适应气候的绿色住区的设计与探索

——以张家口市为例

(河北建筑工程学院,河北 张家口 075000)

适应气候的绿色住区的设计与探索

——以张家口市为例

路 军 李孟波 张晓云

(河北建筑工程学院,河北 张家口 075000)

根据张家口市的气候特点，通过对现有住区的调研，从住区的规划设计、建筑设计、景观设计以及可再生资源利用等方面入手，分析其中存在的不足，提出适合本地气候特点的绿色住区解决方案,为现有住区的绿色改造，以及新建住区达到绿色住区的标准提供参考.

绿色住区；气候特点；规划设计；建筑设计；景观设计；可再生资源利用

0 前 言

绿色住区是在绿色建筑的基础上提出的，随着人们对自己现在生存的自然环境的不断认识，发现大环境的绿色才是真正的绿色，要注重整体生态的平衡.绿色住区关注的是人们生活的大环境，包括自然采光、自然通风、空气质量、噪声影响、能源消耗和可再生资源利用等各个方面.因此，绿色住区必须具有高效、系统、循环、动态、和谐等五个特征.这就要求在住区设计之初，就以这五个特征为设计目标，重点从规划设计、建筑设计、景观设计和可再生能源利用方面入手，寻找各分系统与整个系统的最佳平衡点，最终形成整个住区的高效和谐的发展.

1 张家口市气候特点

张家口市属于大陆性季风气候，是大陆性干旱和半干旱地区，降水很少、年平均降水量只有405毫升.冬季非常寒冷，夏季非常凉爽，并且昼夜温差比较大.根据我国建筑热工的分区，张家口市坝上地区属于严寒地区，坝下地区属于寒冷地区.本地有丰富的太阳能资源，全年日照数2800-3100小时，总辐射量达到每平方米1500-1700千瓦小时，属于太阳能较丰富地区.另外，本地还有丰富的风能资源，尤其是坝上地区风资源储量达1700万千瓦以上，为全国风能富集区.主导风向为冬季西北风，夏季东南风.根据以上张家口市的气候特点，下文将从规划设计、建筑设计、景观设计等方面阐述绿色住区设计方法，以及可再生资源的利用.

2 规划设计

住区设计首先要从规划开始，在规划中要符合所在城市的总体规划，并与周边的环境相协调，最大限度的保留和利用原有场地地形、植物和水系，尽量减少对原有环境的破坏.规划方案要合理，功能分区要明确，充分考虑建筑的朝向、采光、日照、自然通风，以及室外环境对室内环境的影响.住区内部交通要通畅，方便到达每个单元的入口，要有完善的无障碍设计，在我国日趋老龄化的现状，无障碍设计显得尤为重要.内部交通要做到人车分流，停车场最好选择地下停车，并且要提供充足的车位.结合气候特点规划设计重点在以下两方面.

2.1 住宅朝向的选择

住宅朝向的确定直接影响到住宅将来使用的舒适性.所谓好的朝向就是可以获得适宜的日照，特别是在冬季，充足的日照可以使室内更加温暖，从而减少对采暖的依赖，进而减少燃煤的使用，较少二氧化碳的排放，从而达到保护环境，节约能源的目的.朝向的选择还得考虑本地常年主导风向的影响，夏季要有利于将风引入室内，冬季还得防止冷风的渗入.因此，确定最合适的建筑朝向需要充分考虑冬季和夏季的日照与主导风向.比如北京地区建议建筑的朝向在南偏东、南偏西30°以内比较合适，烟台地区建议建筑的朝向在南偏东至南偏西15°以内范围内比较合适.利用日照分析软件对现有住区进行日照分析，调整与正南方不同的角度，获得日照时间数据，通过对比分析得出住区内的住宅朝向在南偏东15°以内或南偏西30°以内最有利于自然通风、自然采光，保证室内环境的良好.

2.2 住宅布局的选择

合理的住宅布局有助于良好的采光，有利于自然通风的形成.住宅常用的布局方式有周边式、行列式、独立式和混合式.周边式布局可以形成比较完好的临街立面，有利于节约用地，并可以方便邻里之间的交流，但是，这种布局会造成部分住宅朝向不好，会出现东西晒，还会出现日照死角，也不利于自然通风.行列式布局最大的优点就是可以保证绝大部分的住宅都有良好的朝向，有充足的日照，有利于自然通风的形成.独立式布局可很好的利用土地，提高住区的绿化率，对于住区整体的通风和采光都有利，但是由于每层住户比较多，很难达到每家都有比较好的朝向和通风条件，在使用效果上不是很理想.混合式布局在实际的使用是比较常见的，就是将前面的三种布局方式组合起来使用，根据住区内不同的条件采用不同的布局，使每种布局方式扬长避短，以达到住区的和谐空间的构成.结合本地气候特点，住宅区规划时重点采用行列式或是错列式，如果规划中还有部分公共建筑可以考虑使用混合式布局，将公共建筑布置在西面、北面或者西北角，有利于减少冬季西北风对住区的影响.

3 建筑设计

绿色住宅是绿色住区的重要组成部分，住宅节能设计是现阶段住宅绿色化的重点，不同的地区根据当地的气候特点采取不同的节能措施.住宅的能耗主要与以下几个因素有关：建筑的体形系数、外围护结构的传热系数、窗墙面积比等.除此之外，还得考虑一些细节部分，比如:外窗的气密性、外窗的开启方式、单元入口是否做防风处理等，尽量减少能量的损失.

3.1 体形系数的控制

体形系数是指建筑物与室外大气接触的外表面积与其所包围的体积的比值.外表面积中，不包括地面和不采暖楼梯间隔墙和户门的面积.一般来讲，体形系数越小对节能越有利.从体形系数的定义可以看出来，要想减小体形系数，就是在建筑内部体积一定的情况下，最大限度的减少外墙的表面，从而减少热量损失的途径.特别是在严寒地区和寒冷地区要严格按照节能标准执行，将体形系数控制在0.3以内.因此，住宅设计在平面布局上外形不宜凹凸太多，尽可能力求完整，采用多层建筑或高层建筑，即减少体形系数，又达到节能节地的目的.

3.2 围护结构保温设计

建筑的大部分热量都是通过外围护结构散失的，加强外围护结构的保温是很重要的.外围护结构保温性能取决于外围护结构自身材料的保温隔热性能以及附外加保温层的保温隔热性能.外围护结构主要有建筑外墙和建筑屋顶.外墙保温一般有内保温、外保温以及夹心保温等三种形式.保温材料宜采用轻质高强、导热系数小并符合复合国家节能标准的建筑材料.建筑屋顶是外围护结构的一部分，它所占整体外围护结构的面积不大，因此屋顶损失的热量比较少，但是对于顶层的住户来说，屋顶的散热是不可忽略的，屋顶保温一般采用一些轻质高效的保温隔热材料，比如：聚苯乙烯泡沫塑料板、岩棉、挤塑型聚苯乙烯泡沫塑料板等.根据本地气候特点，外围护结构的保温主要还是外保温，这样既可以达到良好的保温效果，又不会占用室内面积，是目前比较经济实用的保温措施.

3.3 窗墙面积比的控制

建筑的窗户主要是用来采光通风调节室内微气候的，但同时也是散热最严重的地方，窗户越大散失的热量越多，所以要控制开窗的面积，以及加强窗户的保温隔热性能.首先全部的窗户的开窗面积要符合室内采光的要求，也就是满足窗地比的要求.阳面的窗户可以在满足窗地比的要求的基础上适当开大一些，有利于更多的太阳辐射进入室内，在冬季增加室内的温度，但不建议在严寒地区和寒冷地区开落地窗.另外，提高窗户自身的保温隔热性能，采用中空玻璃或者是双层窗，加强窗户的气密性，减少冷风的渗入，窗框中间和窗框与玻璃之间进行断桥处理等办法减少窗户的热损失，提高窗户的整体保温性能.

4 景观设计

景观设计是提升住区品质的重要因素之一，也是绿色住区的重要组成部分.住区景观不仅要美观，还要满足相应的指标.有数据显示，当住区的绿化覆盖率达到或超过30%，二氧化碳的浓度就会有规律的直线下降，如果达到50%的绿化覆盖率，二氧化碳的浓度就会保持在正常浓度.因此，景观设计首先要考虑绿地覆盖率的指标，其次就是不同种类植物的合理配置.这样才能使住区的室外环境达到理想状态.

4.1 景观设计的一般原则

首先在满足国家规定的绿化率指标的基础上，采用合理的设计提高绿化率.可以将地上停车全部改为地下停车，把地上停车场改为绿地.住区内部交通在满足正常通行和消防安全的前提下，减少路面的宽度.住区内人行便道采用可种植路面等方法，增大绿地面积.其次植物的选择优先考虑乡土植物，乡土植物有很强的适应性，可以保证很高的成活率，减少后期的维护费用.植物的种类应不少于60种为宜，并且合理配置乔木、灌木、草皮和花卉的比例.再其次较少或取消广场和水景的设计，广场和水景的设计初衷是好的，但在实际的利用不高.尤其是硬质地面的广场夏天热冬天冷，要是管理不好直接就成停车场.水景可以改善局部空气的湿度，但是北方缺水，不像南方雨水充沛，需要用自来水注入，非常浪费水.

4.2 景观设计的一般方法

考虑本地冬季寒冷且风很大，夏季太阳辐射强烈，在植物配置中重点配置乔木，乔木一般分为常绿树木和落叶树木，在住区的北面和西面主要配置常绿树木，最好成排错开种植，不少于3排，这样有利于冬季防止西北风对住区的影响.在每栋住宅的南侧和西侧一定的范围内种植落叶树木，夏季可以有效的遮阳，冬季还不会阻挡阳光的照射.道路的两旁应考虑成排种植落叶树木，并配置低矮的灌木，夏季对道路的遮荫，冬季可以阻挡风对行人的影响.花草应该体现不同的风格，每一块绿地可有不同的主题，不同的季节展现不同的景观.绿地内可以修一些小径和空地，可以供居民进入绿地活动.在绿地的内部和周边再设置一些小品和座椅，供居民观赏和休憩.

5 可再生资源的利用

5.1 太阳能资源的利用

张家口市地域日照时数2800-3100小时，太阳总辐射为每平方米1500-1700千瓦小时，为太阳能较丰富的地区.太阳能在建筑中的利用，包括采暖、降温、热水等很多方面.首先是太阳能热水系统的开发利用.太阳能热水系统与建筑一体化设计可以最大限度的节省费用，而且能达到最好的使用效果.一体化设计还可以充分利用受热面，除了常用的屋顶外，阳面的外立面也可以利用，这样就满足每户家庭对热水系统的需要.其次对太阳能发电的利用.主要是住区内公共用电使用太阳能发电系统，比如：住区内道路照明的用电，楼梯间和电梯厅的照明用电，以及住区内景观照明的用电等，前期投入不大，但是可以长期受益.太阳能供电系统不受正常供电系统的制约，特别是在夜间，正常的供电系统发生停电，太阳能供电系统还能保证道路、楼梯间、电梯厅和景观的照明用电，方便居民的出行.

5.2 雨水回收利用

绿地用水是比较大的，特别是在夏季，现在绿地主要是通过地下水、自然降水和人工浇水的方式来满足.本地区属于降水偏少的地区，年平均降雨量只有405 mm.利用自然降水满足住区绿化用水是最经济的办法.首先可以将住区周边道路的降水通过暗管引到住区的绿地.其次住区内的绿地应设计成低于住区内路面，让每次降雨的雨水最大限度流进绿地，并在绿地下面修建渗水管道，可将雨水暂时储存在下面.

6 结 语

目前我国正处在城市建设快速发展阶段，国家大力推行生态城市和绿色建筑的发展.绿色住区是由绿色建筑、绿色环境和绿色消费所组成的.本文根据张家口市的气候特点，以及对张家口市区近几年新建的住区的调查与研究，发现住区中存在的设计不足、使用不合理的方面，从规划设计、建筑设计、景观设计和可再生资源的利用等方面提出了改进措施和建议，望此文对绿色住区的发展起一点参考的作用.

[1]董海荣.严寒地区冀北农村住宅节能设计研究的分析.低温建筑技术，2009(08)

[2]董海荣，刘加平等.张家口市住宅围护结构热工性能及能耗分析.暖通空调，2003(4)

[3]高力强.寒冷地区城市住宅设计的节能省地策略研究.河北工业大学硕士论文，2007

[4]中国城市科学研究会.绿色建筑2012[M].北京：中国建筑工业出版社，2012.

[5]开彦.绿色住区模式:中美绿色建筑评估标准比较研究.中国建筑工业出版社,2011

Design and Exploration on Green Residence Adapting to Climate
——Taking Zhangjiakou as an Example

LUJun,LIMeng-bo,ZHANGXiao-yun

(Hebei Institute of Architecture and Civil Engineering)

According to the climate characteristics of zhangjiakou,based on the research of the existing settlements,the deficiencies of the residential planning and design,architectural design,landscape design and utilization of renewable resources are first analyzed.Then,green residential solutions suitable for local climate characteristics are put forward,which provide reference for existing green residential transformation,and for new settlements reaching the standard of green residential house.

green residential areas;climate characteristics;planning and design;architectural design;landscape design;utilization of renewable resources

2014-11-26

河北省建设厅科研计划项目(2013-221)；河北省建设厅科研计划项目(2013-219)

路军(1980-)，男，讲师，从事建筑技术，绿色建筑研究.

TU 241

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