从节能视角看单元式住宅的户型设计

来源:用户上传      作者: 刘 帅

　　摘要：随着我国城市化进程的快速推进，人们生活水平提高带动对住房需求的增加，中国建筑市场规模将进一步扩大，预计2020年全国房屋建筑面积将达600亿m2，因此，笔者认为推进建筑节能的任务已经势在必行。
　　关键字：建筑节能　户型设计计算机模拟可持续发展
　　
　　1、前言
　　
　　随着经济水平的提高和对高质量居住品质的要求，人们对住宅户型比以往更为关注。此前人们对住宅的要求只是从满足基本的生活需求角度进行考虑，在此基础上的传统户型设计也突出体现满足基本生活需求的功能，例如一般的住宅只要具有卧室、客厅，厨房和卫生间等基本功能空间即可。而现在人们不仅仅关心居住的基本需要，并且更为注重户型布局是否科学合理、户型设计是否节能、空间功能是否舒适以及选择材料是否环保等。因此户型作为住宅商品的核心跟随市场需求不断改善，致使整个住宅户型的格局已经进入到追求舒适性的阶段。在我国处于能源短缺、住宅建设量大、能耗问题严重的情况下，户型设计应在保证较高舒适度的同时，有效地利用能源，努力减少能源消耗。这成为我国住宅户型的基本发展趋势。
　　
　　2、我目住宅建设能耗问题严重
　　
　　我国住宅。四耗”问题极为严重：城市住宅耗地占整个城市用地量的30％，住宅使用能耗占全国总能耗的20％左右(若加上建材生产和建造的能耗，住宅总能耗约为37％)；住宅建筑耗用的钢材占全国用钢总量的20％，水泥消耗量占全国总用量的17.6％；尽管我国2／3的城市缺水，但住宅建筑耗水量却占到了全国耗水总量的32％。与欧洲国家相比，我国居住建筑单位面积能耗高出一些欧洲国家的2-3倍。钢材消耗高出10％-25％，耗水量高出30％以上，污水处理后的回用率仅为一些欧洲国家的1/4。我国居民对住宅的维护费用是购买该住宅房款的3-4倍。如果我们不花大力气推进节能住宅的发展，不但会造成资源大量消耗，而且将来节能改造所需的投入也是巨大的。这无疑会严重影响到我国住宅产业的健康发展，影响到实现垒面建设小康社会的宏伟目标。
　　3，毫筑节能技术
　　近年来，国内外建筑节能技术迅速发展，出现各种先进的节能技术，诸如新型节能墙体材料、外墙绝热及饰面型节能墙体、保温中空墙体系、夹心墙体系及外墙内保温体系等。尤其是外墙外保温体系得到广泛重视和迅速发展，红外热反射技术、高效节能玻璃、硅气凝胶利用，太阳能、地热等再生能源利用，热回收装置开发，生态节能建筑的发展，新型节能材料及制品的开发与研制等。其中，新的节能外墙体系有：威特外墙体系、欧文斯能外墙外保温体系、TDL外墙保温技术、加拿大保温中空墙体系、I Ms夹芯墙保温体系、BT型预制外墙外保温技术、积木式外墙外保温体系、sB外墙外保温和装配式龙骨薄板外墙外保温技术等。
　　
　　4、单元式住宅户型节能设计
　　
　　4.1　户型平面节能设计
　　4.1.1　朝向选择
　　我国大部分地区处于北温带，房屋“坐北朝南”历来被认为是良好朝向，这主要是因为太阳运行的规律是：南向房间在冬季能得到最大限度的日照，而在夏季由于太阳高度角变化，使南向外墙和外窗受太阳热辐射量减小。南北朝向利于房间冬季取暖保温，夏季遮阳纳凉。在现代住宅设计研究中，为精确选择不同地理环境和气候条件下住宅的最佳朝向，则需要综合考虑住宅建筑各朝向墙面及居室内可获得的日照时间和日照面积，争取可接受的有利于本地区气温特点的太阳辐射热量，及建筑朝向与主导风向关系等主要因素，并通过对有关数据进行实测统计和分析计算，从而得出当地住宅建筑的最佳朝向或适宜朝向。
　　4.1.2　热环境合理分区
　　由于不同房间的使用要求不同以及人们在房间内的活动状况不同，人们对各房间室内热环境的要求也不同。从冬季对室内热环境的要求来看，在设计中应按照不同房间对热环境的不同需要而合理分区，将热环境质量要求较低的房间，如住宅中厨房、卫生间、储藏间、走道等设置于冬季温度相对较低的区域内，并且可适当减少窗口面积，而对于起居室、卧室这样对热环境质量要求较高的房间，应尽量布置在朝向好的区域内，使之能够最大限度地接收太阳辐射，从而在冬季有良好的热环境。
　　4.1.3　利于通风的平面布局
　　温度是人体热舒适最重要的因素，但在一定的温度条伴E湿度对人体热舒适的影响也相当重要。随着温度的升高，室内干湿程度的相对湿度区分值在逐渐降低；在相对湿度相同的情况下温度越高，室内越感觉潮湿。研究表明，相对湿度对人体热舒适的影响随温度变化而作用不同，当温度适中时(18℃-22℃)，作用不明显，当温度升高到25℃时，相对湿度的作用开始明显；当温度下降到10℃以下时，相对湿度对室内热环境的影响逐渐明显。在夏季，应加强室内通风，提高风速，促进人体的对流散热，达到人体热平衡，改善室内热舒适状况。因此住宅的平面设计，应使室内风路畅通，南北向房间的门洞尽量对正，使之有穿越式风穿过。一般一单元两户的户型容易实现自然通风，而―单元多户的住宅中有些户型的全部房间朝向相同或朝向相邻的两个方向，无法做到穿越式通风，夏季室内热环境要差得多。
　　
　　4.2　控制体形系数的方法
　　4.2.1　加大住宅建筑进深
　　要控制体形系数，就要控制其外表面积。大面宽、小进深的住宅平面形式有利于通风、采光和室内景观设计，但其外表面积太大，体形系数相应很大，不利于节能和节地，应加以限制。在同样满足采光、通风及一定室内景观要求的情况下，适当增大进深能降低体形系数，大大减少室内能耗，并目与小进深住宅相比，还有利于节地并降低建筑造价。研究表明，对体量1000～8000m2的建筑，当进深从8m增至14m时，可使建筑能耗热指标降低11-33％(总建筑面积越大，层数越多耗热指标越大)，其中尤以进深从8m增至12m时指标降低的比例最大。因此对于体量l000--8000m2的南向住宅，建筑进深设计为12--14m，对建筑节能是比较适宜的。
　　4.2.2　减少建筑体形凹凸变化
　　在居住建筑中，还应尽量减少建造体形曲折多变、墙面凸凹不平、进深较小、飘窗较大的住宅。节能型住宅的平面形式应追求平整、简洁。对于户型的拼接不宜采用错位拼接。有时，建筑师为了某种空间的采光通风需要，常在住宅设计时用开狭口的手法，即在两单元之间开一个1.80-3.00m宽的深狭口来解决单元卫生间、厨房的采光通风。这显然是不经济的手法，在住宅每层挖去一块面积，同时又增大了外墙长度、外墙面积和体形系数，不利于节能，并增加了造价，而且还要为消防设计解决户与户之间及层与层之间窜火问题增加麻烦。一般说大进深住宅，用狭口设计手法可视为合理，并应控制在开口宽与开口深的比例在1:2以内，12m以内小进深住用狭口就不尽合理。
　　
　　5、结语
　　
　　住宅节能是一项综合性的工作，应贯穿住宅建设的垒过程。在小区规划阶段就应根据当地气候条件和具体的地形采取许多节能措施，在住宅单体设计时更应考虑到节能的要求。户型的方案设计阶段是住宅单体设计的核心阶段，在设计时要合理确定许多与节能水平相关的关键性问题，比如体形系数、开窗面积、遮阳设计等，在施工图设计阶段，应结合小区规划设计和住宅单体设计，选择适当的材料，做到住宅节能的整体设计。这样才能既保证住宅具有较高的舒适性，又能在节约建造成本的情况下达到节能的要求。
　　
　　
　　参考文献
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