住宅建筑節(jié)能設(shè)計

簡介：氣候是影響建筑設(shè)計的一個重要因素，在不同的區(qū)域條件下，應(yīng)有不同的建筑形態(tài)空間布局，即適應(yīng)氣候的地域技術(shù)。本文將針對長江中下游地區(qū)氣候特征，從建筑布局、建筑遮陽、空氣間層的保溫隔熱、室內(nèi)空間組織、圍護構(gòu)造等來探討該地區(qū)住宅建筑節(jié)能設(shè)計。力圖降低建筑能耗，制造建筑微氣候，并從地域技術(shù)，構(gòu)造設(shè)計上來創(chuàng)作適應(yīng)當?shù)貐^(qū)氣候的住宅建筑。

關(guān)鍵字：住宅建筑構(gòu)造設(shè)計地域技術(shù)節(jié)能

上個世紀全球的建立量等于之前人類全部建立的總和，固然這源于社會的進展，科技的進步，是人類文明程度的表達。然而，有限能源已逐步的枯竭，自然資源破壞性的利用，自然環(huán)境日益惡化，城市的建立和建筑的進展不斷的面臨各種各樣的問題。必需以“可持續(xù)進展”的角度去端詳我們的建筑設(shè)計，從根本上降低建筑能耗。另外，還必需適應(yīng)社會的進展，滿意消費者的需求，提高室內(nèi)舒適度，削減空調(diào)設(shè)備。通過對生物氣候地方主義理論及一些國外新氣候建筑的介紹與討論，探究適合長江長下游地區(qū)建筑的設(shè)計原理。

1長江中下游地區(qū)氣候特征

長江中下游地區(qū)地理緯度大致在北緯30°～32°，屬于氣候過渡地區(qū)，這一地區(qū)的氣候特點夏季氣溫較高，持續(xù)時間長達3～4個月，太陽輻射強度大；冬季較冷，時間長達2～3個月，相對濕度較大，季節(jié)風旺盛。該地區(qū)住宅建筑的保溫隔熱還沒有一個可參考的理論依據(jù)，住宅室內(nèi)熱環(huán)境質(zhì)量普遍較差，冬季室內(nèi)陰冷潮濕，最冷月份室內(nèi)平均氣溫只有4～6℃；夏季悶熱，最熱月份室內(nèi)氣溫高達32℃左右，特殊是在頂層及西曬房間顯得非常悶熱難過。這樣大量的空調(diào)設(shè)備涌入居民區(qū)，由于缺乏總體部署，沒有從改善建筑熱工入手，熱環(huán)境改善非常有限，能源使用效率低，造成大氣環(huán)境污染。因此，改善該地區(qū)的室內(nèi)環(huán)境已刻不容緩。

在正常狀況下，一樣體積、一樣材質(zhì)、一樣質(zhì)量的物體，在同一環(huán)境條件下，所汲取的太陽輻射熱相等，其根本的區(qū)分只在于熱量在形體中分布狀況。

其實建筑隔熱就是盡可能的將太陽輻射熱阻隔在建筑之外，使室內(nèi)具有舒適的環(huán)境，這就要對建筑的外環(huán)境進展分析討論。建筑并不同于一般的形體，它已經(jīng)有一個一般的形體轉(zhuǎn)化為了有生命力的空間形態(tài)，需要有采光與通風，這就必定需要有門窗，而太陽熱輻射就會通過門窗傳入室內(nèi)，怎樣既保證室內(nèi)采光通風，又能夠盡可能的有效阻擋熱輻射。這就需要在設(shè)計中就必需知道該地區(qū)一年四季太陽的運行規(guī)律，分析該地區(qū)生物氣候特征，采納適宜的建筑造型，以及建筑朝向，并實行有效的建筑遮陽措施。

2生物氣候地方主義理論

氣候和地域是嚴密相連的兩個概念，從上個世紀二三十年月就開頭對建筑與氣候、建筑與地域關(guān)系的討論。隨著科技的進步，討論的不斷深入，建筑節(jié)能也取得了肯定的成效。

1963年，V·奧戈雅所著的《設(shè)計結(jié)合氣候：建筑地方主義的生物氣候討論》，概括了60年月以前的建筑設(shè)計與氣候、地域關(guān)系討論的各種成果，提出“生物氣候地方主義”的設(shè)計理論，將滿意人體的生物舒適感覺（冷、熱、干、濕等）作為設(shè)計的動身點，注意討論氣候、地域和人體生物感覺之間的關(guān)系，認為建筑設(shè)計應(yīng)遵循氣候→生物→技術(shù)→建筑的過程，分別是：①調(diào)研設(shè)計地段的各種氣候條件；②評價每個氣候條件對人體生物舒適感的影響；③實行技術(shù)手段解決氣候與人體舒適之間的沖突；④結(jié)合特定地段，區(qū)分各條件的重要程度，實行相應(yīng)的技術(shù)手段進展建筑設(shè)計，尋求最優(yōu)化的設(shè)計方案。

生物氣候地方主義理論較大地影響了以后的建筑設(shè)計，例如70年月德國適應(yīng)氣候節(jié)能建筑討論。印度的柯里亞提出了“形式追隨氣候的設(shè)計方法論。從生物氣候?qū)W角度動身，結(jié)合地域氣候條件進展設(shè)計設(shè)計者用來表達地方主義文化特征的重要手段，也是為了滿意當前社會進展需求。

長江中下游地區(qū)住宅建筑設(shè)計中的地域技術(shù)

為適應(yīng)長江中下游地區(qū)的氣候特征，必定要產(chǎn)生一系列適應(yīng)性的空間形態(tài)。

圍護構(gòu)造的隔熱性能

在自然通風的狀況下，要使室內(nèi)氣溫低于室外氣溫的有效方法是加強外墻及窗戶的隔熱性能。依據(jù)建筑的隔熱機理，太陽輻射投射到建筑外外表時一局部立即被反射出去，另一局部被汲取。被建筑外外表汲取的熱量一局部向室內(nèi)傳遞，另一局部以長波輻射和空氣對流的形式向室外散發(fā)。

投射到建筑外表的太陽輻射最終散發(fā)到室內(nèi)和室外。明顯，散發(fā)到室外的熱量越多，傳遞到的熱量就越少。因此增大建筑外表的反射有利于削減傳向室內(nèi)的熱量。因此對于夏季高溫時間長的長江中下游地區(qū)建筑外墻體通常采納白色粉刷或淺色飾面來到達外墻反射隔熱的效果。從圖上還可以看到，最終要使得傳向室內(nèi)的熱量少還應(yīng)當削減建筑外圍護構(gòu)造的傳熱系數(shù)，即在外圍護構(gòu)造中設(shè)置隔熱層，隔離室外熱量向室內(nèi)傳遞，這樣一來建筑外表汲取的熱量將大量聚攏在外外表，促使建筑外外表溫度上升，進一步提高了建筑外外表與環(huán)境之間的溫差，有利于向室外散熱。這種隔熱方式也稱為升溫隔熱。反射隔熱和升溫隔熱的結(jié)果都是把投射到建筑外表的太陽輻射熱轉(zhuǎn)移到建筑的外部環(huán)境中去。

窗戶的隔熱性能問題始終是外圍護構(gòu)造設(shè)計中最為重要的一個因素主要是怎樣改善及防止空氣滲透。對于長江中下游地區(qū)而言，要解決的是窗戶隔熱的問題。在夏季滿意自然采光的同時，能夠盡可能的使陽光滯留在戶外，目前最常用的方法是采納雙層玻璃窗，使用中空、隔熱和反射玻璃等，但空氣間層一般只在20mm左右，并不能有效的到達隔熱的目的，要到達40mm才有肯定的效果，這就使得空氣間層的壓力變得更小，采納的玻璃就必需有更大的強度，這就勢必提高造價。假如在空氣間層填充反光材料，會到達更好的效果。

3.2建筑布局

在長江中下游地區(qū)，為舒緩夏季炎熱的氣溫。建筑的總體布局上就應(yīng)當嚴密的圍繞這一問題綻開。在建筑的布局上應(yīng)伸展開敞，有較大的窗洞開口，有利于自然通風。采納較深的門廊和遮陽板有助于導風與降溫。一種有效的方式就是在室內(nèi)設(shè)置“風道”以組織穿堂風，“風道”應(yīng)有足夠的寬度以保證空氣流通，“風道”兩端還可以設(shè)置篷或門廊以起到導風、遮雨、遮陽作用。

3.3內(nèi)部空間的組織與劃分

在該地區(qū)的建筑有一個顯著的特點，開敞的平面形式，類似于現(xiàn)代建筑中的“流淌空間”，但功能更加綜合。因而，在該地區(qū)內(nèi)較為抱負的建筑布局形式：有一個長行的平面和帶坡頂?shù)钠拭?，全部房間都有直接的通風采光；建筑四周都有陽臺、百葉遮陽板或外廊。傳統(tǒng)建筑中有很多這種布局形式，但在大量多層及高層單元住宅中，由于密度及容積率的要求，現(xiàn)代住宅往往有較大的進深，因此就必需保證使一套住房內(nèi)不同方位的房屋之間有流暢的氣流，形成穿堂風。

隨著社會的進展和人民生活水平的日益提高，人民群眾對住宅建筑的各個方面的要求越來越高，對生活的空間環(huán)境更加的重視，住宅設(shè)計中的“大廳小臥”的概念為適應(yīng)現(xiàn)代住宅觀的變化應(yīng)運而生，它反映了住宅建筑的進展趨勢，是住宅設(shè)計進步的一個象征。

“大廳小臥”屬建筑設(shè)計中空間組合、功能分區(qū)和面積安排的問題。應(yīng)注意廳臥之間面積安排的辯證關(guān)系，強調(diào)建筑設(shè)計手段在“大廳小臥”設(shè)計中的相關(guān)問題，以便保證“大廳小臥”住宅有良好的空間環(huán)境和使用效果，并使其有肯定的超強意識。

以上建筑中面對地域自然和氣候條件的營造，歷經(jīng)歲月的錘煉而形成的地域技術(shù)，是一種質(zhì)樸、廣義的生態(tài)設(shè)計。其中所表達的“因地制宜”的原則及采納生態(tài)設(shè)計手段制造環(huán)境微氣候的思想，是設(shè)計中的重要手段。

構(gòu)造設(shè)計學在長江中下游地區(qū)住宅建筑設(shè)計中的運用

依據(jù)不同的地域氣候特征，構(gòu)建一套相應(yīng)的建筑構(gòu)造設(shè)計，是建筑領(lǐng)域在不斷追求的目標。其根本的思想是：不依靠耗能設(shè)備，而在建筑形式、空間布局和構(gòu)造上實行措施，以改善建筑環(huán)境，實現(xiàn)微氣候建構(gòu)。

印度建筑師柯里亞的作品對該設(shè)計思想作了有利的解釋。為解決干熱氣候的建筑和通風，柯里亞提出了“開敞空間”和“管式住宅”

前者表達了有影陰的戶外或半戶外空間更適合于干熱地區(qū)公共活動的信念；后者把煙囪抽風原理應(yīng)用于剖面設(shè)計中，在底層高密度的住宅群體中，既可制造小型化的陰影戶外空間，又有效的解決了室內(nèi)空氣流通問題，并直接產(chǎn)生了直接反映氣候特征的建筑形象。

依據(jù)冬季與夏季太陽的不同高度角來制定有效的利用陽光和遮陽措施。在住宅建筑中設(shè)置陽光間和中心溫室，冬季陽光間和中心溫室可以充分汲取太陽輻射熱量，為住宅供應(yīng)肯定的熱量，此時將遮陽百葉拉起，通風屋頂進風口和出風口封閉。

夏季陽光間和中心溫室的百葉都是開放的可以遮擋陽光，雙層屋頂?shù)倪M風口和出風口的百葉在夜間和白天某些時刻是開啟的，以帶走空氣間層中受熱的空氣避開室內(nèi)溫度過高。

夏季白天陽光底部和頂端的窗戶，以及中心溫室的頂端窗戶是開啟的，利用通風帶走其中的熱量，夜間，開啟通風塔頂端的百葉，利用熱壓效應(yīng)促進住宅通風，以冷卻建筑構(gòu)件，改善室內(nèi)白天的熱工環(huán)境，此外，利用地下風管系統(tǒng)，冷卻室外空氣，并將其導入中心庭院。

在長江中下游地區(qū)我們可以找到很多類似的建筑形式：干欄式建筑、平臺、通風屋面等。這都是勞動人民依據(jù)當?shù)氐臍夂蛱卣鳎圃斐龅慕ㄖ螒B(tài)，是一種建筑文化的表達。在建筑設(shè)計中應(yīng)當在氣候環(huán)境設(shè)計上查找到一種繼承文脈的理念思路，由于氣候不只是影響建筑的一個自然環(huán)境，還與文化息息相關(guān)，應(yīng)當貫徹“形式追隨氣候的”思想。盡可能的對該地區(qū)的建筑文化進展深層次的追求與思索。

詳細的方案實例分析

這是蘇南地區(qū)一住宅小區(qū)設(shè)計方案，較好的利用地域技術(shù)以及建筑構(gòu)造學，適應(yīng)長江中下游地區(qū)的氣候特征，滿意建筑節(jié)能的設(shè)計思想。

特點

·造型簡約，經(jīng)濟適用，節(jié)能節(jié)水。

·斜坡造型減小了建筑體量，尺度親切宜人，以天井庭院為中心，取得與傳統(tǒng)民居的認同感。

·大進深，小開間，合理分戶，節(jié)省用地。

·日照充分，自然通風，冬暖夏涼，明櫥明衛(wèi)。

·主客分區(qū)，食寢分別，動靜分區(qū)，居寢分別。

·磚混構(gòu)造，粉煤灰小型砌塊，輕質(zhì)復(fù)合建材，造型簡約，施工簡易。

·生態(tài)型住宅，節(jié)省能源，冬暖夏涼。

太陽能的利用

·設(shè)置太陽能屋面，將太陽能熱水器與屋面結(jié)合。

·可翻轉(zhuǎn)雙層（低輻射膜）透射玻璃頂?shù)膬?nèi)院天井，（冬季）陽光照耀墻體儲熱升溫，形成對流，傳導室內(nèi)空氣升溫改善室內(nèi)氣候。

通風·遮陽

·屋頂植物構(gòu)架有效遮擋陽光，降低外墻內(nèi)外表的溫度。

·百葉式遮陽構(gòu)架起降溫柔導風作用。

·（夏季）開啟天井玻璃頂，組織自然通風到達降溫柔導風作用。

·廚房、廁所中設(shè)置通風管道，加強室內(nèi)氣流流淌，使廚房、廁所保持負壓狀態(tài)。

5.4隔熱保溫

·因地制宜，使用輕質(zhì)保溫小型砌塊砌筑外墻，外加保溫粉刷層。

·屋面南坡斜置花草加強隔熱效果，同時可有效降低環(huán)境輻射熱。

·結(jié)合太陽能熱水器設(shè)置雙面屋面，閣樓儲水箱起保溫隔熱作用。

5.5節(jié)省用水

·使用節(jié)水龍頭和坐便器。

·節(jié)省并合理利用水源，處理洗浴用水，收集雨