地域性綠色小住宅設計策略研究

摘 要：文章主要從揚州市的氣候特征及地域特點出發(fā)，結(jié)合地域特征，闡述了針對夏熱冬冷地區(qū)綠色小住宅的設計策略和綠色技術(shù)的運用。

關(guān)鍵詞：夏熱冬暖；綠色住宅；雙層圍護；一體化

引言

隨著能源和環(huán)境問題的日漸突出，世界各國對生態(tài)設計技術(shù)的研究愈發(fā)深入。但目前我國住宅建筑綠色設計存在很大的缺陷，因此探索綠色生態(tài)小住宅的設計具有戰(zhàn)略性意義。

1 項目概況

本項目位于揚州市，典型的夏熱冬暖地區(qū)，陽光充足，終年溫和濕潤。如何通過合理手段，加強通風降低濕度，改善冬夏兩季的極端室內(nèi)環(huán)境，是該地區(qū)綠色小住宅的設計重點。

2 前期分析

2.1 揚州市氣候條件

揚州市地處江蘇省中部，位于長江北岸、江淮平原南端，位于N32°15′-33°25′、E119°01′-119°54′，屬北亞熱帶南部季風氣候，極端最高氣溫40.2℃，極端最低氣溫-10.1℃，典型夏熱冬暖氣候，年降水量961～1048毫米，光、熱、水三要素時空配置較為協(xié)調(diào)，生態(tài)環(huán)境較好，適宜人居環(huán)境優(yōu)良。

2.2 揚州市傳統(tǒng)建筑生態(tài)語言

江南水鄉(xiāng)河渠密布，傳統(tǒng)建筑在總體布局上依照水網(wǎng)形成系統(tǒng)，在建筑單體上，考慮遮陽通風問題。傳統(tǒng)建筑的語匯主要有：天井、竹筒屋、挑層。（1）天井。江南建筑在平面上，多采用圍合“天井”的組織方式，天井周圍的空氣溫度低于上空的空氣溫度，利用溫差，進行熱壓通風，進而改善建筑室內(nèi)的微氣候。（2）“竹筒屋”。“竹筒屋”即一落幾進，是江南民居的傳統(tǒng)組織形式，有的沿街、有的沿河，面寬較窄，進深較大，里面有堂屋、臥室、天井、廚房等，利于節(jié)約土地資源。（3）挑層。江南民居中的樓房多采用上層出挑的方式，一方面擴大了上層的空間，增加了使用面積，另一方面，挑層對底層起著雨棚和遮陽的作用，且建筑外觀也顯得豐富多彩。

3 住宅設計策略

3.1 建筑與場地規(guī)劃

建筑朝向南偏西約15°，為該緯度最佳朝向。建筑主體為矩形，為增加通風和采暖，東西為長軸，南北為短軸。基地為山地地形，西臨湖泊，東接交通干道。地形內(nèi)保留有古樹三棵。（1）基地與環(huán)境保護。為了保護和利用基地內(nèi)古樹，將其中一棵與室內(nèi)天井結(jié)合，另兩顆分別與西面導風墻及南面陽光間結(jié)合設計，直接或間接的調(diào)節(jié)著室內(nèi)外的氣候。（2）場地與氣候。場地冬季主導風向為西北風，夏季為東南風。在北部設擋風林，基地西側(cè)設曲線擋風墻，利于夏季導風，增加通風散熱。（3）空間布局與建筑節(jié)能。當?shù)貧夂驐l件決定設計的主要問題為夏季隔熱、冬季保溫及除濕，考慮到北部受西北寒流影響大，西部受西曬嚴重，將附屬空間置于北側(cè)及西側(cè)。依照傳統(tǒng)“竹筒屋”形制，由北至南依次為：防風林、邊庭、附屬空間、交通空間、主要空間、生態(tài)陽光間。

3.2 通風建筑一體化——熱壓通風

被動式建筑熱壓通風是通過熱空氣上升的原理將建筑內(nèi)部的空氣向上抽送到室外，室內(nèi)氣壓下降后促進室內(nèi)外空氣交換。本設計中的被動式建筑熱壓通風包括樓梯間與邊庭拔風煙囪驅(qū)動建筑熱壓通風、外窗、窗下百葉及內(nèi)部隔斷等開口作為主要氣流路徑。

3.3 雙層圍護結(jié)構(gòu)設計

本項目位于夏熱冬冷地區(qū)，建筑圍護結(jié)構(gòu)既要考慮冬季保溫性能又要考慮夏季隔熱性能，作者提出了雙層圍護結(jié)構(gòu)體系。（1）雙層屋頂設計。采用坡屋頂形式，根據(jù)揚州所在的緯度，坡屋頂設計為南向25°，北向30°。且將太陽能集熱板與屋頂一體化設計，并在下方留有約300mm空氣層。在屋頂板上下方設啟動閥。夏季打開閥門，熱空氣上升，氣壓降低，冷空氣進入空氣層，熱傳遞后經(jīng)屋脊排出，帶走熱量以降溫。冬季，關(guān)閉閥門熱空氣在層間聚集起保溫作用。（2）雙層樓板設計。采用的是鋼筋混凝土雙層樓板，樓板由上下兩層樓板組成中間用工字鋼隔斷使兩板之間形成空氣間隙，上層樓版與下層樓板構(gòu)成空心箱體結(jié)構(gòu)。同時在工字鋼連接處設可開閉閥門，冬季關(guān)閉閥門，形成良好的保溫層，夏季打開閥門，促進良好的通風。（3）雙層遮陽窗戶設計。窗戶作為建筑中重要的圍護結(jié)構(gòu)，充當著熱橋或冷橋作用。因此對于窗戶采用雙層設計。夏季：打開外部窗戶的上層活動反光板和下層百葉，陽光加熱了雙層窗戶中間的空氣，形成向上的氣流，由于上層活動反光板處排出，同時，下層的進風口吸入外部涼風，減少兩側(cè)的溫差，并且LOW-E玻璃進行良好的熱交換。冬季：關(guān)閉外側(cè)窗戶上層活動板和下層百葉，打開內(nèi)側(cè)幕墻熱門，陽光加熱了雙層窗戶的空氣，向室內(nèi)輻射熱。

3.4 可拆卸式陽光間設計

陽光間主要位于建筑最底層結(jié)合健身房設計。陽光間由竹制骨架和裝配式玻璃組合。夏季時，拆卸裝配式玻璃，陽光間只有骨架，不阻擋采光和通風，結(jié)合骨架種植爬藤類植物，既滿足生活所需又節(jié)約能源。冬季時，安裝上玻璃，密閉形成良好的溫度緩存器，白天蓄熱，夜晚散熱。

3.5 室內(nèi)生態(tài)天井設計

結(jié)合古木設計了室內(nèi)天井，由于植物的光合和蒸騰作用，使室內(nèi)形成良好的對流。圍繞庭院設計兩個拔風煙囪，進一步加強通風。

3.6 建筑隔熱設計

（1）建筑懸挑遮陽。在南向二層局部懸挑，既增加了二層臥室和起居室的使用面積，又對一層健身房的遮陽起到顯著的效果。（2）墻面綠化種植隔熱設計。西曬和東曬是我國建筑設計中不可避免的問題。作者從傳統(tǒng)西墻種植爬藤植物進行防曬出發(fā)，設計了立面種植墻，利用植物的蒸騰作用，帶走大量的輻射熱，達到隔熱效果，同時設計玻璃溫室，在冬季又起到隔熱效果。

4 綠色技術(shù)運用

4.1 太陽能的利用

根據(jù)目前我國太陽能利用設備形式單一，隨意安置在建筑外表面的現(xiàn)狀，作者采用了太陽能收集、儲熱、發(fā)電與建筑屋頂一體化設計，使建筑體系與太陽能體系形成完整的體系，而且雙層屋頂系統(tǒng)，給管道水箱等設備提供了安置的空間保證了建筑造型的完整性。

4.2 雨水收集和中水系統(tǒng)

揚州市年降水量在1063mm以上，因此在設計中，對于雨水徑流，屋頂雨水，和其他非滲透性地表徑流進行統(tǒng)一的收集和利用。屋頂雨水收集雖可以收集到良好的雨水，但由于沉積物對雨水影響大，需進行凈化后用于沖廁，洗車等。

4.3 風力資源

由于當?shù)仫L力資源比較豐富，而且水陸風達1m/s，可用于發(fā)電。考慮到住宅設計節(jié)約空間，作者主要采用的是垂直軸力發(fā)電機。

5 結(jié)束語

此次設計中，作者主要從主動式和被動式綠色設計兩方面開展，結(jié)合江南民居“天井，竹筒屋，挑層”等生態(tài)語言及基地特有的地形，通過形體組織和節(jié)能技術(shù)運用，設計出在滿足日常需求的前提下，適應揚州市夏熱冬冷地區(qū)的氣候環(huán)境的住宅。為以后地域性綠色小住宅設計提供了探索的意義。

參考文獻

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作者簡介：韓平（1992-）女，漢，江蘇揚州人，長安大學本科四年級。