任欣，賴思琦

（1.西南科技大學(xué)土木工程與建筑學(xué)院，四川 綿陽(yáng) 621010；2.西南科技大學(xué)工程技術(shù)中心，四川 綿陽(yáng) 621010）

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綠色建筑策略在四川新農(nóng)村低技術(shù)住宅設(shè)計(jì)中的應(yīng)用性研究

任欣1，賴思琦2

（1.西南科技大學(xué)土木工程與建筑學(xué)院，四川 綿陽(yáng) 621010；2.西南科技大學(xué)工程技術(shù)中心，四川 綿陽(yáng) 621010）

以四川西昌地區(qū)某農(nóng)村自建房為例，探討在現(xiàn)有經(jīng)濟(jì)條件下如何將綠色建筑策略與農(nóng)村低技術(shù)條件相結(jié)合，在設(shè)計(jì)前期采用Ecotect軟件對(duì)當(dāng)?shù)丨h(huán)境和氣候資源進(jìn)行有效分析及對(duì)應(yīng)策略，在設(shè)計(jì)中采用綠色建筑技術(shù)系列軟件對(duì)室內(nèi)自然光、自然風(fēng)、太陽(yáng)能的利用等被動(dòng)式綠色建筑策略進(jìn)行仿真模型計(jì)算，針對(duì)圖紙進(jìn)行指導(dǎo)優(yōu)化。為在低技術(shù)條件下將綠建策略引入農(nóng)村低成本住宅中提供一種可供參考的解決方案。

農(nóng)村自建房；被動(dòng)式；綠色建筑；低技術(shù)

0　引言

建設(shè)社會(huì)主義新農(nóng)村是我國(guó)當(dāng)前重要的歷史任務(wù)，2013年四川省提出了建設(shè)幸福美麗新村的戰(zhàn)略規(guī)劃，農(nóng)村住宅建設(shè)得到了迅速發(fā)展。然而，在農(nóng)居的建設(shè)和使用過(guò)程中，能耗高、污染嚴(yán)重、利用率低的問(wèn)題十分突出。因此，基于綠色建筑理念和低成本原則，因地制宜，采用成熟的被動(dòng)式設(shè)計(jì)技術(shù)，為農(nóng)村住戶提供健康、實(shí)用高效、低成本的住宅是當(dāng)前研究的重要課題。

1　項(xiàng)目分析

西昌海南鄉(xiāng)位于西昌市東南部，東經(jīng)102°18′，北緯27°48′，海拔1543m。該地區(qū)屬于亞熱帶高原季風(fēng)氣候，夏季涼爽、冬季溫暖，年溫差小。根據(jù)當(dāng)?shù)貧庀笳举Y料統(tǒng)計(jì)：冬季通風(fēng)室外計(jì)算溫度6.9℃，室外平均風(fēng)速1.4m/s；夏季通風(fēng)室外計(jì)算溫度26.3℃，通風(fēng)室外計(jì)算相對(duì)濕度57%，室外平均風(fēng)速2.2m/s；冬季日照率為55%，在太陽(yáng)能資源分布上屬于資源較為豐富的地區(qū)。

根據(jù)西昌地區(qū)氣象資料，使用WeatherTool工具進(jìn)行近似模擬。首先分析太陽(yáng)輻射情況，當(dāng)建筑朝向?yàn)槟掀珫|15°時(shí)為最優(yōu)，建筑所受太陽(yáng)輻射量總體平衡，輻射量波動(dòng)小，如圖1所示。

圖1　最佳太陽(yáng)朝向模擬分析

從圖3焓濕圖可以看出，西昌地區(qū)在一年中只有1月、2月、11月、12月全部時(shí)間和5月、10月的部分時(shí)間溫度偏低，需要增強(qiáng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)蓄熱；6～8月份大部分時(shí)間的相對(duì)濕度較大，需要增強(qiáng)自然通風(fēng)和降溫。使用WeatherTool工具模擬分析六項(xiàng)被動(dòng)式設(shè)計(jì)手法在西昌地區(qū)的使用效果，分析結(jié)果顯示使用增強(qiáng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)蓄熱能力、增強(qiáng)蓄熱性+夜間通風(fēng)、自然通風(fēng)、間接蒸發(fā)降溫等四項(xiàng)被動(dòng)式設(shè)計(jì)方法，對(duì)增加住宅的舒適性有了明顯改善。如圖2所示，黃色柱表示沒(méi)有使用相關(guān)被動(dòng)式技術(shù)的熱舒適度百分比，紅色柱表示使用后的效果。同時(shí)，圖3顯示采用被動(dòng)式設(shè)計(jì)技術(shù)后，熱舒適區(qū)域擴(kuò)大。

圖2　六項(xiàng)被動(dòng)式設(shè)計(jì)方法效果圖

圖3　焓濕圖

2　設(shè)計(jì)方案概況

本項(xiàng)目農(nóng)居自建房設(shè)計(jì)為歐式風(fēng)格，主要功能為居住休閑，總用地面積779.5m2。地上3層，一樓為客廳、廚房、餐廳；二樓為臥室、書房；三樓為臥室、書房、客廳，建筑面積共1185.69m2。圖4為正方向立面圖。

3　被動(dòng)式綠色建筑關(guān)鍵技術(shù)

綠色建筑理念的實(shí)施并非高新技術(shù)的堆疊，而是因地制宜，為使用者提供高效、實(shí)用、舒適的生活環(huán)境。而在農(nóng)村自建房項(xiàng)目上應(yīng)用綠色建筑技術(shù)，更加要從實(shí)際情況出發(fā)，根據(jù)當(dāng)?shù)丨h(huán)境和住戶的經(jīng)濟(jì)能力，最大限度節(jié)約能源，著重使用被動(dòng)式設(shè)計(jì)技術(shù)，為住戶提供健康、適用、低成本的居住空間。

圖4　自建房立面圖

3.1圍護(hù)結(jié)構(gòu)

西昌地區(qū)夏季涼爽、冬季溫暖，根據(jù)前期焓濕圖分析，外圍護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)以保溫為主，兼顧隔熱。因此，采用外墻自保溫圍護(hù)結(jié)構(gòu)體系，使用蒸汽加氣混凝土砌塊作為墻體材料，為降低成本，不增加附加的保溫層，墻體導(dǎo)熱系數(shù)為0.76W/（m2·K），符合《四川省居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》中的4.2.1條標(biāo)準(zhǔn)要求。屋頂采用傳統(tǒng)坡屋頂，下面用蓋板架空，有利于自然通風(fēng)，起到散熱作用，為降低成本，屋頂材料采用普通水泥瓦。

3.2自然采光

為充分利用自然采光，使用Ecotect軟件模擬室內(nèi)光環(huán)境，得到主要功能房間最佳開(kāi)窗位置，同時(shí)采用塑鋼6+9A+6中空玻璃，可見(jiàn)光透射比為0.73，盡可能減少人工照明時(shí)間，降低能耗。圖5（a）為一樓的采光模擬分析，臥室、餐廳、廚房的平均采光系數(shù)為9.41%，有99.3%區(qū)域的采光系數(shù)超過(guò)2%；圖5（b）為二樓的采光模擬分析，臥室、客廳的平均采光系數(shù)為8.59%，有100%區(qū)域的采光系數(shù)超過(guò)2%；圖5（c）為三樓的采光模擬分析，臥室、書房的平均采光系數(shù)為7.12%，有100%區(qū)域的采光系數(shù)超過(guò)2%。全部樓層滿足《建筑采光設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50033-2013）中關(guān)于住宅建筑的規(guī)定。

3.3自然通風(fēng)

利用自然風(fēng)是被動(dòng)式設(shè)計(jì)的重要方法。西昌地區(qū)屬于亞熱帶高原季風(fēng)氣候，冬季室外平均風(fēng)速1.4 m/s，夏季室外平均風(fēng)速2.2m/s。項(xiàng)目建筑位于山坡，自然通風(fēng)良好，結(jié)合西昌地區(qū)年最多風(fēng)向和太陽(yáng)輻照情況，通過(guò)CFD軟件分析，建筑整體迎風(fēng)面與西昌地區(qū)主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)?8°夾角為最優(yōu)，可減小渦流區(qū)，同時(shí)保證室內(nèi)風(fēng)環(huán)境為最優(yōu)，提高人體舒適度。將項(xiàng)目自建房及周邊農(nóng)房的模型簡(jiǎn)化后進(jìn)行模擬分析，室外環(huán)境距離地面1.5m處的風(fēng)環(huán)境情況如圖6，周邊最大風(fēng)速為1.44m/s，風(fēng)速放大系數(shù)小于2的區(qū)域?yàn)?6%。

圖5（a）　一樓自然光利用分析

圖5（b）　二樓自然光利用分析

圖5（c）　三樓自然光利用分析

圖6　室外1.5m高度風(fēng)速圖

為保證室內(nèi)空氣具有良好的空氣質(zhì)量，自建房盡量增加窗戶數(shù)量和開(kāi)啟面積，各房間有過(guò)道與門相連，讓氣流能到達(dá)室內(nèi)各區(qū)域，盡可能避免死角。室內(nèi)模型經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)化，使用FLUENT軟件模擬分析了一樓的室內(nèi)空氣環(huán)境。室內(nèi)90%以上區(qū)域的空氣流速在0.96m/s以下，自然通風(fēng)狀況良好，空氣齡不高于196s，如圖7所示。室內(nèi)換氣次數(shù)為18.3次/h，空氣質(zhì)量良好。

圖7　室內(nèi)空氣齡圖

3.4太陽(yáng)熱輻射利用

西昌地區(qū)具有豐富的太陽(yáng)能資源，充分利用太陽(yáng)能是降低能耗的重要措施。自建房在屋頂安裝太陽(yáng)能集熱器，可以為住戶提供大部分生活用熱水，極大地降低了電能和燃?xì)獾南摹?/p>

4　結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)綠色建筑理念在農(nóng)村自建房住宅設(shè)計(jì)中的實(shí)踐應(yīng)用，可得到如下兩點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)。

①綠色建筑設(shè)計(jì)不是高新技術(shù)的堆砌，而是要按照經(jīng)濟(jì)適用的原則，根據(jù)當(dāng)?shù)丨h(huán)境，因地制宜，優(yōu)先選擇成熟的被動(dòng)式技術(shù)。

②綠色建筑技術(shù)的使用需要根據(jù)農(nóng)村住戶的經(jīng)濟(jì)能力來(lái)選擇，盡可能利用自然環(huán)境，采用低成本材料，實(shí)現(xiàn)綠色建筑理念。

[1]楊維，李燦，李義，等.某小型綠色建筑設(shè)計(jì)理念及應(yīng)用實(shí)踐[J].建筑科學(xué)，2014（12）：36-42.

[2] 李華國(guó)，尹宏，張常喜，等.中鋁南方總部大廈綠色建筑技術(shù)應(yīng)用分析[J].綠色建筑，2015（2）：34-36.

[3]朱夢(mèng)棋，車學(xué)婭.數(shù)值模擬技術(shù)在建筑自然通風(fēng)設(shè)計(jì)與優(yōu)化中的應(yīng)用[J].綠色建筑，2013（1）：10-13.

[4]劉勇.住宅小區(qū)綠色建筑設(shè)計(jì)運(yùn)用[J].綠色建筑，2011（4）：52-54.

[5]郭順智，陳晨，田智華，等.基于本土化、精細(xì)化、低成本的綠色建筑實(shí)踐[J].綠色建筑，2014（4）：52-55.

[6]高源，朱軼韻，劉加平，等.四川省彭州山區(qū)農(nóng)村新建民居生態(tài)再生設(shè)計(jì)研究[J].西安理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2014（1）：52-57.

TU201.5

A

1007-7359(2016)03-0248-03

10.16330/j.cnki.1007-7359.2016.03.090

四川省教育廳科研課題“被動(dòng)式綠色建筑關(guān)鍵技術(shù)在新農(nóng)村低成本住宅中的應(yīng)用研究”（16ZB0149）。

任欣（1977-），男，四川綿陽(yáng)人，畢業(yè)于西南交通大學(xué)，碩士，高級(jí)工程師。