皖西地区节能型住宅建筑设计研究*

孙海玲

皖西特指安徽省西部地区。一般将六安市所在地区称之为“皖西”。皖西地区属“冬冷夏热”地区,其地处我国北方寒冷地区与南方炎热地区之间,通常也俗称“过渡”地区。著名的大别山革命胜地就在这里。在全球气温变化异常、能源日益枯竭、环保意识逐渐增强的同时,随着改革开放的不断深入,人们生活水平不断提高,对住宅建筑的要求也越来越高。在经济快速发展的皖西地区,怎样在不增加投资的前提下,设计出更舒适的建筑环境,这已为皖西地区建筑界人士提出了严峻的课题。只有这样,我们皖西地区优秀的绿色生态环境、著名的大别山革命胜地才不会被快速的经济发展所破坏。

1 皖西地区气候特征、建筑节能应用现状

该地区夏季气候闷热,水热同季,湿热多雨,冬季潮湿寒冷,昼夜温差小,年降水量大,日照偏少。由于皖西地区地处大别山区,经济发展缓慢,以及社会历史的原因,该地区的住宅建筑围护结构热工性能差,冬季和夏季建筑室内环境与居住条件都很差。夏季室内温度超过30℃,甚至高达36℃～37℃,冬季室内外温差只有1℃～4℃,室内阴冷。因此该地区的建筑若不借助采暖、空调,冬夏季室内热环境根本达不到基本的居住要求,更谈不上舒适。随着这一地区经济的发展,人民的生活水平也在快速的提高,该地区居民电暖气、家庭空调正在迅速普及之中。

由于皖西地区典型的气候特征,致使该地区冬季采暖,夏季空调能耗急剧上升,能源浪费严重,居民由于能源的支出大幅度增加,而居民环境却未得到根本性的改善,“建筑成了能耗大户”。从六安供电公司的统计数据来看,2008年六安用电负荷为66万kW,同比增长19.43%,2009年7月19日用电负荷高达78.3万kW,比去年最大负荷增长30.93%,数据同时显示,该地区建筑能耗已占总能耗的28%左右。

尽管皖西地区近几年在住宅建筑方面有了一定的认识与成就,但在技术和社会效应上仍然存在不少问题。在建筑节能的推广中,呈现出“政府不重视,开发商不乐意,老百姓不在意的局面”。政府在建筑节能推广中也做了宣传,但是力度不够,没有完全重视到节能建筑带来的社会、经济效应。开发商认为节能的最终得益者是购房者,与自己无关,而且建筑节能的成本比普通房的成本大约要高出10%,这样每平方米最起码要提高200元左右。节能建筑要进行特殊处理,但这些处理的技术相对比较隐蔽,对于普通消费者来说看不出与普通房的区别,所以开发商认为是吃力不讨好、老百姓不在意的这种社会状况。

虽然在开发节能建筑中遇到各种问题,但可告慰的是从政府到民众节能意识有所改变,已经认识到发展建筑节能是造福人类的崇高事业,是利在当代、功在千秋的事。我们要克服重重困难,在技术、观念等各个方面有一定的提高和突破。

2 住宅建筑节能方案设计

2.1 建筑物的朝向与间距

在节约用地的前提下,建筑设计时既要考虑满足冬季争取较多的日照,夏季避免过多的日照,并要有利于自然通风的要求。根据我国所处的地理位置,建筑物宜采用南北向或南偏东、南偏西向,能获得良好的日照。但在设计时,建筑物朝向受当地气候条件、建筑用地、地理环境等各方面条件的制约,不可能都采用南向,这就要因地制宜地确定合理的建筑朝向范围。在皖西地区,由于夏季气候闷热、冬季潮湿寒冷,所以自然通风是建筑朝向的主要考虑因素之一。六安全年风向为偏东,冬季以偏北风为主,夏季以偏南风为主,要使室内得到更多的过堂风,建筑物适宜朝向为南偏东偏西15°～30°。建筑物间距是指两栋建筑物外墙之间的水平距离。通常,确定建筑间距的主要依据是必须满足日照要求。充足的阳光,不但可以提高室内的环境,而且对居住者的心理及精神也有一定的影响。因此,必须在保证住宅内日照量的前提下,结合建筑群体的布置,从而决定建筑的最小间距。

2.2 建筑物的体形

体形系数是指建筑物室外大气接触的外表面积F与其所包围的体积V之比值。建筑设计时,原则上应使围护结构的总面积越小越好。条形建筑不应超过0.35,点式建筑物的体形系数不应超过0.4。因此,出于节能的考虑,在建筑设计时应尽量控制建筑物的体形系数。但如果出于造型和美观的要求需要采用较大的体形系数时,应尽量增加围护结构的热阻。还可以从建筑的长度、宽度、建筑的幢深与节能关系进行分析,尽量使建筑节能效果更好。

3 建筑节能技术措施

3.1 墙体节能改造技术

外墙在建筑的外围护结构中所占面积比重很大,所以由它传热造成的负荷比例也就随之上升,因此,外墙的保温隔热性能是建筑节能的一个重要部分。复合节能墙体由于采用了高效绝热材料而具有更好的热工性能,根据绝热材料在墙体中的位置,这类墙体又可分为内保温、外保温和夹芯保温三种形式。从实践中逐渐证明,外墙外保温具有很多优势。外保温复合外墙避免了热桥,施工方便,室内连续作业面不大,多为干作业施工,较为安全方便,有利于提高施工效率、减轻劳动强度,不会在工程造价方面有太多的影响。在墙体的材料上必须使用新的保温材料,比如XPS挤塑聚苯板。XPS板是聚苯乙烯树脂为原料加上其他原料及防火剂,通过加热混合同时注入催化剂,然后挤压成型的硬质发泡塑板,具有连续均匀的表面和全闭孔的蜂窝状结构,蜂窝状结构互相紧密连接,基本没有空隙,具有三大、三小、一平的特性,即密度大、强度大、硬度大,导热系数小、吸水率小、水蒸气透过系数小以及表面平整致密。

3.2 屋面的节能措施

建筑屋面节能的最主要措施之一就是发展和应用高效保温隔热材料,并合理确定保温材料的厚度,可采用倒置式、屋面绿化、蓄水屋面、浅色坡屋面等措施,还可采用二层防水和绿化疏水板相结合方法开展轻质、薄层土的绿化屋面。

保温材料层可设于屋面之中,也可以设在吊顶层之中。如果建筑物的屋顶层不作为房间来使用,则保温材料一般以设于吊顶层的上面较为合适,因为这样的设置,可以较好地防止屋面经常会出现的融雪的流淌,致使屋顶檐口出现冰柱的现象。也可以使用国外很多专家进行了大量研究的“凉屋面”,其节能效果很显著。所谓“凉屋面”(cool roofs)是指日射反射率高的屋顶,它通过对普通屋顶涂上高反射率的涂料,提高屋顶的日射反射率,减少太阳热量的吸收,从而减少空调冷负荷,达到空调节能的目的。

3.3 门窗的节能设计

门窗是围护结构传热耗热的大户,约占总体传热耗热量的25%～28%,加上空气渗透耗热量,总耗热量高达40%～50%。采用热阻大、能耗低的节能材料制造的新型保温节能门窗(塑钢门窗)、中空玻璃或Low-E中空玻璃的断热铝合金窗可大大提高热工性能。为避免东西向夏季太阳辐射造成空调能耗增加,也可考虑采用不同的外遮阳措施。门窗的遮阳设施可选用特种玻璃、双层玻璃、窗帘或遮阳板等。遮阳有遮光、装饰、舒适等多种功能。好的遮阳设计也将使建筑立面变得更加完美。随着民用建筑的大量新建,大窗墙比的流行,使用遮阳可降低夏季的空调负荷或减少空调运转的时间,可以在一段时间里不开空调,仍然具有良好的热舒适性。由于遮阳一般是可控制、可调节的,在阴天也不会影响采光。活动式建筑外遮阳效果更好。

4 结语

如今皖西地区的建筑节能工作已经启动,节能住宅也得到重视。我们当地政府以及相关主管部门必须对建筑节能做出明确的规定,并充分利用国内外先进节能成果,抓住机遇、开拓进取,使建筑的节能工作在整个皖西地区得到很好地推广。

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