某住宅標準戶型的被動式優(yōu)化設計
——以夏熱冬冷地區(qū)為例

■ 羅能紅 LUO Nenghong 肖 蓉 XIAO Rong 郭 軍 GUO Jun

住宅工程量大面廣，使用周期長，與人們的日常生活聯(lián)系最為緊密，做好住宅的綠色設計尤其重要。本文選取某地產集團常用的一個蝶式高層住宅平面，對其進行分析并提出優(yōu)化方案，以期為住戶帶來更好的居住體驗。

該戶型出自某著名地產集團的戶型庫，在市場上較受歡迎，常被一些中小地產公司套用。但遺憾的是，這樣的戶型依然存在諸多缺陷，主要原因是方案設計沒有做好綠色建筑所要求的“被動式技術優(yōu)先”，沒有解決好住宅的健康性要求。

1 住宅的健康性

據2016年的一項“歐洲居民對住宅建筑的健康、能源和環(huán)境影響的態(tài)度和行為”調查顯示，影響健康的第一因素是建筑，與建筑相關的健康因素包括：注重室內自然通風、提供室內充足光線、遠離有害化學物質、確保能有好的睡眠。可見，人的健康幸福與建筑息息相關，而綠色建筑、健康建筑正是回應了這樣的訴求，人的一生中有1/3的時間是在住宅中度過的，健康性成為住宅設計最重要的考慮因素。

住宅的健康性大體包含三個方面：對健康自然資源的充分利用、設計布局適宜居家健康行為的合理性、相關設施的安全性等。2020年新冠疫情防控期間，中國建筑標準設計研究院聯(lián)合衛(wèi)生防疫部門專家，結合國內外住宅衛(wèi)生防控與居住健康安全研究的實踐經驗，總結出與室內衛(wèi)生防控密切相關的幾點要素：一是自然通風與日照；二是門廳空間；三是廚房、衛(wèi)生間等生活基本設施；四是室內空氣品質；五是垃圾設施；六是智能設施。其中，同樣把自然通風與日照的要求排在首位。

2 綠色建筑設計策略

綠色建筑的本質是在規(guī)劃、建筑領域對可持續(xù)發(fā)展的解讀，努力在建筑全生命周期中，以最節(jié)約能源、最有效利用資源、最低環(huán)境負荷的方式和手段，來建造安全、健康、效率及舒適的建筑空間，達到人和建筑與環(huán)境共生共榮，永續(xù)發(fā)展的目標，主要涉及三個方面：一要與周圍自然環(huán)境相融合；二要創(chuàng)造健康、舒適的建筑空間與生活環(huán)境；三要最大限度地利用已有資源，減少對地球資源與環(huán)境的負荷和影響。

綠色建筑技術分被動式技術與主動式技術，當人們談到綠色建筑時，關注更多的是采用了哪些新的人工技術來改善室內外環(huán)境，有的設計也熱衷于各種人工技術的創(chuàng)新與組合，其實這些都是背離綠色建筑本意的。主動式技術科技含量足、經濟成本高，有些還會產生較大的能源消耗，在能源消耗的過程中又進一步引起環(huán)境的惡化。所以，綠色建筑絕不應該只是各種技術的堆砌與拼湊，應從建筑先天條件出發(fā)。建筑設計尤其是住宅設計，要合理利用天然資源，包括但不局限于充分利用天然采光和自然通風，采用“被動式設計優(yōu)先、主動式技術優(yōu)化補充”的策略，盡量做到可以用設計解決的就不用材料解決，可以用構造優(yōu)化的就不用設備優(yōu)化。

3 夏熱冬冷地區(qū)綠色建筑的主要技術措施

從綠色建筑評價標識推動著手，在綠色建筑研究和實踐中，逐步回歸到對綠色建筑本質的探索，明確設計優(yōu)先、技術優(yōu)化的設計策略和路徑。

天然采光、自然通風是綠色建筑技術中最基本、最節(jié)省，也是最有效的因素，應作為首要考慮條件；圍護結構的保溫、隔熱、遮陽等構造，在較為經濟的成本條件下，可作為補充。

湖南為夏熱冬冷地區(qū)，其氣候特征是：氣候溫和、四季分明；熱量充足、降水集中；春溫多變、夏秋多旱；嚴寒期短、暑熱期長。結合湖南地區(qū)夏熱冬冷的氣候特點，在設計優(yōu)先的基礎上總結出綠色建筑所對應的主要技術有：自然通風、自然采光、遮陰遮陽、雨水利用和立體綠化。自然資源既是大自然對人類的恩賜，也是人類在幾千年的生活實踐中，借風、光、水、綠等自然條件，不斷改善人居環(huán)境、創(chuàng)造健康舒適的建筑所進行的不懈探索。

3.1 自然通風

在城市設計與建筑工程實踐中，自然通風技術得到廣泛應用。在現(xiàn)行國家標準《民用建筑熱工設計規(guī)范》等相關標準中規(guī)定，湖南所處的夏熱冬冷氣候區(qū)必須滿足夏季防熱要求，適當兼顧冬季保溫，以及通風換氣、衛(wèi)生健康要求。科學合理地組織自然通風無疑是改善室內外空氣質量、降低建筑能耗、提高人體舒適度、營造健康宜人空間環(huán)境首選的技術措施。

建筑自然通風包括：室外風環(huán)境和室內風環(huán)境，前者側重場地風環(huán)境對建筑的影響，后者側重室內自然通風的組織與設計。實現(xiàn)住宅自然通風的必要條件是：有合適的室外風環(huán)境，建筑主體與周邊環(huán)境之間位置關系的科學規(guī)劃，合理利用并選擇建筑主體朝向與風向之間的關系。室內通風主要有兩種不同的功能：一是健康性通風。用室外的新鮮空氣更新室內空氣，以保持室內空氣的潔凈度，達到健康衛(wèi)生的標準，通風能保證室內空氣質量，為室內提供必需的氧氣量，防止二氧化碳過量，減少令人不愉快的氣味，并保證一氧化碳濃度低于危害健康的水平。二是熱舒適性通風。一方面，可直接增加人體散熱和防止皮膚出汗引起的不適，改善熱舒適條件；另一方面，可以降低建筑表面溫度，帶走建筑圍護結構所儲存的能量，降低室內的熱輻射，達到降溫的目的。

自然通風利用的是空氣的壓差與溫差效應,建筑通風口的設計決定了氣流的走向和流量的大小，進出風口的設計布局要注意前后和高低的結合，根據不同居室空間的大小和結構特點,確定建筑主體和內部各獨立空間進出風口的位置及大小。

3.2 自然采光與日照

建筑自然采光的應用，不僅在于提升節(jié)能效益，還能最大限度地改善和豐富建筑室內光環(huán)境與空間品質，在營造健康宜人的工作、生活環(huán)境方面都具有重要的作用。

日照采光作為健康住宅的要素，主要作用在于：日照提供天然紫外線，可防止很多細菌病毒的滋生；直接日照產生的溫度差是形成自然通風的基本條件之一；冬季的陽光，可以提升室內溫度，減少能耗；自然采光是人類心理健康的需求，充足的日照促進鈣質的吸收。

建筑對光的利用主要是利用自然采光，包含建筑日照設計。建筑日照設計的目的是充分利用陽光以滿足室內光環(huán)境和衛(wèi)生要求，同時，防止室內過熱，但是日照并不是越多越好，有時需要適當遮陽處理。

3.3 遮陰遮陽

湖南所處夏熱冬冷氣候區(qū)，建筑設計中要特別注重夏季隔熱問題，遮陽和通風技術均為建筑隔熱、降溫的主要措施。

除了合理的建筑朝向和布局，利用建筑之間的形體和建筑自身的構件，如外廊、陽臺、構架、挑檐、垂直綠化、遮陽設施等技術措施，形成互遮陽和建筑自遮陽，能有效減少屋頂及外墻、外門窗的熱負荷，達到降低建筑能耗，改善室內熱環(huán)境和舒適度的目的。

3.4 立體綠化

在多層建筑東西外墻，采用垂直綠化遮陽，其隔熱降溫效果以及經濟性、生態(tài)性十分明顯。屋頂綠化、垂直綠化、底層架空，以及各種輔助空間上的綠色種植，構成立體、豐富多彩的綠色生態(tài)空間。

3.5 雨水利用

城市雨水資源利用，需要與海綿城市的理念和技術緊密結合，以入滲為主，根據功能需求考慮收集回用，并兼顧調蓄排放應用。有利減少城市的雨水徑流，緩解排水設施和江河的行洪壓力，降低洪澇災害對城市及其下游區(qū)域的影響。

4 某常見戶型的綠色優(yōu)化

把綠色建筑理念、綠色建筑策略、綠色建筑技術措施等落實到具體的設計中，在設計中體現(xiàn)這些要求，以建筑技術的組織集成構建建筑本體,與外環(huán)境、室內等綜合系統(tǒng)相協(xié)調，才能更好地實現(xiàn)綠色建筑的目標。

結合湖南地區(qū)夏熱冬冷的氣候特點，對于住宅的平面設計，其綠色設計重點要解決的就是爭取良好的日照與自然通風、遮陰遮陽，在滿足健康性需求的前提下，同時滿足其他方面的要求。

圖1為某集團在全國各地使用頻繁的標準戶型，這個蝶式戶型每層6戶，較常見的矩形或條形體塊而言，它的體型比較富于變化，不同角度的透視效果相差很大，視覺效果較好。

這是一個兩梯6戶的塔式住宅，相對于單元式的板式住宅，這種塔式住宅更多的是面向剛需客戶群體，戶型面積一般都會控制在滿足剛需的范圍，市場上多以120 m2和144 m2為界分級，在這些面積段里，既能夠解決大多數業(yè)主的居住需求，又能享受到國家的優(yōu)惠政策。剛需的中小戶型，其實用性的要求比改善型戶型更強。大于144 m2的戶型更多考慮的是改善型和“豪宅”。改善型大戶型比較容易發(fā)揮設計師的想象力和創(chuàng)造力，其儀式感、空間感以及舒適性要求遠大于中小戶型。相對來說，在湖南這種夏熱冬冷地區(qū)，客戶更傾向于大戶型，采用單元板式或類板式，面寬充裕，對成本的控制也比較放松。設計中小戶型，所面臨的問題更復雜，一梯多戶要求平面更緊湊，各戶要有均好的采光、日照、通風，還要考慮戶與戶之間的干擾問題，結構的合理性、功能性的要求都更難處理。

該案三房兩廳戶型面積為120 m2左右，兩房兩廳為95 m2左右。剛需戶型設計的重點，力求在較小的空間內創(chuàng)造較高的生活舒適度，這是此類面積段住宅設計要著力解決的問題。充分利用中小套型有限的空間，盡量做出相對較高的舒適度，其本質是經濟適用。在家庭的布置中，通常要求每個房間盡量方正，少一些“金角銀邊”，避免“鉆石房”的出現(xiàn)，尤其客廳，作為家庭活動和接待客人來訪的重要場所，一直占據非常重要的地位，更多地用來彰顯一個家庭的氣度與形象，規(guī)整而莊重，大氣且大方是其主要風格追求。如果是獨立客廳，面積可以小一些，如果與餐廳、門廳合一，則盡可能大一些，并且最好方正、明亮通透、視野開闊。按照這些要求，這個戶型還存有一定的差距。

在采光日照的均好性方面：圖1南向兩戶三室兩廳有3個開間正南向，有一個南向陽臺，中間兩戶兩室兩廳有3個開間朝西南或東南，有一個東南或西南向陽臺，北端兩戶三室兩廳有兩個開間朝向西南或東南，各帶一個東北或西北向陽臺，單元戶型在各戶朝向設計上不是很均衡，北向兩戶的公共空間與南向沒有任何關聯(lián)，也沒有南向陽臺，無法滿足湖南地區(qū)居家生活的一些需求，例如冬季晾曬衣物等。在通風方面，南向兩戶可以形成各自有效的通風，北端兩戶的臥室區(qū)域能夠獲得比較好的通風，甚至可以形成穿堂風，但是客廳和餐廳部分的通風就明顯差很多，尤其餐廳部分，幾乎是通風的死角；中間兩戶的通風效果最差，整個套型空間呈單一朝向，幾乎沒有一個居住空間能獲得良好的通風。現(xiàn)實生活中，這種塔式住宅少有通過戶門來通風，也難以通過設有防火門的樓梯間或前室來通風。6戶中有4戶的客廳和餐廳沒有有效的通風，有兩戶的臥室形成不了通風，空氣不流通使住戶缺乏舒服感。

有的設計師習慣并依賴于計算機軟件，用模擬計算來驗證其住宅設計的通風效果，圖2即為采用計算機模擬的距樓面1.2 m高度處的流場分布圖，模擬計算顯示，北向A、F戶型氣流主要由北側風口進入室內，經南側風口流出室外，各風口附近區(qū)域的流場較強，室內整體通風效果較好。

B、E 戶型氣流主要由廚房、陽臺、主臥進入室內，經次臥流出室外，次臥風口附近區(qū)域的流場較強，室內其他區(qū)域的流場較弱，室內整體通風效果一般。

C 戶型氣流主要由南側風口進入室內，經東側風口流出室外，各風口附近區(qū)域的流場較強，室內整體通風效果較好。

A、F戶型整體通風效果較好的模擬結果與概念分析的直觀感覺有一定的差距，《湖南省綠色建筑審查要點》要求，對于居住建筑通風良好戶型的判定，必須是南北通透且能形成穿堂風，不能單純采用模擬通風換氣次數的方式來判斷是否達到評價要求，這類似于結構設計中更看重概念設計，首先是概念設計，然后才是計算結果。

針對原方案存在的這些問題進行優(yōu)化，形成圖3的方案，主要在優(yōu)化平面布局、整合空間、改善通風和更多爭取南向日照等方面進行改進。

4.1 改善通風

圖2 距樓面1.2 m處高度流場分布圖

建筑群的規(guī)劃布局、建筑的平面布置、建筑的立面設計，都應結合場地自然條件，對建筑的間距、體形、朝向等進行優(yōu)化設計，充分考慮建筑的良好日照與自然通風。住宅戶型設計要通過優(yōu)化建筑空間、平面布局和構造設計，獲得良好的自然通風，并分戶設計自然通風氣流路線，確定自然通風的進、排風口位置。

在建筑單體設計時，通風設計首先是通過建筑平面、剖面以及門窗的合理設計，確定有利于形成穿堂風的布局，再結合建筑外門窗的位置、方向、開啟方式、開口面積等進行深化設計，如在設計中采用中庭、天井、樓梯間、拔風井等風壓、熱壓通風措施。將設備（如室外空調、電氣設備）布置在建筑北向，并輔以合理的通風構造設計，也有十分明顯的節(jié)能效益。

優(yōu)化方案取消了使用效果不佳的北向陽臺，增加一個與餐廳連通的南向陽臺，客廳和餐廳有了直接的穿堂風，冬季也可以晾曬衣物。原方案的中間戶型與北端戶型平面咬合，造成次臥室的門窗同邊，無法通風，優(yōu)化方案把中間戶外移，增加東西方向的開窗，次臥室的門窗不再同邊，戶型有了不同朝向的開窗，通風條件得到改善。

4.2 整合空間

住宅的適用要符合一般的生活習慣和生活需求，流線要簡潔符合生活習慣，空間盡可能整合，既要符合日常活動的要求，也要具有舒服性，盡可能適合大多數使用者的生活習慣。對于主要活動空間，不規(guī)則、零碎、陽角等設計都會造成不適感。建筑方案設計應盡量不給結構設計添麻煩，結構受力越簡潔明了越好，不要在建筑方案中出現(xiàn)結構構件影響空間效果的情況，有礙觀瞻。

改善型住房和剛需性住房有著很大的區(qū)別，剛需性住房通常以滿足基本的居住要求為主要考慮因素，更追求每一平方米都充分體現(xiàn)使用價值，對空間形態(tài)一般不做刻意追求，不如改善型或者大戶型那樣力爭空間的獨立。但是，不論剛需型還是改善型戶型，追求居住舒適的目標是一致的，也都應努力減少不規(guī)則空間的設計。圖1中后面四戶的餐廳與客廳是相對獨立的，空間的錯位形成不規(guī)則的斜8字廳，各自區(qū)域都顯得狹小局促，不規(guī)則的空間使人感覺不適。

圖3 某集團標準戶型優(yōu)化方案

優(yōu)化方案把餐廳與客廳整合在一個規(guī)整的空間里，又分別相對獨立，交通路線疊加，空間整合之后，各處都感覺開闊了很多，也給裝修帶來更多的可變性。

4.3 陽臺優(yōu)化

建筑日照條件與室內人居環(huán)境密切相關，直接影響居住者的身心健康和生活品質，住宅建筑更需要充足的直射陽光來殺菌和促進人體健康，在冬季又可提高室內氣溫，適宜的建筑朝向能夠提升建筑節(jié)能率10%以上。在湖南地區(qū)，更傾向于最大限度地爭取南北向，利于獲得充裕的日照條件。

湖南大多地區(qū)冬季主導風向是西北風，夏季是東南風，在南向陽臺與北向陽臺的比較中，北向陽臺的居住體驗比南向陽臺差很多，夏天很熱，而冬天又很冷，住在帶北陽臺的房間舒適性很差。此外，由于湖南潮濕的氣候特點，有的季節(jié)經常需要晾曬衣物，所以，大多住戶更希望能有個南向陽臺，在夏季能起到遮陽的作用，在冬季可曬太陽，包括老人與孩子沐浴陽光和晾曬衣物的便利。原方案北向兩戶的陽臺是朝北的，一年四季都沒有陽光的照射，修改方案把北向陽臺改到了南向，與餐廳和次臥室相連，取消了與客廳相連的北向陽臺，客廳有了穩(wěn)定的獨立空間，客廳里的視線直接延伸到室外，而不是陽臺上掛滿的衣物，如果在客廳的窗外設置花池增加綠化，會很好地改善視覺效果。

4.4 結構優(yōu)化

圖1和圖3戶型平面南端兩戶是比較常見的布置方式，結構方面的豎向構件以及梁都能以常規(guī)的方式布置，且滿足建筑空間和住戶使用上的需求，圖1其他4戶的結構布置就不太理想，剪力墻錯位多，很少對齊，戶內空間無法布置成連續(xù)梁，整個單元平面難以形成整體性更好的連續(xù)梁布置，結構的相互作用整體性較差，結構成本可能更高，并且，結構構件可能給裝修帶來更多不便之處。圖3的方案盡可能地讓空間趨于規(guī)整，主要使用方正的空間，在同一空間中沒有空間和墻體的錯位，有更多的縱橫向墻體對齊貫通，剪力墻剛度比圖1方案要強很多，結構方案的簡潔，簡化了設計與施工，結構整體性趨好，成本也有所降低。

5 結語

在住宅設計中，充分利用陽光、空氣等自然資源，努力提升住宅的綠色設計尤其是被動式設計，讓采光、日照、通風都得到合理的解決，讓日常的基本生存需求在節(jié)約能源的前提下得到滿足，可以明顯節(jié)約資源、減少污染，更符合綠色建筑的理念。

大型地產集團一般設有自己的產品研發(fā)機構，并有自己的戶型庫，集團會根據市場反饋不斷推出升級改進版，一些中小地產企業(yè)很樂于直接套用這些地產集團的產品，所以，不斷優(yōu)化這些大型地產集團的設計產品，可以在房產市場起到良好的引領示范作用。