山西村鎮住宅整體性節能技術分析

溫 曉 英

(太原理工大學建筑與土木工程學院，山西 太原 030024)

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·綠色環保·建筑節能·

山西村鎮住宅整體性節能技術分析

溫 曉 英

(太原理工大學建筑與土木工程學院，山西 太原 030024)

基于山西地區的氣候條件，闡述了該地區村鎮住宅的建筑節能要求與節能現狀，并分析了山西寒冷地區住宅的選址、朝向及體型設計方式，以提高山西村鎮住宅的節能特性，降低建筑能耗，改善村鎮居民的居住環境。

村鎮住宅，整體性，節能技術，氣候條件

1 概述

我國正處于工業化和城鎮化快速發展階段，城鄉經濟快速發展，城鄉面貌變化巨大。對于人們所面對的飛速發展的村鎮建房與無限膨脹的資源、能源消耗等問題，必須給予高度的重視[1]。先富的一批村鎮居民強烈渴望更高的生活質量，非常重視住宅內外部環境的改善，享受更佳的居住舒適度[2]。肖忠玉[3]在其研究中指出，我國絕大多數的村鎮居民依舊保持著千百年間形成的生活習慣，基礎設施十分落后，居民房設計和建設技術極其不先進，如果要實現城市居民級別的舒適度，必須消耗更多的能源，村鎮居民房存在嚴重的能源浪費現象；村鎮建筑節能技術指的是從房屋和其所處的環境兩個角度評價房屋的節能性，從場地選擇、體型控制技術方面著手，是決定房屋和環境能量往來關系的重要因素。然而，盡管政府早已建立了村鎮居民房節能規范和標準，村鎮居民房節能政策力度雖然很大，但由于村民自建房屋的經濟性，實際執行效果基本上還是很欠缺。

節能建筑經常應用到的技術有很多，主要是針對整體設計、溫度調節系統、圍護結構節能保溫、照明系統、綠色能源應用等方面。建筑節能是村鎮建筑發展的主要方向之一，但在朝著這一方向前進的過程中，我們不能忽視經濟投入，尤其是對村鎮住宅而言，更應該重視經濟因素。因此從住宅整體設計上來考慮村鎮節能技術是目前較為經濟、實用的方法。

2 整體性設計——場地控制

村鎮住宅建筑基地的方位、風向和風速等區域氣候條件從客觀上影響住宅節能的效果，而區位因素比如土壤結構、綠化、水體等，都會給村鎮居民房節能表現造成一定的影響。在建筑選址方面，必須從科學的角度思考建筑節能問題，綜合建筑附近資源和環境條件考量，最好選擇能夠形成提高建筑節能性的局地氣候的地方。除了選址之外，村鎮居民房的布置同樣不能忽視當地的氣候特點。以山西村鎮住宅寒冷地區為例，在設計房屋選址、朝向時，盡量讓房屋在冬季獲取充足的陽光，同時達到防風的效果，而在夏季可以充分利用自然風調節室溫。

其次盡量選擇海拔相對較高、地下水位低、光照充足的地方，切忌選擇存在安全隱患的地帶，比如曾經發生過各種自然災害、土壤曾經嚴重污染的地帶。村民自建房屋時，盡量選擇平坦開闊的地段，盡量減少土石方的開挖填埋量。

村鎮住宅建設在有一定傾斜角的地面上時，房屋布置方式對其節能性能的影響更為突出，坡向以及地面傾斜角度會直接影響到光照和通風條件。村鎮居民房坡向朝南時，在冬季房屋能夠得到更加充足的光照，而且村鎮居民房容積率也會因此而提高(見圖1)，這對節約土地資源來說非常重要。夏季主導風向應該與村鎮規劃布局中基地的坡向方向一致(控制在60°范圍之內)，對夏季的自然通風降溫能起到很好的效果，如果建筑用地環境的坡向為北向或距北向在30°范圍之內，基地內建筑布局宜以點式為主，可以減少村鎮住宅之間對其北面建筑的日照遮擋[5]。坡地選址可分為在山頂、山腰、山腳三種情況。從日照、防排水、村鎮之間的交通等條件考慮，最佳的房屋建筑用地是朝陽、近水的山腰地帶。如果選擇在山頂建設房屋，盡管夏季通風效果極佳，但同時在冬季也會受到冷風的不利影響。

寒冷地區農村住房選擇朝向時應主要考慮以下兩個方面：1)村鎮建筑群的規劃設計，單體建筑平面、立面設計和門窗的設置應保證在冬季有效的利用日照，并且避開冬季主要的風向，風向是決定冬季房屋保暖、夏季房屋通風的關鍵因素。2)在北方寒冷地區建設村鎮房屋時，從房屋冬季保暖方面考慮，在布置功能房間時，盡量避開主要風向，從而起到節能、保護房屋舒適度的效果。以太原市為例，該地區冬季主要為北風、西北風，為了提高房屋防寒性，最好選擇南偏東至東的朝向。

村鎮住宅周圍的小環境也可以改善環境的小氣候，比如設置大面積的綠化、水體以及景觀花園；已有研究表明：地表材料不同，對光、熱輻射的反射率亦不同，水分的平衡、蒸發亦受到影響。房屋附近綠化在夏季能夠起到降溫、提高濕度的作用。現有的理論研究成果顯示，綠化面積提高10%，晝、夜氣溫降幅最高分別為2.6 ℃和2.8 ℃；綠化面積為50%時，環境溫度降幅達到13 ℃[6]。村鎮建筑受場地布局的局限較小，能夠用于綠化種植的面積比城市更大，采用這種性價比極高的節能方法，發揮環境的優勢性作用，由此產生的節能效果更加理想，為實現整體節能目標奠定更加扎實的基礎。另外，要提高村鎮居民房夏季的通風效果，可以利用居民房及其附近的房屋和綠化在溫度變化速率方面有所不同而造成的局地風，從而降低房屋能源消耗。而且，植物、水體能夠降低空氣中粉塵量，在凈化空氣的同時提高了空氣透明度，增強了光照效果和強度，對提高房屋舒適度來說是很有幫助的。在房屋附近建設水塘，有助于減緩周圍溫度變化速率，縮小溫度波動范圍，而且還能形成局地風，夏季給人感覺更加涼爽。

房屋的造型、高度、風朝向、進深，以及房屋群體的排列方式，都會影響到房屋所處區域環境中的氣流狀況，而氣流是決定房屋熱環境的關鍵因素。所以，在進行房屋設計和建造時，要充分利用氣流規律，對降低房屋溫度調節系統耗能來說非常關鍵。

3 整體性設計——體型控制

根據寒冷地區的區域氣候特征，村鎮住宅設計和建造的首要考慮因素即為圍護結構的熱工性能，確保房屋在冬季的保暖性和夏季的隔熱性；采用更小的體型系數，合理設計窗墻比、提高外墻和屋頂及外窗的保溫性能，并且盡最大可能利用太陽能。減小體型系數可以有效降低舒適空間的平均成本。圍護結構是與其所處環境展開能量往來的介質。在房屋體積相同的情況下，房屋能量損失和其外表面積之間成正相關關系。房屋體型系數為其外表面積和體積的比值，即K=A/V，這一系數是衡量房屋熱工性能的關鍵指標。將房屋的K值控制在更低范圍內，平、立面不宜出現過多的凹凸面，可以有效降低冬季能耗；研究成果顯示，房屋外表面積和能耗之間存在正比例關系，在建筑體積擴大時，較小的能耗增量即可獲得舒適空間增量[7]。

山西寒冷地區村鎮住宅形式一般都是以獨立的戶為單位，受木結構支撐體系的限值，以3間、5間、7間等基數開間為主，1層為主，建筑面積在60 m2～140 m2之間，較大的體型系數對建筑的節能不利。如果把村鎮住宅規劃為2層，每戶2開間，聯排布局，統一建造，體型系數減小。從房屋資源條件和成本兩個方面綜合而言，國內村鎮居民房最好采取多層合式住宅形式。所以，在現有的經濟條件基礎上，建設多層住宅可以節約能源，同時節約土地。

對平面功能進行合理分區。將起居室、臥室熱環境要求相近的房間，布置于南向區域，以保證冬季室溫；將次要房間安排在房屋北側，盡量縮小朝北面窗戶面積，合理設計東西面窗墻比以及窗戶大小，使能源得到充分利用，可在院內布置輔助房間，布置成院落形式，形成氣候的緩沖區。

總體而言，場地的選擇以及體型設計，是決定房屋能夠在多大程度上發揮氣候、環境、資源優勢作用，房屋能否通過調節微氣候實現降低能耗目的的關鍵因素。

[1] 揚子江.村鎮住宅的節能設計[J].可再生能源，2003(5):21-23.

[2] 王 媛.夏季自然通風對運城地區農宅室內熱環境的試驗研究及數值模擬[D].太原：太原理工大學碩士學位論文，2010:2-3.

[3] 肖忠玉.北方寒冷地區村鎮住宅節能技術適宜度評價研究[J].城市，2008(3):3-5.

[4] 林 濤.夏熱冬冷地區城市住宅節能整體設計研究[D].長沙：湖南大學博碩論文，2006：11-13.

[5] 任國輝.寒冷地區村鎮住宅節能技術研究[D].天津：天津大學博碩論文，2011:27-30.

[6] 王金寨.淺談住宅綠地對緩解城市熱島效應的作用[J].林業科技情報，2010(42):91-93.

[7] 何南溪.探討如何使建筑與外界環境統一的設計[J].四川建材，2007(5)：72-74.

Appropriate technology of energy-saving for the rural residence in Shanxi Province

Wen Xiaoying

(CollegeofBuilding&CivilEngineering,TaiyuanUniversityofTechnology,Taiyuan030024,China)

Combined with the climatic condition of chill regions in Shanxi， the current requirements and energy saving in building the rural residence is described in the chill region of Shanxi． In the view of the residential location， type design, the application of some relevant building energy-saving technology is introduced especially for the chill region of Shanxi， in order to improve the performance of energy saving of the rural residence in Shanxi， so that to reduce the building energy consumption and to improve the living condition for the rural residents．

rural residence, integrality, energy-saving technology， climatic condition

1009-6825(2016)30-0185-02

2016-08-15

溫曉英(1976- )，女，工程師

TU201.5

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