邢台农村住宅被动式关键技术研究★

陶寒星 李 伟

(天津城建大学，天津 300384)

邢台农村住宅被动式关键技术研究★

陶寒星 李 伟

(天津城建大学，天津 300384)

从规划与建筑设计关键技术及节能关键技术两方面研究适宜于邢台农村住宅的被动式技术和方法，通过研究，初步探索了有一定利用价值适合在邢台农村地区推广的被动式设计关键技术，为改善农村居民居住条件，提高居住舒适度提供一些有益的建议。

农村住宅，被动式技术，规划，自然通风

0 引言

现阶段，随着农村居民生活水平的提高，人们对住宅居住环境和质量的要求也越来越高，这对目前存在于农村住宅中的种种不尽如人意的问题提出了挑战。只有在我国广大农村地区实行切实有效的低技化和低投资的农村住宅被动式设计策略，提高住宅舒适度，才能满足人们现阶段的迫切愿望，才有望实现农村住宅的可持续发展。

1 规划与建筑设计关键技术

1.1 整体规划

农村居民生活水平的提高使人们不满足于传统一层住宅，二、三层楼房的建设量近年来不断增加，可将用于城市规划和居住区规划的混合带状式建筑群[1]布置形式引入现阶段农村住宅规划设计中，该理论主要指的是针对不同高度建筑进行分区布置，即将高度较高的建筑尽量置于最北向，高度最低的置于最南向，中间高度的在两者之间。这种布局形式，一方面可以阻挡冬季冷风侵入，另一方面有利于区域内建筑整体获得较好的采光。

农村住宅自身宽度也会对自然采光和通风产生一定影响。以邢台地区夏季主导风向东南风为例，如果面宽较宽的农房布置在面宽较窄农房的南向即上风向，则面宽较宽的农房处于迎风面，

会使后排面宽窄的农房处于风压的负压区，不利于整体通风，也无法起到冬季阻挡冷风渗透的效果。因此在规划时要将面宽较宽的农房放置于后排(见图1)，使得整个农房群体获得较好的自然通风。

1.2 建筑形体

建筑体形系数指的是一栋建筑的外表面积与容积的比值[2]，体形系数越大，建筑通过外围护结构所散失的热量也就越多。以长方体建筑为例，设长方体的底面宽为A，长为B，高为H，建筑体形系数计算公式为:

S0=(2AH+2BH+AB)/ABH=2/A+2/B+1/H。

从化简后公式可以看出，建筑体形系数的大小受长、宽、高综合作用的影响。

邢台地区位于河北地区南部，境内70%为平原，其余为山地和丘陵，平原地区地质条件较好，结合各个村落的经济情况考虑，条件较好的村应尽量建造多层住宅替代传统的平房，相当于增加了公式中H值的大小，可一定程度上减小农房体形系数。另外还需要打破相邻农户公共墙体不共用的传统，发展3户～5户联排住宅减少外墙面积，这种做法使公式中的B值增加，使体形系数S0的值减小。

2 节能关键技术

据有关资料统计，邢台农村地区每年冬季取暖能耗占到全年总能耗的52%，但仍有80%以上的农村居民反映冬季室内温度低并感觉冷[3]，也就是说较高的冬季取暖能耗并没有起到相应的效果，冬季室内居住舒适度不高。这主要是由于邢台地区农村住宅外围化结构保温性能不佳所致，仅屋顶这一个部位的散热量就占到外围护结构总散热量的30%以上。

目前，河北省正在搞农村面貌改造提升工作，将传统正屋平屋顶通过加设不同材质的保温隔热瓦形成坡屋顶是其中的一项改造内容，目的是使农村住宅从整体上看起来更加干净整洁、整齐划一，美化村容村貌，从被动式建筑的角度上来说，该工程大大提高了屋顶的保温隔热性能，有利于降低农房的整体能耗。

邢台农村住宅根据传统习惯，正屋屋顶一般采用如图2所示构造形式，根据平壁传热阻公式进行计算后得出该屋面的传热系数为1.67 W/(m·K)，DB13(J)63—2011河北省居住建筑节能设计标准中规定屋顶的传热系数应低于0.35 W/(m·K)，传统屋面无法满足传热系数的要求。在平屋顶的基础上通过加设保温隔热瓦形成坡屋顶的构造形式相当于在原有平屋顶的基础上增加了一层空气间层及外围护构件，从而大大减小屋顶的传热系数，改善屋顶的保温隔热性能(见图3)。

通过运用建筑集成化模拟软件IES中的ApacheCal模块，在其他外围护结构构造和材质均相同的情况下，对传统屋面农村住宅模型和加建坡屋顶的住宅模型进行定量化数值模拟，加建坡屋顶通过选用不同材质(彩钢瓦、石棉瓦、塑钢瓦)进行外围护结构得热量模拟研究，得出如表1所示结果。

表1 坡屋顶与外围护结构得热量

从表1中可以看出，无论使用何种材料做加建坡屋顶，农房的外围护结构得热量都有很大增加，其中塑钢瓦坡屋顶增加幅度最大，保温石棉瓦次之，彩钢瓦最小，但都相差不多。农村住宅全年外围护结构得热量为负值，说明在一年时间里住宅整体处于失热状态，需要从其他方面获得相应热量进行补充，而加建坡屋顶的形式相当于给农村住宅多穿了一件衣服，一定程度上使其失热量降低，对改善室内热工环境，提高人们居住舒适度起到重要作用。因此可以得出，在原有平屋顶基础上加设坡屋顶的构造形式，适合在农村地区推广，有一定的利用价值。

另外，还可以通过在加设坡屋面的南、北两侧开窗，形成通风屋面[4]，冬季将窗封闭，在夏季将窗打开可利用自然通风带走屋顶多余热量，明显起到降低室内温度的作用。

3 结语

本文研究的目的在于试图探索一些适宜于邢台农村地区住宅的被动式设计关键技术，从农村住宅的规划和建筑设计关键技术以及节能关键技术两方面进行了展开，其中节能关键技术以目前邢台农村地区正在进行的农村面貌改造提升工作为契机，分析了平改坡屋顶在被动式设计方面的优越性，为邢台地区农村住宅的设计提供了参照，进而为河北地区农房的改造提供了一定的参考。

[1] 姜乖妮,李春聚,孙晓璐.新农村住宅规划建设研究[J]．四川建筑科学研究,2009(6)：249-252．

[2] 陈华晋,李宝骏,董志峰.浅谈建筑被动式节能设计[J].建筑节能,2007(3):29-31.

[3] 髙 倩.北方寒冷地区农村住房节能改造方法研究[D].泰安：山东农业大学,2011.

[4] 杨欢欢.被动式建筑设计策略应用研究[D].武汉：华中科技大学，2006.

Research on key passive technology in rural residential house in Xingtai★

Tao Hanxing Li Wei

(TianjinChengjianUniversity,Tianjin300384,China)

From the planning and architectural design key technique and energy-saving technique, the paper researches the passive technology and methods in rural residential houses of Xingtai, and has the primary exploration for extending the passive design key technique in the rural areas of Xingtai by the research, so as to provide some suggestions for improving rural residential conditions and promoting living comfort.

rural residential house, passive technology, planning, natural ventilation

2015-02-27

陶寒星(1988- )，女，在读硕士； 李 伟(1975- )，男，硕士生导师，副教授

1009-6825(2015)13-0196-02

TU201.5

A

★：本研究得到了天津市科技支持计划重大专项(项目编号：13ZZDSF02600)以及“天津市中青年骨干创新人才计划”项目的资助