京郊村鎮生態小住宅設計嘗試

瞿曉雨　林　川

摘要：本文以京郊村鎮節能小住宅設計為例說明村鎮生態小住宅的設計思路。

關鍵詞：京郊村鎮小住宅 生態節能

Abstract: The article explains ideas about designs of small ecological houses in villagesand towns through some examples in Beijing suburbs.

Keywords: Small houses in suburbs, ecology, energy saving

背景介紹

目前，我國村鎮居民掀起建房熱潮。據資料表明，全國村鎮迫切要求建房的居民約占10％～30％。這充分說明，村鎮的住宅建設，已經成為住宅建設中一個很重要的方面。但是，由于國家對村鎮住宅建設缺乏有效的管理，以及地方工匠和低水平的設計充斥市場，使村鎮住宅建設產生了許多問題，例如住宅建成后功能布局缺乏可變性與適應性、能耗大、舒適度低等等，使村鎮住宅的居住質量與經濟投入極不相稱，并帶來了資源的極大浪費，這已經成為我國村鎮住宅建設中的一個突出問題。基于上述原因，建設部提出了小城鎮、大戰略的口號，要求將中小城鎮的住宅建設，放到一種國策的地位上來研究。筆者以為，研究與發展生態小住宅，是改變這種粗放的設計局面，提高村鎮住宅科技含量的有效途徑之一。所謂生態小住宅，是指可以通過組織住宅建筑室內外的各種物質要素，使物質、能量在建筑內部有秩序地循環轉換，從而獲得一種高效、低耗、無廢、無污、生態平衡的建筑環境。對我國的村鎮小住宅而言，生態的設計應符合節能、節地、節水的標準，應能適應家庭未來在居住成分方面的各種發展與變化。同時，從技術角度講，依據我國國情，宜以適用技術為主，令廣大居民經濟上能夠承受，施工上易于操作。下面即以一個案例來說明村鎮生態小住宅的設計思路。

案例分析

⒈要求與限制條件

任何建筑設計的特色，均來自于限制條件。本文所介紹的方案，是一個委托設計的實例，所以，設計的構思首先是圍繞業主的要求與場地的制約展開的。

⑴業主的要求：

該住宅位于京郊農村，住戶是三口之家。住宅主要用于夫妻二人養老，以生活起居為主，不考慮農業生產功能。孩子將來可能與父母同住，也可能搬走。戶主要求房間日照充足，冬季保暖，配備專用的汽車庫，并且保安防盜。由于住宅位于城鄉接合部，外來人口較多，因此戶主還要求能夠有一定的居住面積用于出租。但對該部分出租面積的要求是可分可合，或者說既可以租給一個租戶，也可以租給兩個租戶，并且在不對外出租時，應該是整個住宅的一個合理的組成部分。

⑵場地限制條件：

場地的制約主要來自兩個方面，一是如何滿足日照間距，二是檐口“限高”。該宅基地東西長16.5m，南北長11.5m。南鄰前院的平房，北鄰村內主要道路，西鄰戶間小巷，東鄰家族共用的車道，考慮到戶主的使用面積要求及前院平房的遮擋作用，使日照間距難以滿足。此外，當地村民在住宅檐口高度上有一條不成文的規矩，即相鄰兩家檐口高度至少要持平，不能高過另一家，以免有壓人一頭之嫌。該戶相鄰住宅的北面檐口高度為4.8m，即該住宅的檐口高度必須小于等于4.8m，這給蓋樓房也帶來一定困難。

2.構思與方案設計

⑴總體構思

由于“限高”限制的是北面檐口的高度，而對住宅主體高度沒有限制，因此本方案采用了一個南北坡相互錯落的屋頂，在保證北面檐口高度為4.8m的情況下，盡量提升住宅主體高度，使其能容納二層使用面積。同時，底層室內地坪與室外持平，盡量不向地下發展，減少土方開挖量。在二層北側空間凈高最低處(2.1m)安排衛生間、廚房、餐廳等對層高要求不高的房間等，在住宅中部安排主要活動空間和流動空間。這樣一來，高、低空間各得其所，“限高”的制約就化解了。為進一步增加使用面積，削弱冬季西北風對庭院的擾動，保證住宅內部的私密性與安全性，整個住宅采用L形平面。二層西部東西向的租戶住房設有一個南向退臺，以取得南向采光。

⑵冬季的保溫與防寒措施

北京冬季住宅的保溫得熱是本方案要解決的最主要的問題。由于地處農村，沒有集中的供熱管網，當地村民一般自置土暖氣，利用油爐、煤爐加熱取暖，耗能多，經濟投入大。考慮到北京地區日照充足，我們認為應該充分利用太陽能進行保溫與得熱，減少冬季取暖費用。

①冬季得熱及貯熱

A.太陽能系統

太陽能集熱方式有主動式與被動式系統兩種，被動式系統又分直接集熱和間接集熱兩種方式。由于本方案除采暖外，還要考慮熱水系統，因此采用了主動式與被動式、直接集熱與間接集熱相結合的方式。簡單說來，就是在曬臺上安裝真空管集熱器，加熱洗浴熱水兼起預熱土暖氣過水的作用，減少暖氣加熱時段；設置日光間作為采暖的集熱器，利用室內的樓地面、地下的卵石床等高密度材料的熱延遲性為儲熱器和散熱器；日光間、卵石床與主要使用房間之間以管道相連，管道口用風扇提供循環動力。

B.直接得熱措施

直接得熱的原理是讓冬季陽光從南面窗直接射入房間內部，用樓地板、墻體、家具設備等作為吸熱和儲熱體。當室溫低于這些儲熱體表面溫度時，這些物體可以以低溫輻射方式向室內供暖。輻射供暖比空氣對流供暖更有效而舒適，其所需的舒適氣溫比對流供暖的要求低。在本方案中，為了增加直接得熱量，采取了兩項措施:a.在南部主要起居空間設置吹拔和落地窗，使冬季正午陽光能射入日照間距不足的一層;b.在屋頂兩坡錯落處設置南向高窗，彌補住宅北側房間采光的不足，并取代北向采光，避免北向開窗帶來的冬季熱損失。c.毗連日光間常見間接得熱設施有：特朗伯集熱墻、水墻、載水墻、毗連日光間等。本方案在住宅南部設置了毗連日光間，其好處是:a.可將住宅年度熱損失減少一半 ；b.管理簡單;c.可以種花草，改善微氣候;d.保留傳統的院落生活習慣。為了保證有足夠的集熱面積，整個南部庭院和二層租戶的退臺都被納入日光間內。這樣，戶主和租戶可同時享受日光間的好處。

D.門窗的設計

玻璃窗既是得熱構件，也是主要的失熱構件。為避免夜間耗熱增加，所有南向窗的面積不超過墻面積的35％。為了加強保溫，在高窗下部吊頂設置了一道可推拉的保溫板，白天打開，允許陽光透入；夜間封上，防止熱量散失。由高窗構成的三角形斷面的小型集熱空間，還可以輔助毗連日光間集熱。

E.儲熱器

收集的熱量貯存在卵石床內。較特朗伯墻、水墻等儲熱器而言，卵石床施工簡單，易于維護。本方案中卵石床設在底層臥室、客廳等主要空間下部，在蓄熱的同時可以改善地面的熱舒適度。車庫下部也設置了卵石床，防止車庫冬季過冷。卵石床內有管道與屋頂集熱室、毗連日光間和起居廳、臥室分別相連。

F.基本工作原理

整個住宅的太陽能集熱系統在冬季的工作原理如下:白天，陽光直接射入室內和日光間，形成溫室效應，室內空氣被加熱。樓地面、墻體開始蓄熱，形成低溫輻射向室內供暖。毗連日光間、屋頂集熱室的熱空氣以強迫對流的方式送往地下卵石床，儲存起來以補償夜間的熱損失。晚上，關閉二層吊頂的保溫板，拉上保溫窗簾，減少熱損失。樓地面、墻體在材料的熱延遲作用下，繼續向外輻射散熱。同時抽取卵石床內的熱空氣，與室內對流換熱取暖。為了防止熱量向外散失，屋頂和外墻都夾設了保溫材料。

②冬季防寒

本方案在建筑布局中設置了三道“熱閘”，用以保溫隔熱:一道是南部的毗連日光間，在冬季夜晚緊閉門窗，形成室內外間的一道保護屏障。其中，戶主和租戶戶門均在樓梯間內開啟，與室外相隔了日光間、樓梯間兩個過渡空間;第二道是地下卵石層，防止一層室內熱量向地層傳導;第三道是將廚房、衛生間、車庫、鍋爐間等次要房間布置在北側，并減少北墻和西墻的開窗面積，緩沖來自住宅西北面的冷風滲透。

⑶夏季的通風與散熱

住宅冬季的得熱系統在夏季也成為熱量的主要來源，因此夏季要解決的主要問題是遮陽與自然通風。自然通風實際上是與冬季集熱同時考慮的。建筑物的自然通風機理主要有兩種：一是利用風壓，如在建筑中設置“風道”，實現穿堂風;二是利用熱壓，如設置通風井，實現“煙囪效應”。本方案以利用熱壓進行誘導通風為主，其措施是:在主要起居空間中設置吹拔，使氣流能在上下層間自由流動；利用坡屋頂的錯落，在室內造成局部高空間，使熱氣能在屋頂聚集，遠離人體所在高度。具體的工作原理是:夏季，展開毗連日光間頂部卷簾，屏蔽太陽輻射，同時打開日光間山墻上部開口，對流散熱。在室內，打開屋頂集熱室的窗戶，熱空氣上升后在此逃逸，同時，室外陰影區內的冷空氣從一層北窗補充進來。

⑷功能適應性

從住宅整個使用周期考慮，戶主家的人口可能增減，租戶可能變更，因此住宅的設計要能適應這些變化。措施之一是在結構設計上留出空間分隔變動的可能性，即利用縱橫墻和框架混合承重，增加空間跨度，減少承重墻的數量。措施之二是充分利用室內空間高度，開發夾層空間。例如，一層租戶的“臥室”和“起居室”是通過家具來劃分的，在單一的大空間中進行了功能的重新組織。二層租戶利用坡屋頂的升起設置了一個夾層，布置次臥室和儲藏間，夾層下布置凈高要求低的臥床和衛生間，可以容納多人合住。措施之三是以最少的樓梯聯系樓上樓下，戶主和租戶共用，使兩者的住房可分可合。例如，西側部分戶主可以出租兩層，也可只出租首層，而留二層自用。措施之四是在樓下布置會客廳，在樓上布置起居廳，分別作為對外和對內的活動中心，以適應村鎮家庭來往客人較多的情況。兩者間以吹拔相聯系，既溝通了視線，又增添了別墅的高檔感覺。

推廣前景

生態小住宅除具備良好的經濟效益與環境效益外，在村鎮還有廣泛的推廣前景。首先，建房是村鎮居民的生活大計，住戶必然重視它在整個壽命期間的運行費用，從而較易認識生態住宅的經濟效益，認同生態住宅相對較高的初始投資。其次，當前村鎮住宅建設大部分處于自我備料、自我建造的狀態，住戶可以根據自身經濟能力，確定建筑標準，這就為以“適宜”技術為核心的生態小住宅的推廣創造了條件。另外，我國村鎮住房建設中所存在的戶學戶、鄰學鄰的風氣，在一定程度上不失為推廣生態小住宅的有力推動力。

綜上所述，建筑師有理由加入到當前村鎮住宅的建設中，指導和推廣生態型小住宅的建設。

作者單位：北京市建筑工程學院

收稿日期：2001年1月