蘇州地區住宅被動式策略研究

文/蘇州科技大學建筑與城市規劃學院 李 爽

0 引言

隨著我國綠色建筑產業蓬勃發展，建筑節能設計受到更多關注，被動式策略正是建筑節能的重要手段之一。在此背景下，住宅作為需求量大、能耗多、節能設計不完善的建筑類型應被關注。通過調研蘇州地區綠色住宅建筑，總結現階段普遍適用的節能技術，提出可增加和優化的被動式策略，探求適用于夏熱冬冷地區的被動式策略。

1 蘇州地區住宅被動式設計現狀

1.1 氣候特點

蘇州位于夏熱冬冷地區，夏季寒冷，冬季濕冷，空氣濕度較大，節能設計重點在于兼顧冬季保溫與夏季隔熱，極大地增加了節能設計難度。

1.2 現存問題

通過資料整理，總結蘇州地區住宅節能設計中存在的問題，探求現階段住宅整體能耗偏高的原因及解決方法。

1）場地規劃設計不合理 住宅朝向與位置應考慮現場通風環境的變化及現狀，使建筑獲得良好的通風及采光。目前某些住宅區為追求高容積率，并未對場地及建筑進行合理規劃，忽視被動式技術效果。

2）綠化及水體設計不合理 蘇州部分住區的場地采用大量硬質鋪裝，導致熱量被儲存于地面，加劇了城市熱島效應。部分住區為追求美觀而設計各種水景，在原有平坦地貌基礎上進行人工開挖，后引水形成大面積景觀水體。這種行為不僅浪費人力物力，而且人工水體與周圍環境不協調。設計水景時需考慮較多因素，如水景后續維護，以防出現干涸狀況。綠化設計是提高場地環境空氣質量的重要方法，可有效改善場地與建筑的通風環境及空氣質量。

3）外圍護結構熱工性能差 夏熱冬冷地區氣候條件復雜，住宅保溫隔熱要求可體現在屋頂、門窗設計中。現階段，既有住宅的建筑外保溫性能較差，造成大量能源浪費。窗戶遮陽設計也是住宅被動式設計的重點。太陽輻射熱多通過住宅窗戶直接傳入室內并對室內環境造成影響，窗戶材料、構造等影響遮陽效果。從蘇州調研現狀看，住宅較少采用外窗遮陽一體化設計，部分采用外遮陽，多數住宅遮陽效果較差。

4）室內環境調節過度依靠機械設備 部分住宅采用大量主動式處理技術，導致能源消耗較大。春秋季時，夏熱冬冷地區的住宅可利用自然采光及通風等達到室內舒適度要求，從而縮減空調系統運行時間實現節能。部分高層住宅門窗因設計不合理，導致在日間陽光充足條件下仍需機械照明，進而造成能源浪費。

2 蘇州地區住宅被動式設計實例

選取蘇州地區部分綠色住宅，分析其被動式節能設計策略。實地調研蘇州地區30個不同星級的綠色建筑，收集資料并進行總結。由于篇幅原因，本文僅對蘇州維納陽光花園項目的被動式策略進行闡述。

2.1 項目概況

蘇州維納陽光花園項目總用地面積11.3萬m2，建筑面積20.3萬m2，由44棟高層、中高層及別墅建筑組成。建筑被評定為綠色建筑二星級（見圖1）。

圖1 蘇州維納陽光花園小區建筑立面

2.2 項目被動式節能設計

2.2.1 節地與室外環境

1）室外環境 小區7～10號樓建筑朝向為南偏西8°；6號，12～13號，15～17號樓建筑朝向為南北向；18～27號樓建筑朝向為南偏東8°，滿足夏熱冬冷地區建筑朝向要求。各住宅樓滿足采光不少于3h要求，建筑物前后間距均大于19m。

2）景觀綠化 景觀植物種類較多，綠化率達55.1%，室外透水區的地面建筑總占比為81.4%，可有效緩解城市熱島效應。

2.2.2 節能與能源利用

1）圍護結構 采用建筑外墻外保溫系統及塑料型材單框中空玻璃窗。高層建筑物內部圍護結構全部采用35mm厚膨脹聚苯板，具有良好的保溫隔熱性能。

2）太陽能利用 考慮到太陽能的不穩定性，采用半集中式中央太陽能供熱系統及住戶自行安裝輔助加熱系統，根據用戶使用指令，采用變頻恒壓供水設備進行熱水供應（見圖2）。

圖2 蘇州維納陽光花園小區內的太陽能利用

2.2.3 節水與水資源利用

非傳統水源利用率達6.3%，采用雨水回收利用系統設計，室外透水地面面積比為81.4%, 由植草磚等組成，考慮喬木種植和雨水滲透需求，各組成部分覆土厚1.1～2.0m。

2.2.4 節材與材料資源利用

項目全部采用預拌混凝土，建筑結構為剪力墻結構，鋼材、木材、鋁合金型材、石材等可循環材料占所有建筑材料的10.2%。

2.2.5 室內環境質量

各主要功能房間的通風開口面積與地板面積比小于8%。項目外墻采用30mm厚EPS外保溫系統，冷、熱橋部位加強處理，可有效避免結露。墻體及屋面等圍護結構的內表面最高溫度分別為34.80℃及34.88℃，均能滿足圍護結構隔熱設計要求。高層建筑圍護結構內部采用35mm厚膨脹聚苯板，窗戶玻璃采用中空玻璃，具有良好的隔聲降噪性能。

3 蘇州地區綠色住宅建筑被動式策略

通過分析2009—2019年建成的30個綠色住宅，提煉多項被動式節能技術，包括外墻保溫隔熱、門窗節能、建筑遮陽、太陽能利用、熱回收、地源熱泵、節約型結構體系、建筑圍護結構的隔聲減噪等技術。通過統計30個案例中被動式節能技術出現的頻率，研究其適用性，總結如下。

1）外墻保溫隔熱 應用外墻保溫隔熱技術的項目高達27個，屬于常見節能技術類型。這些住宅采用的保溫材料包括纖維增強復合保溫板、擠塑聚苯板（XPS）、膨脹聚苯板（EPS）、巖棉及發泡水泥板，此外，砂加氣砌塊墻體也是常見的節能設計。

2）門窗節能 應用門窗節能技術的項目有26個。門窗節能技術采用的材料包括塑料型材單框中空玻璃、塑料型材單框中空Low-E玻璃窗、斷熱鋁合金。分析可知，目前普遍使用的窗框材料基本以鋁合金、斷熱鋁合金及PVC-U塑料為主，玻璃大都采用Low-E中空玻璃。

3）建筑遮陽 應用建筑遮陽技術的項目有26個。建筑遮陽技術主要采用外遮陽技術，極少項目應用建筑內遮陽。外遮陽技術主要使用戶外卷簾外遮陽和中空內置百葉外遮陽。

4）太陽能利用 以太陽能光熱技術應用為主，主要表現為太陽能熱水系統。

5）熱回收 應用熱回收技術的項目僅5個。目前，住宅中使用熱回收新風系統較少見。

6）地源熱泵 應用地源熱泵技術的項目有9個。地熱作為可再生能源，住宅中一般采用地源熱泵進行空調制冷及采暖，從而降低住宅能耗。地源熱泵技術在目前30個案例中應用不多，但值得推廣。

7）節約型結構體系 應用節約型結構體系技術的項目有12個。住宅目前主要采用混凝土剪力墻結構體系，采用混凝土及砂漿皆為預拌，部分合理使用鋼-混凝土結構。

8）建筑圍護結構隔聲減噪 應用建筑圍護結構隔聲減噪技術的項目有12個。建筑圍護結構的隔聲減噪技術是提高室內環境質量的重要環節，住宅窗戶選用中空玻璃，采用隔聲墊及隔聲材料。

4 結語

通過案例分析，闡述蘇州住宅被動式節能技術，包括外墻保溫隔熱、門窗節能、建筑遮陽、太陽能利用、熱回收、建筑圍護結構隔聲降噪等技術。除上述在蘇州地區已推廣的被動式技術，本文所提及的新風余熱回收設計、可循環材料節材設計及場地生態規劃等適合夏熱冬冷地區的住宅被動式設計策略也值得關注。