绿色建筑策略在四川新农村低技术住宅设计中的应用性研究

2016-08-23任欣赖思琦

安徽建筑 2016年3期

关键词：自建房被动式西昌

任欣，赖思琦

（1.西南科技大学土木工程与建筑学院，四川绵阳 621010；2.西南科技大学工程技术中心，四川绵阳 621010）

绿色建筑策略在四川新农村低技术住宅设计中的应用性研究

任欣1，赖思琦2

（1.西南科技大学土木工程与建筑学院，四川绵阳 621010；2.西南科技大学工程技术中心，四川绵阳 621010）

以四川西昌地区某农村自建房为例，探讨在现有经济条件下如何将绿色建筑策略与农村低技术条件相结合，在设计前期采用Ecotect软件对当地环境和气候资源进行有效分析及对应策略，在设计中采用绿色建筑技术系列软件对室内自然光、自然风、太阳能的利用等被动式绿色建筑策略进行仿真模型计算，针对图纸进行指导优化。为在低技术条件下将绿建策略引入农村低成本住宅中提供一种可供参考的解决方案。

农村自建房；被动式；绿色建筑；低技术

0　引言

建设社会主义新农村是我国当前重要的历史任务，2013年四川省提出了建设幸福美丽新村的战略规划，农村住宅建设得到了迅速发展。然而，在农居的建设和使用过程中，能耗高、污染严重、利用率低的问题十分突出。因此，基于绿色建筑理念和低成本原则，因地制宜，采用成熟的被动式设计技术，为农村住户提供健康、实用高效、低成本的住宅是当前研究的重要课题。

1　项目分析

西昌海南乡位于西昌市东南部，东经102°18′，北纬27°48′，海拔1543m。该地区属于亚热带高原季风气候，夏季凉爽、冬季温暖，年温差小。根据当地气象站资料统计：冬季通风室外计算温度6.9℃，室外平均风速1.4m/s；夏季通风室外计算温度26.3℃，通风室外计算相对湿度57%，室外平均风速2.2m/s；冬季日照率为55%，在太阳能资源分布上属于资源较为丰富的地区。

根据西昌地区气象资料，使用WeatherTool工具进行近似模拟。首先分析太阳辐射情况，当建筑朝向为南偏东15°时为最优，建筑所受太阳辐射量总体平衡，辐射量波动小，如图1所示。

图1　最佳太阳朝向模拟分析

从图3焓湿图可以看出，西昌地区在一年中只有1月、2月、11月、12月全部时间和5月、10月的部分时间温度偏低，需要增强围护结构蓄热；6～8月份大部分时间的相对湿度较大，需要增强自然通风和降温。使用WeatherTool工具模拟分析六项被动式设计手法在西昌地区的使用效果，分析结果显示使用增强围护结构蓄热能力、增强蓄热性+夜间通风、自然通风、间接蒸发降温等四项被动式设计方法，对增加住宅的舒适性有了明显改善。如图2所示，黄色柱表示没有使用相关被动式技术的热舒适度百分比，红色柱表示使用后的效果。同时，图3显示采用被动式设计技术后，热舒适区域扩大。

图2　六项被动式设计方法效果图

图3　焓湿图

2　设计方案概况

本项目农居自建房设计为欧式风格，主要功能为居住休闲，总用地面积779.5m2。地上3层，一楼为客厅、厨房、餐厅；二楼为卧室、书房；三楼为卧室、书房、客厅，建筑面积共1185.69m2。图4为正方向立面图。

3　被动式绿色建筑关键技术

绿色建筑理念的实施并非高新技术的堆叠，而是因地制宜，为使用者提供高效、实用、舒适的生活环境。而在农村自建房项目上应用绿色建筑技术，更加要从实际情况出发，根据当地环境和住户的经济能力，最大限度节约能源，着重使用被动式设计技术，为住户提供健康、适用、低成本的居住空间。

图4　自建房立面图

3.1围护结构

西昌地区夏季凉爽、冬季温暖，根据前期焓湿图分析，外围护结构应以保温为主，兼顾隔热。因此，采用外墙自保温围护结构体系，使用蒸汽加气混凝土砌块作为墙体材料，为降低成本，不增加附加的保温层，墙体导热系数为0.76W/（m2·K），符合《四川省居住建筑节能设计标准》中的4.2.1条标准要求。屋顶采用传统坡屋顶，下面用盖板架空，有利于自然通风，起到散热作用，为降低成本，屋顶材料采用普通水泥瓦。

3.2自然采光

为充分利用自然采光，使用Ecotect软件模拟室内光环境，得到主要功能房间最佳开窗位置，同时采用塑钢6+9A+6中空玻璃，可见光透射比为0.73，尽可能减少人工照明时间，降低能耗。图5（a）为一楼的采光模拟分析，卧室、餐厅、厨房的平均采光系数为9.41%，有99.3%区域的采光系数超过2%；图5（b）为二楼的采光模拟分析，卧室、客厅的平均采光系数为8.59%，有100%区域的采光系数超过2%；图5（c）为三楼的采光模拟分析，卧室、书房的平均采光系数为7.12%，有100%区域的采光系数超过2%。全部楼层满足《建筑采光设计标准》（GB 50033-2013）中关于住宅建筑的规定。

3.3自然通风

利用自然风是被动式设计的重要方法。西昌地区属于亚热带高原季风气候，冬季室外平均风速1.4 m/s，夏季室外平均风速2.2m/s。项目建筑位于山坡，自然通风良好，结合西昌地区年最多风向和太阳辐照情况，通过CFD软件分析，建筑整体迎风面与西昌地区主导风向为58°夹角为最优，可减小涡流区，同时保证室内风环境为最优，提高人体舒适度。将项目自建房及周边农房的模型简化后进行模拟分析，室外环境距离地面1.5m处的风环境情况如图6，周边最大风速为1.44m/s，风速放大系数小于2的区域为86%。

图5（a）　一楼自然光利用分析

图5（b）　二楼自然光利用分析

图5（c）　三楼自然光利用分析

图6　室外1.5m高度风速图

为保证室内空气具有良好的空气质量，自建房尽量增加窗户数量和开启面积，各房间有过道与门相连，让气流能到达室内各区域，尽可能避免死角。室内模型经过简化，使用FLUENT软件模拟分析了一楼的室内空气环境。室内90%以上区域的空气流速在0.96m/s以下，自然通风状况良好，空气龄不高于196s，如图7所示。室内换气次数为18.3次/h，空气质量良好。