——以張家口市為例

(河北建筑工程學院,河北 張家口 075000)

適應氣候的綠色住區(qū)的設計與探索

——以張家口市為例

路 軍 李孟波 張曉云

(河北建筑工程學院,河北 張家口 075000)

根據(jù)張家口市的氣候特點，通過對現(xiàn)有住區(qū)的調研，從住區(qū)的規(guī)劃設計、建筑設計、景觀設計以及可再生資源利用等方面入手，分析其中存在的不足，提出適合本地氣候特點的綠色住區(qū)解決方案,為現(xiàn)有住區(qū)的綠色改造，以及新建住區(qū)達到綠色住區(qū)的標準提供參考.

綠色住區(qū)；氣候特點；規(guī)劃設計；建筑設計；景觀設計；可再生資源利用

0 前 言

綠色住區(qū)是在綠色建筑的基礎上提出的，隨著人們對自己現(xiàn)在生存的自然環(huán)境的不斷認識，發(fā)現(xiàn)大環(huán)境的綠色才是真正的綠色，要注重整體生態(tài)的平衡.綠色住區(qū)關注的是人們生活的大環(huán)境，包括自然采光、自然通風、空氣質量、噪聲影響、能源消耗和可再生資源利用等各個方面.因此，綠色住區(qū)必須具有高效、系統(tǒng)、循環(huán)、動態(tài)、和諧等五個特征.這就要求在住區(qū)設計之初，就以這五個特征為設計目標，重點從規(guī)劃設計、建筑設計、景觀設計和可再生能源利用方面入手，尋找各分系統(tǒng)與整個系統(tǒng)的最佳平衡點，最終形成整個住區(qū)的高效和諧的發(fā)展.

1 張家口市氣候特點

張家口市屬于大陸性季風氣候，是大陸性干旱和半干旱地區(qū)，降水很少、年平均降水量只有405毫升.冬季非常寒冷，夏季非常涼爽，并且晝夜溫差比較大.根據(jù)我國建筑熱工的分區(qū)，張家口市壩上地區(qū)屬于嚴寒地區(qū)，壩下地區(qū)屬于寒冷地區(qū).本地有豐富的太陽能資源，全年日照數(shù)2800-3100小時，總輻射量達到每平方米1500-1700千瓦小時，屬于太陽能較豐富地區(qū).另外，本地還有豐富的風能資源，尤其是壩上地區(qū)風資源儲量達1700萬千瓦以上，為全國風能富集區(qū).主導風向為冬季西北風，夏季東南風.根據(jù)以上張家口市的氣候特點，下文將從規(guī)劃設計、建筑設計、景觀設計等方面闡述綠色住區(qū)設計方法，以及可再生資源的利用.

2 規(guī)劃設計

住區(qū)設計首先要從規(guī)劃開始，在規(guī)劃中要符合所在城市的總體規(guī)劃，并與周邊的環(huán)境相協(xié)調，最大限度的保留和利用原有場地地形、植物和水系，盡量減少對原有環(huán)境的破壞.規(guī)劃方案要合理，功能分區(qū)要明確，充分考慮建筑的朝向、采光、日照、自然通風，以及室外環(huán)境對室內(nèi)環(huán)境的影響.住區(qū)內(nèi)部交通要通暢，方便到達每個單元的入口，要有完善的無障礙設計，在我國日趨老齡化的現(xiàn)狀，無障礙設計顯得尤為重要.內(nèi)部交通要做到人車分流，停車場最好選擇地下停車，并且要提供充足的車位.結合氣候特點規(guī)劃設計重點在以下兩方面.

2.1 住宅朝向的選擇

住宅朝向的確定直接影響到住宅將來使用的舒適性.所謂好的朝向就是可以獲得適宜的日照，特別是在冬季，充足的日照可以使室內(nèi)更加溫暖，從而減少對采暖的依賴，進而減少燃煤的使用，較少二氧化碳的排放，從而達到保護環(huán)境，節(jié)約能源的目的.朝向的選擇還得考慮本地常年主導風向的影響，夏季要有利于將風引入室內(nèi)，冬季還得防止冷風的滲入.因此，確定最合適的建筑朝向需要充分考慮冬季和夏季的日照與主導風向.比如北京地區(qū)建議建筑的朝向在南偏東、南偏西30°以內(nèi)比較合適，煙臺地區(qū)建議建筑的朝向在南偏東至南偏西15°以內(nèi)范圍內(nèi)比較合適.利用日照分析軟件對現(xiàn)有住區(qū)進行日照分析，調整與正南方不同的角度，獲得日照時間數(shù)據(jù)，通過對比分析得出住區(qū)內(nèi)的住宅朝向在南偏東15°以內(nèi)或南偏西30°以內(nèi)最有利于自然通風、自然采光，保證室內(nèi)環(huán)境的良好.

2.2 住宅布局的選擇

合理的住宅布局有助于良好的采光，有利于自然通風的形成.住宅常用的布局方式有周邊式、行列式、獨立式和混合式.周邊式布局可以形成比較完好的臨街立面，有利于節(jié)約用地，并可以方便鄰里之間的交流，但是，這種布局會造成部分住宅朝向不好，會出現(xiàn)東西曬，還會出現(xiàn)日照死角，也不利于自然通風.行列式布局最大的優(yōu)點就是可以保證絕大部分的住宅都有良好的朝向，有充足的日照，有利于自然通風的形成.獨立式布局可很好的利用土地，提高住區(qū)的綠化率，對于住區(qū)整體的通風和采光都有利，但是由于每層住戶比較多，很難達到每家都有比較好的朝向和通風條件，在使用效果上不是很理想.混合式布局在實際的使用是比較常見的，就是將前面的三種布局方式組合起來使用，根據(jù)住區(qū)內(nèi)不同的條件采用不同的布局，使每種布局方式揚長避短，以達到住區(qū)的和諧空間的構成.結合本地氣候特點，住宅區(qū)規(guī)劃時重點采用行列式或是錯列式，如果規(guī)劃中還有部分公共建筑可以考慮使用混合式布局，將公共建筑布置在西面、北面或者西北角，有利于減少冬季西北風對住區(qū)的影響.

3 建筑設計

綠色住宅是綠色住區(qū)的重要組成部分，住宅節(jié)能設計是現(xiàn)階段住宅綠色化的重點，不同的地區(qū)根據(jù)當?shù)氐臍夂蛱攸c采取不同的節(jié)能措施.住宅的能耗主要與以下幾個因素有關：建筑的體形系數(shù)、外圍護結構的傳熱系數(shù)、窗墻面積比等.除此之外，還得考慮一些細節(jié)部分，比如:外窗的氣密性、外窗的開啟方式、單元入口是否做防風處理等，盡量減少能量的損失.

3.1 體形系數(shù)的控制

體形系數(shù)是指建筑物與室外大氣接觸的外表面積與其所包圍的體積的比值.外表面積中，不包括地面和不采暖樓梯間隔墻和戶門的面積.一般來講，體形系數(shù)越小對節(jié)能越有利.從體形系數(shù)的定義可以看出來，要想減小體形系數(shù)，就是在建筑內(nèi)部體積一定的情況下，最大限度的減少外墻的表面，從而減少熱量損失的途徑.特別是在嚴寒地區(qū)和寒冷地區(qū)要嚴格按照節(jié)能標準執(zhí)行，將體形系數(shù)控制在0.3以內(nèi).因此，住宅設計在平面布局上外形不宜凹凸太多，盡可能力求完整，采用多層建筑或高層建筑，即減少體形系數(shù)，又達到節(jié)能節(jié)地的目的.

3.2 圍護結構保溫設計

建筑的大部分熱量都是通過外圍護結構散失的，加強外圍護結構的保溫是很重要的.外圍護結構保溫性能取決于外圍護結構自身材料的保溫隔熱性能以及附外加保溫層的保溫隔熱性能.外圍護結構主要有建筑外墻和建筑屋頂.外墻保溫一般有內(nèi)保溫、外保溫以及夾心保溫等三種形式.保溫材料宜采用輕質高強、導熱系數(shù)小并符合復合國家節(jié)能標準的建筑材料.建筑屋頂是外圍護結構的一部分，它所占整體外圍護結構的面積不大，因此屋頂損失的熱量比較少，但是對于頂層的住戶來說，屋頂?shù)纳崾遣豢珊雎缘模蓓敱匾话悴捎靡恍┹p質高效的保溫隔熱材料，比如：聚苯乙烯泡沫塑料板、巖棉、擠塑型聚苯乙烯泡沫塑料板等.根據(jù)本地氣候特點，外圍護結構的保溫主要還是外保溫，這樣既可以達到良好的保溫效果，又不會占用室內(nèi)面積，是目前比較經(jīng)濟實用的保溫措施.

3.3 窗墻面積比的控制

建筑的窗戶主要是用來采光通風調節(jié)室內(nèi)微氣候的，但同時也是散熱最嚴重的地方，窗戶越大散失的熱量越多，所以要控制開窗的面積，以及加強窗戶的保溫隔熱性能.首先全部的窗戶的開窗面積要符合室內(nèi)采光的要求，也就是滿足窗地比的要求.陽面的窗戶可以在滿足窗地比的要求的基礎上適當開大一些，有利于更多的太陽輻射進入室內(nèi)，在冬季增加室內(nèi)的溫度，但不建議在嚴寒地區(qū)和寒冷地區(qū)開落地窗.另外，提高窗戶自身的保溫隔熱性能，采用中空玻璃或者是雙層窗，加強窗戶的氣密性，減少冷風的滲入，窗框中間和窗框與玻璃之間進行斷橋處理等辦法減少窗戶的熱損失，提高窗戶的整體保溫性能.

4 景觀設計

景觀設計是提升住區(qū)品質的重要因素之一，也是綠色住區(qū)的重要組成部分.住區(qū)景觀不僅要美觀，還要滿足相應的指標.有數(shù)據(jù)顯示，當住區(qū)的綠化覆蓋率達到或超過30%，二氧化碳的濃度就會有規(guī)律的直線下降，如果達到50%的綠化覆蓋率，二氧化碳的濃度就會保持在正常濃度.因此，景觀設計首先要考慮綠地覆蓋率的指標，其次就是不同種類植物的合理配置.這樣才能使住區(qū)的室外環(huán)境達到理想狀態(tài).

4.1 景觀設計的一般原則

首先在滿足國家規(guī)定的綠化率指標的基礎上，采用合理的設計提高綠化率.可以將地上停車全部改為地下停車，把地上停車場改為綠地.住區(qū)內(nèi)部交通在滿足正常通行和消防安全的前提下，減少路面的寬度.住區(qū)內(nèi)人行便道采用可種植路面等方法，增大綠地面積.其次植物的選擇優(yōu)先考慮鄉(xiāng)土植物，鄉(xiāng)土植物有很強的適應性，可以保證很高的成活率，減少后期的維護費用.植物的種類應不少于60種為宜，并且合理配置喬木、灌木、草皮和花卉的比例.再其次較少或取消廣場和水景的設計，廣場和水景的設計初衷是好的，但在實際的利用不高.尤其是硬質地面的廣場夏天熱冬天冷，要是管理不好直接就成停車場.水景可以改善局部空氣的濕度，但是北方缺水，不像南方雨水充沛，需要用自來水注入，非常浪費水.

4.2 景觀設計的一般方法

考慮本地冬季寒冷且風很大，夏季太陽輻射強烈，在植物配置中重點配置喬木，喬木一般分為常綠樹木和落葉樹木，在住區(qū)的北面和西面主要配置常綠樹木，最好成排錯開種植，不少于3排，這樣有利于冬季防止西北風對住區(qū)的影響.在每棟住宅的南側和西側一定的范圍內(nèi)種植落葉樹木，夏季可以有效的遮陽，冬季還不會阻擋陽光的照射.道路的兩旁應考慮成排種植落葉樹木，并配置低矮的灌木，夏季對道路的遮蔭，冬季可以阻擋風對行人的影響.花草應該體現(xiàn)不同的風格，每一塊綠地可有不同的主題，不同的季節(jié)展現(xiàn)不同的景觀.綠地內(nèi)可以修一些小徑和空地，可以供居民進入綠地活動.在綠地的內(nèi)部和周邊再設置一些小品和座椅，供居民觀賞和休憩.

5 可再生資源的利用

5.1 太陽能資源的利用

張家口市地域日照時數(shù)2800-3100小時，太陽總輻射為每平方米1500-1700千瓦小時，為太陽能較豐富的地區(qū).太陽能在建筑中的利用，包括采暖、降溫、熱水等很多方面.首先是太陽能熱水系統(tǒng)的開發(fā)利用.太陽能熱水系統(tǒng)與建筑一體化設計可以最大限度的節(jié)省費用，而且能達到最好的使用效果.一體化設計還可以充分利用受熱面，除了常用的屋頂外，陽面的外立面也可以利用，這樣就滿足每戶家庭對熱水系統(tǒng)的需要.其次對太陽能發(fā)電的利用.主要是住區(qū)內(nèi)公共用電使用太陽能發(fā)電系統(tǒng)，比如：住區(qū)內(nèi)道路照明的用電，樓梯間和電梯廳的照明用電，以及住區(qū)內(nèi)景觀照明的用電等，前期投入不大，但是可以長期受益.太陽能供電系統(tǒng)不受正常供電系統(tǒng)的制約，特別是在夜間，正常的供電系統(tǒng)發(fā)生停電，太陽能供電系統(tǒng)還能保證道路、樓梯間、電梯廳和景觀的照明用電，方便居民的出行.

5.2 雨水回收利用

綠地用水是比較大的，特別是在夏季，現(xiàn)在綠地主要是通過地下水、自然降水和人工澆水的方式來滿足.本地區(qū)屬于降水偏少的地區(qū)，年平均降雨量只有405 mm.利用自然降水滿足住區(qū)綠化用水是最經(jīng)濟的辦法.首先可以將住區(qū)周邊道路的降水通過暗管引到住區(qū)的綠地.其次住區(qū)內(nèi)的綠地應設計成低于住區(qū)內(nèi)路面，讓每次降雨的雨水最大限度流進綠地，并在綠地下面修建滲水管道，可將雨水暫時儲存在下面.

6 結 語

目前我國正處在城市建設快速發(fā)展階段，國家大力推行生態(tài)城市和綠色建筑的發(fā)展.綠色住區(qū)是由綠色建筑、綠色環(huán)境和綠色消費所組成的.本文根據(jù)張家口市的氣候特點，以及對張家口市區(qū)近幾年新建的住區(qū)的調查與研究，發(fā)現(xiàn)住區(qū)中存在的設計不足、使用不合理的方面，從規(guī)劃設計、建筑設計、景觀設計和可再生資源的利用等方面提出了改進措施和建議，望此文對綠色住區(qū)的發(fā)展起一點參考的作用.

[1]董海榮.嚴寒地區(qū)冀北農(nóng)村住宅節(jié)能設計研究的分析.低溫建筑技術，2009(08)

[2]董海榮，劉加平等.張家口市住宅圍護結構熱工性能及能耗分析.暖通空調，2003(4)

[3]高力強.寒冷地區(qū)城市住宅設計的節(jié)能省地策略研究.河北工業(yè)大學碩士論文，2007

[4]中國城市科學研究會.綠色建筑2012[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012.

[5]開彥.綠色住區(qū)模式:中美綠色建筑評估標準比較研究.中國建筑工業(yè)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

河北省建設廳科研計劃項目(2013-221)；河北省建設廳科研計劃項目(2013-219)

路軍(1980-)，男，講師，從事建筑技術，綠色建筑研究.

TU 241

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