制宜，為使用者提供高效、實用、舒適的生活環境。而在農村自建房項目上應用綠色建筑技術，更加要從實際情況出發，根據當地環境和住戶的經濟能力，最大限度節約能源，著重使用被動式設計技術，為住戶提供健康、適用、低成本的居住空間。

圖4　自建房立面圖

3.1圍護結構

西昌地區夏季涼爽、冬季溫暖，根據前期焓濕圖分析，外圍護結構應以保溫為主，兼顧隔熱。因此，采用外墻自保溫圍護結構體系，使用蒸汽加氣混凝土砌塊作為墻體材料，為降低成本，不增加附加的保溫層，墻體導熱系數為0.76W/（m2·K），符合《四川省居住建筑節能設計標準》中的4.2.1條標準要求。屋頂采用傳統坡屋頂，下面用蓋板架空，有利于自然通風，起到散熱作用，為降低成本，屋頂材料采用普通水泥瓦。

3.2自然采光

為充分利用自然采光，使用Ecotect軟件模擬室內光環境，得到主要功能房間最佳開窗位置，同時采用塑鋼6+9A+6中空玻璃，可見光透射比為0.73，盡可能減少人工照明時間，降低能耗。圖5（a）為一樓的采光模擬分析，臥室、餐廳、廚房的平均采光系數為9.41%，有99.3%區域的采光系數超過2%；圖5（b）為二樓的采光模擬分析，臥室、客廳的平均采光系數為8.59%，有100%區域的采光系數超過2%；圖5（c）為三樓的采光模擬分析，臥室、書房的平均采光系數為7.12%，有100%區域的采光系數超過2%。全部樓層滿足《建筑采光設計標準》（GB 50033-2013）中關于住宅建筑的規定。

3.3自然通風

利用自然風是被動式設計的重要方法。西昌地區屬于亞熱帶高原季風氣候，冬季室外平均風速1.4 m/s，夏季室外平均風速2.2m/s。項目建筑位于山坡，自然通風良好，結合西昌地區年最多風向和太陽輻照情況，通過CFD軟件分析，建筑整體迎風面與西昌地區主導風向為58°夾角為最優，可減小渦流區，同時保證室內風環境為最優，提高人體舒適度。將項目自建房及周邊農房的模型簡化后進行模擬分析，室外環境距離地面1.5m處的風環境情況如圖6，周邊最大風速為1.44m/s，風速放大系數小于2的區域為86%。

圖5（a）　一樓自然光利用分析

圖5（b）　二樓自然光利用分析

圖5（c）　三樓自然光利用分析

圖6　室外1.5m高度風速圖

為保證室內空氣具有良好的空氣質量，自建房盡量增加窗戶數量和開啟面積，各房間有過道與門相連，讓氣流能到達室內各區域，盡可能避免死角。室內模型經過簡化，使用FLUENT軟件模擬分析了一樓的室內空氣環境。室內90%以上區域的空氣流速在0.96m/s以下，自然通風狀況良好，空氣齡不高于196s，如圖7所示。室內換氣次數為18.3次/h，空氣質量良好。

圖7　室內空氣齡圖

3.4太陽熱輻射利用

西昌地區具有豐富的太陽能資源，充分利用太陽能是降低能耗的重要措施。自建房在屋頂安裝太陽能集熱器，可以為住戶提供大部分生活用熱水，極大地降低了電能和燃氣的消耗。

4　結束語

通過綠色建筑理念在農村自建房住宅設計中的實踐應用，可得到如下兩點經驗。

①綠色建筑設計不是高新技術的堆砌，而是要按照經濟適用的原則，根據當地環境，因地制宜，優先選擇成熟的被動式技術。

②綠色建筑技術的使用需要根據農村住戶的經濟能力來選擇，盡可能利用自然環境，采用低成本材料，實現綠色建筑理念。

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TU201.5

A

1007-7359(2016)03-0248-03

10.16330/j.cnki.1007-7359.2016.03.090

四川省教育廳科研課題“被動式綠色建筑關鍵技術在新農村低成本住宅中的應用研究”（16ZB0149）。

任欣（1977-），男，四川綿陽人，畢業于西南交通大學，碩士，高級工程師。