生态住宅设计方法在住宅节能改造中的应用

李林芝

(重庆师范大学地理与旅游学院，重庆 401147)

我国是耗能大国，建筑能源消耗占全社会总能耗的25%。目前，400亿m2的住宅中，仅有不到3%是节能住宅。大力发展生态型节能型住宅，不仅能缓解当今能源短缺、节约能源开支，而且可以给住户带来切实好处。

本文结合相关案例，以重庆大学内某栋教师教工住宅为例，对生态住宅设计方法在建筑节能改造中的运用进行探讨研究。

1 调查对象概述

该住宅楼位于重庆大学内建工东村26号，主朝向为东南向，标准层为两户，建筑层数为9层，建成年代20世纪90年代初期。墙体主要为240粘土砖砌筑墙体，外墙面层为水泥砂浆抹面涂料粉刷;屋顶为普通水泥板架空隔热屋面，保温层材料不详;门窗为低档铝合金推拉窗，所装玻璃为淡蓝色透明玻璃;阳台为封闭式;立面有简易遮掩构件。

2 调查内容及案例研究

调查分析该建筑的通风、遮阳、保温隔热等现状，并研究国内外对类似问题的处理方法。

2.1 自然通风

2.1.1 现状

建筑顺应重庆市主导风向要求，但是从户型设计来看，户型单侧设置窗户，通风组织形成单侧通风的状况，故无法有效的形成压力差，使得室内的通风情况较差，与两侧布置窗户的户型相比需要更长时间的机械设备辅助才能满足室内使用的舒适度要求。另外，过于随意的遮阳构件影响了室内通风的正常进行，使得屋内温度居高不下，需增加机械通风设施才能使室内达到足够的舒适度(见图1)。

2.1.2 相关案例

独立式住宅的日本冲绳当山之家结合山地条件，通过楼梯与室内空间的结合形成内院成为竖向的通风空间，加强了室内外的自然通风能力。

竖向通风设计改善了自然通风效果，丰富了内院的使用功能，是一种低投资和高回报的设计方法。

2.2 遮阳

2.2.1 现状

合理的遮阳构件设计可以有效的减少建筑物的能耗(见图2)。调查建筑中建筑没有考虑永久性遮阳构件，使用中的遮阳构件以彩钢板为主要材料均为后期添加。遮阳构件均为一次安装，长度和角度设置由安装时住户自行确定。此遮阳构件虽可遮挡夏季太阳光直射，但当进入重庆日照时间极短的冬季后，如此遮阳构件反而阻挡光线射入室内，影响了室内采光的正常照度值，使得用户为弥补照明的不足，增加开灯时间，带来了不必要的能耗。

2.2.2 相关案例

香港茵怡花园在垂直遮阳板设计众多方孔来改善通风能力，保障了高层住宅的遮阳效果和通风能力。

具有较全面的环境控制——遮阳型生态住宅的西班牙苏扼住宅，利用低造价、易操作的檐口出挑方式进行遮阳，既达到夏季遮阳的目的，又满足了冬季日照时长。

2.3 保温隔热

2.3.1 现状

建筑墙体主要为240粘土砖砌筑墙体，外墙面层为水泥砂浆抹面涂料。墙体较薄且无任何保温层，在夏季白天难以阻挡重庆地区强烈的太阳光，导致大量热量透射而入;到夜间获取的热量难以消散，形成对室内的二次辐射，使得室内温度持高不下。冬季轻薄的墙体又成为热传递的最佳通道，将热量由室内传递到室外，导致室内热量的严重损失。屋顶为普通水泥板架空隔热屋面，此种做法相对老化，保温、隔热效果无法满足现在住宅建筑的使用要求。调查建筑中的门窗及阳台窗基本上都为低档铝合金作为骨架材料的单玻窗，所用玻璃为蓝色透明玻璃，开启方式为推拉，此种方式增加了该建筑的能源消耗。

2.3.2 相关案例

武汉市青山城市建设综合开发公司建设的“绿景苑”居住小区采用的保温隔热技术:1)选用AJ聚苯颗粒保温砂浆和聚苯保温板，给墙体穿上“衣服”;2)采用塑钢中空双层玻璃窗，达到隔热、隔音和保温效果;3)选用名牌厂家生产的双开保温隔音防盗门;4)在屋顶和阳台使用聚苯颗粒保温砂浆。由此，节能效果达到节能50%的国家标准。

3 改造设想

针对调查建筑当前存在的问题，结合对国内外相关案例的分析，运用生态住宅的设计方法，提出相应的改造措施，达到节能的目的。

3.1 通风改造

自然通风是住宅建筑的重要影响因子之一，在住宅设计领域中结合环境，达到自然通风节能的效果尤为重要。

结合建筑单体设计，巧妙设置门窗，门窗对开，形成穿堂风，有效的调节了室内通风效果。丰富窗户形式，设置多向调节窗户加大其通风能力，自然通风量则通过竖向空间的窗户面积大小来控制。屋顶安装利用风力的简单机械装置，抽低楼层的凉风至高楼层降低室内温度，加强竖向空间的拔风作用，提高室内60%的通风能力。加强各楼层之间风的流动，在竖向空间顶端设置蓄热墙吸收房间热能，排除室内浊气。

3.2 遮阳改造

窗的遮阳是必不可少的，在闭窗情况下有无遮阳，室温最大差值达2℃，平均差值达1.4℃。理论上讲，室外遮阳效果比单层玻璃窗的透过能量下降88%。但针对重庆地区来讲，如果用遮阳板固然可抵挡一部分重庆地区夏季强烈的日光，但进入漫长的低日照时期时，室外的遮阳设置使室内不得不只采用灯光照明，特别是在阴雨天或冬季这种需要大量阳光进入的季节，遮阳反而变成了一种障碍。在建筑中设置百叶遮阳构件，并将百叶遮阳构件一分为二，利用上部的百叶作为反射构件，通过室内顶棚进行漫反射增加室内照度;下部挡掉过量的太阳光。这种方式作为朝南建筑的遮阳方式，朝西建筑由于太阳高度角较低，可采用垂直遮阳来解决此问题。

3.3 隔热改造

3.3.1 墙体与屋顶

围护结构传热的热损失占整个建筑物热损失的70%～80%，外墙是建筑物围护结构的重要组成部分。加强调查建筑的薄弱围护结构(外墙)的保温隔热能力尤为重要。

在改造中，建筑物的主要围护结构、屋顶的保温节能材料采用AJ建筑保温隔热聚合物砂浆。隔热效果好、导热系数低的AJ建筑保温隔热聚合物砂浆含有陶瓷空心微粒，从而有效的阻止了能量的传递，起到节能的作用。在外墙外保温时该材料还设置防裂防漏层，既防裂纹又防漏水。

屋顶的保温设计可选用AJD-Ⅱ型聚苯颗粒保温材料为保温隔热材料，同时可种植绿化来改善保温隔热的效果。

3.3.2 门、窗

由于空气渗透和门窗的使用带来了门窗的热损耗，为减少能耗，则需:

1)合理窗墙比:以建筑规范为准则，以重庆地区的实际条件为依据，合理的调整窗户和墙体的比例。

2)强化密封性:合理选择门窗的类型和其他相关配套材料。

3)提高保温性:门窗框料可采用PVC型材与钢衬料制成，玻璃采用中空双层玻璃，门芯填充复合保温材料，既防盗又保温隔热。

3.4 有效利用太阳能

生态住宅设计方法在遵循高效率、低造价、易控制、好维修原则的前提条件下，合理的利用太阳能，降低住宅建筑的人工能耗。结合重庆地区的气候条件，选取适合调查建筑的改造方式，最大程度的利用自然能源，降低住宅建筑能耗，太阳能的利用方式见表1。

表1 住宅的太阳能利用方式

4 结语

随着全球环境的恶化和工业化革命后技术的发展，保护生态环境、节能减排愈来愈成为时代的主题之一。降低能耗，保护能源是住宅建筑设计的重要控制要素，生态住宅设计方法保障了住宅建筑的可持续发展。

［1］DBJ/T 50-039-2007，绿色生态住宅小区建设技术规程［S］.

［2］何伟骥.夏热冬冷地区太阳能利用与建筑整合设计策略研究［D］.杭州:浙江大学，2007.

［3］薛小荣，何慧丽.基于全寿命周期管理的绿色生态住宅小区建设研究［J］.创新，2010(3):71-72.

［4］常婧莹.建筑节能的重要性及建筑的节能设计［J］.河南建材，2010(3):41-42.

［5］陈福广.对墙材革新的战略思考［J］.新型建筑材料，2010(1):19-21.

［6］黄志玉，李文杰，佘渝娟.城市住宅建筑节能措施影响因素分析——基于重庆市的调查［J］.建筑经济，2011(7):45-46.