生態(tài)住宅設(shè)計(jì)方法在住宅節(jié)能改造中的應(yīng)用

李林芝

(重慶師范大學(xué)地理與旅游學(xué)院，重慶 401147)

我國(guó)是耗能大國(guó)，建筑能源消耗占全社會(huì)總能耗的25%。目前，400億m2的住宅中，僅有不到3%是節(jié)能住宅。大力發(fā)展生態(tài)型節(jié)能型住宅，不僅能緩解當(dāng)今能源短缺、節(jié)約能源開(kāi)支，而且可以給住戶(hù)帶來(lái)切實(shí)好處。

本文結(jié)合相關(guān)案例，以重慶大學(xué)內(nèi)某棟教師教工住宅為例，對(duì)生態(tài)住宅設(shè)計(jì)方法在建筑節(jié)能改造中的運(yùn)用進(jìn)行探討研究。

1 調(diào)查對(duì)象概述

該住宅樓位于重慶大學(xué)內(nèi)建工東村26號(hào)，主朝向?yàn)闁|南向，標(biāo)準(zhǔn)層為兩戶(hù)，建筑層數(shù)為9層，建成年代20世紀(jì)90年代初期。墻體主要為240粘土磚砌筑墻體，外墻面層為水泥砂漿抹面涂料粉刷;屋頂為普通水泥板架空隔熱屋面，保溫層材料不詳;門(mén)窗為低檔鋁合金推拉窗，所裝玻璃為淡藍(lán)色透明玻璃;陽(yáng)臺(tái)為封閉式;立面有簡(jiǎn)易遮掩構(gòu)件。

2 調(diào)查內(nèi)容及案例研究

調(diào)查分析該建筑的通風(fēng)、遮陽(yáng)、保溫隔熱等現(xiàn)狀，并研究國(guó)內(nèi)外對(duì)類(lèi)似問(wèn)題的處理方法。

2.1 自然通風(fēng)

2.1.1 現(xiàn)狀

建筑順應(yīng)重慶市主導(dǎo)風(fēng)向要求，但是從戶(hù)型設(shè)計(jì)來(lái)看，戶(hù)型單側(cè)設(shè)置窗戶(hù)，通風(fēng)組織形成單側(cè)通風(fēng)的狀況，故無(wú)法有效的形成壓力差，使得室內(nèi)的通風(fēng)情況較差，與兩側(cè)布置窗戶(hù)的戶(hù)型相比需要更長(zhǎng)時(shí)間的機(jī)械設(shè)備輔助才能滿(mǎn)足室內(nèi)使用的舒適度要求。另外，過(guò)于隨意的遮陽(yáng)構(gòu)件影響了室內(nèi)通風(fēng)的正常進(jìn)行，使得屋內(nèi)溫度居高不下，需增加機(jī)械通風(fēng)設(shè)施才能使室內(nèi)達(dá)到足夠的舒適度(見(jiàn)圖1)。

2.1.2 相關(guān)案例

獨(dú)立式住宅的日本沖繩當(dāng)山之家結(jié)合山地條件，通過(guò)樓梯與室內(nèi)空間的結(jié)合形成內(nèi)院成為豎向的通風(fēng)空間，加強(qiáng)了室內(nèi)外的自然通風(fēng)能力。

豎向通風(fēng)設(shè)計(jì)改善了自然通風(fēng)效果，豐富了內(nèi)院的使用功能，是一種低投資和高回報(bào)的設(shè)計(jì)方法。

2.2 遮陽(yáng)

2.2.1 現(xiàn)狀

合理的遮陽(yáng)構(gòu)件設(shè)計(jì)可以有效的減少建筑物的能耗(見(jiàn)圖2)。調(diào)查建筑中建筑沒(méi)有考慮永久性遮陽(yáng)構(gòu)件，使用中的遮陽(yáng)構(gòu)件以彩鋼板為主要材料均為后期添加。遮陽(yáng)構(gòu)件均為一次安裝，長(zhǎng)度和角度設(shè)置由安裝時(shí)住戶(hù)自行確定。此遮陽(yáng)構(gòu)件雖可遮擋夏季太陽(yáng)光直射，但當(dāng)進(jìn)入重慶日照時(shí)間極短的冬季后，如此遮陽(yáng)構(gòu)件反而阻擋光線(xiàn)射入室內(nèi)，影響了室內(nèi)采光的正常照度值，使得用戶(hù)為彌補(bǔ)照明的不足，增加開(kāi)燈時(shí)間，帶來(lái)了不必要的能耗。

2.2.2 相關(guān)案例

香港茵怡花園在垂直遮陽(yáng)板設(shè)計(jì)眾多方孔來(lái)改善通風(fēng)能力，保障了高層住宅的遮陽(yáng)效果和通風(fēng)能力。

具有較全面的環(huán)境控制——遮陽(yáng)型生態(tài)住宅的西班牙蘇扼住宅，利用低造價(jià)、易操作的檐口出挑方式進(jìn)行遮陽(yáng)，既達(dá)到夏季遮陽(yáng)的目的，又滿(mǎn)足了冬季日照時(shí)長(zhǎng)。

2.3 保溫隔熱

2.3.1 現(xiàn)狀

建筑墻體主要為240粘土磚砌筑墻體，外墻面層為水泥砂漿抹面涂料。墻體較薄且無(wú)任何保溫層，在夏季白天難以阻擋重慶地區(qū)強(qiáng)烈的太陽(yáng)光，導(dǎo)致大量熱量透射而入;到夜間獲取的熱量難以消散，形成對(duì)室內(nèi)的二次輻射，使得室內(nèi)溫度持高不下。冬季輕薄的墻體又成為熱傳遞的最佳通道，將熱量由室內(nèi)傳遞到室外，導(dǎo)致室內(nèi)熱量的嚴(yán)重?fù)p失。屋頂為普通水泥板架空隔熱屋面，此種做法相對(duì)老化，保溫、隔熱效果無(wú)法滿(mǎn)足現(xiàn)在住宅建筑的使用要求。調(diào)查建筑中的門(mén)窗及陽(yáng)臺(tái)窗基本上都為低檔鋁合金作為骨架材料的單玻窗，所用玻璃為藍(lán)色透明玻璃，開(kāi)啟方式為推拉，此種方式增加了該建筑的能源消耗。

2.3.2 相關(guān)案例

武漢市青山城市建設(shè)綜合開(kāi)發(fā)公司建設(shè)的“綠景苑”居住小區(qū)采用的保溫隔熱技術(shù):1)選用AJ聚苯顆粒保溫砂漿和聚苯保溫板，給墻體穿上“衣服”;2)采用塑鋼中空雙層玻璃窗，達(dá)到隔熱、隔音和保溫效果;3)選用名牌廠家生產(chǎn)的雙開(kāi)保溫隔音防盜門(mén);4)在屋頂和陽(yáng)臺(tái)使用聚苯顆粒保溫砂漿。由此，節(jié)能效果達(dá)到節(jié)能50%的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

3 改造設(shè)想

針對(duì)調(diào)查建筑當(dāng)前存在的問(wèn)題，結(jié)合對(duì)國(guó)內(nèi)外相關(guān)案例的分析，運(yùn)用生態(tài)住宅的設(shè)計(jì)方法，提出相應(yīng)的改造措施，達(dá)到節(jié)能的目的。

3.1 通風(fēng)改造

自然通風(fēng)是住宅建筑的重要影響因子之一，在住宅設(shè)計(jì)領(lǐng)域中結(jié)合環(huán)境，達(dá)到自然通風(fēng)節(jié)能的效果尤為重要。

結(jié)合建筑單體設(shè)計(jì)，巧妙設(shè)置門(mén)窗，門(mén)窗對(duì)開(kāi)，形成穿堂風(fēng)，有效的調(diào)節(jié)了室內(nèi)通風(fēng)效果。豐富窗戶(hù)形式，設(shè)置多向調(diào)節(jié)窗戶(hù)加大其通風(fēng)能力，自然通風(fēng)量則通過(guò)豎向空間的窗戶(hù)面積大小來(lái)控制。屋頂安裝利用風(fēng)力的簡(jiǎn)單機(jī)械裝置，抽低樓層的涼風(fēng)至高樓層降低室內(nèi)溫度，加強(qiáng)豎向空間的拔風(fēng)作用，提高室內(nèi)60%的通風(fēng)能力。加強(qiáng)各樓層之間風(fēng)的流動(dòng)，在豎向空間頂端設(shè)置蓄熱墻吸收房間熱能，排除室內(nèi)濁氣。

3.2 遮陽(yáng)改造

窗的遮陽(yáng)是必不可少的，在閉窗情況下有無(wú)遮陽(yáng)，室溫最大差值達(dá)2℃，平均差值達(dá)1.4℃。理論上講，室外遮陽(yáng)效果比單層玻璃窗的透過(guò)能量下降88%。但針對(duì)重慶地區(qū)來(lái)講，如果用遮陽(yáng)板固然可抵擋一部分重慶地區(qū)夏季強(qiáng)烈的日光，但進(jìn)入漫長(zhǎng)的低日照時(shí)期時(shí)，室外的遮陽(yáng)設(shè)置使室內(nèi)不得不只采用燈光照明，特別是在陰雨天或冬季這種需要大量陽(yáng)光進(jìn)入的季節(jié)，遮陽(yáng)反而變成了一種障礙。在建筑中設(shè)置百葉遮陽(yáng)構(gòu)件，并將百葉遮陽(yáng)構(gòu)件一分為二，利用上部的百葉作為反射構(gòu)件，通過(guò)室內(nèi)頂棚進(jìn)行漫反射增加室內(nèi)照度;下部擋掉過(guò)量的太陽(yáng)光。這種方式作為朝南建筑的遮陽(yáng)方式，朝西建筑由于太陽(yáng)高度角較低，可采用垂直遮陽(yáng)來(lái)解決此問(wèn)題。

3.3 隔熱改造

3.3.1 墻體與屋頂

圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱的熱損失占整個(gè)建筑物熱損失的70%～80%，外墻是建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)的重要組成部分。加強(qiáng)調(diào)查建筑的薄弱圍護(hù)結(jié)構(gòu)(外墻)的保溫隔熱能力尤為重要。

在改造中，建筑物的主要圍護(hù)結(jié)構(gòu)、屋頂?shù)谋毓?jié)能材料采用AJ建筑保溫隔熱聚合物砂漿。隔熱效果好、導(dǎo)熱系數(shù)低的AJ建筑保溫隔熱聚合物砂漿含有陶瓷空心微粒，從而有效的阻止了能量的傳遞，起到節(jié)能的作用。在外墻外保溫時(shí)該材料還設(shè)置防裂防漏層，既防裂紋又防漏水。

屋頂?shù)谋卦O(shè)計(jì)可選用AJD-Ⅱ型聚苯顆粒保溫材料為保溫隔熱材料，同時(shí)可種植綠化來(lái)改善保溫隔熱的效果。

3.3.2 門(mén)、窗

由于空氣滲透和門(mén)窗的使用帶來(lái)了門(mén)窗的熱損耗，為減少能耗，則需:

1)合理窗墻比:以建筑規(guī)范為準(zhǔn)則，以重慶地區(qū)的實(shí)際條件為依據(jù)，合理的調(diào)整窗戶(hù)和墻體的比例。

2)強(qiáng)化密封性:合理選擇門(mén)窗的類(lèi)型和其他相關(guān)配套材料。

3)提高保溫性:門(mén)窗框料可采用PVC型材與鋼襯料制成，玻璃采用中空雙層玻璃，門(mén)芯填充復(fù)合保溫材料，既防盜又保溫隔熱。

3.4 有效利用太陽(yáng)能

生態(tài)住宅設(shè)計(jì)方法在遵循高效率、低造價(jià)、易控制、好維修原則的前提條件下，合理的利用太陽(yáng)能，降低住宅建筑的人工能耗。結(jié)合重慶地區(qū)的氣候條件，選取適合調(diào)查建筑的改造方式，最大程度的利用自然能源，降低住宅建筑能耗，太陽(yáng)能的利用方式見(jiàn)表1。

表1 住宅的太陽(yáng)能利用方式

4 結(jié)語(yǔ)

隨著全球環(huán)境的惡化和工業(yè)化革命后技術(shù)的發(fā)展，保護(hù)生態(tài)環(huán)境、節(jié)能減排愈來(lái)愈成為時(shí)代的主題之一。降低能耗，保護(hù)能源是住宅建筑設(shè)計(jì)的重要控制要素，生態(tài)住宅設(shè)計(jì)方法保障了住宅建筑的可持續(xù)發(fā)展。

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