姜運(yùn)豪

（西藏自治區(qū)建筑勘察設(shè)計(jì)院，西藏 拉薩 850000）

0 引言

拉薩市具備太陽(yáng)能、電能（水電、光電）、地?zé)崮堋⒖諝饽艿榷嗄芑パa(bǔ)的綜合能源供應(yīng)體系。在碳中和、碳達(dá)峰的大背景下，并結(jié)合能源供給情況綜合分析，拉薩市清潔能源推薦優(yōu)先采用的形式為太陽(yáng)能，充分利用和開(kāi)發(fā)太陽(yáng)能能源將成為必然趨勢(shì)。

不同地形、氣候特征、自然資源使人們選擇了不同的建筑技術(shù)方式，也由此產(chǎn)生了特色鮮明的建筑形式和風(fēng)格[1]。目前，因特殊的氣候和傳統(tǒng)居住模式等因素的影響，拉薩市在老城區(qū)及周邊地區(qū)仍有大量自建房。在建設(shè)美麗幸福新西藏的道路上，人們對(duì)居住舒適性的需求不斷增加，在住房的功能布局、建筑材料、建筑色彩、造型設(shè)計(jì)、建筑結(jié)構(gòu)等方面的設(shè)計(jì)都在結(jié)合新時(shí)代的發(fā)展而改變。在擁有大量太陽(yáng)能資源的拉薩，當(dāng)?shù)鼐用裨谛藿ㄗ越ǚ繒r(shí)，開(kāi)始有意識(shí)的通過(guò)太陽(yáng)能改善室內(nèi)熱環(huán)境，減少能源消耗，提升居住空間的舒適性。本文通過(guò)調(diào)研分析在已有自建房對(duì)太陽(yáng)能的運(yùn)用基礎(chǔ)上提出具有實(shí)際操作意義的可行性設(shè)計(jì)策略。

1 拉薩市氣候特征概述

拉薩市地處喜馬拉雅山脈北側(cè)，受下沉氣流的影響，全年多晴朗天氣，降雨稀少，冬無(wú)嚴(yán)寒，夏無(wú)酷暑，屬高原溫帶半干旱季風(fēng)氣候，處于我國(guó)建筑氣候區(qū)劃的第Ⅵ建筑氣候區(qū)，建筑熱工氣候分區(qū)的寒冷氣候區(qū)。歷史最高氣溫29.6℃，最低氣溫零下16.5℃，年平均氣溫7.4℃，氣溫年較差小而日較差大。年降水量為200~510mm，集中在6—9月份，多夜雨，稱(chēng)為雨季。太陽(yáng)輻射強(qiáng)烈，空氣稀薄，氣溫偏低，晝夜溫差較大，冬春寒冷干燥且多風(fēng)。拉薩市平均海拔3658m，位于北緯29°67′，東經(jīng)91°13′，日照時(shí)間在3000h以上，素有“日光城”的美譽(yù)。

2 拉薩市氣候設(shè)計(jì)分析

2.1 氣候控制分析

利用Climate Consultant軟件，結(jié)合西藏自治區(qū)氣象局查詢的拉薩市氣候數(shù)據(jù)，分析得到拉薩市的焓濕圖，其中設(shè)計(jì)需求值占比分別為熱舒適區(qū)域5.1%、遮陽(yáng)設(shè)計(jì)4.5%、室內(nèi)得熱24.2%、被動(dòng)式太陽(yáng)能得熱—低蓄熱25.9%、被動(dòng)式太陽(yáng)能得熱—高蓄熱26.2%、供暖，必要時(shí)加濕38.4%。模擬采用軟件默認(rèn)條件，即靜坐狀態(tài)，也由此得出拉薩市氣候調(diào)節(jié)分析，如表1所示。

由表1可以知道，拉薩市冬季時(shí)間長(zhǎng)、溫度較低，夏季時(shí)間段，溫度適宜，全年有94.9%的時(shí)間需要進(jìn)行采暖，其中傳統(tǒng)采暖的時(shí)效占42.8%，而太陽(yáng)能采暖的時(shí)效占52.1%，全年中只有5.1%的時(shí)間是舒適的?？赏ㄟ^(guò)上述數(shù)據(jù)根據(jù)有效時(shí)間比判斷各設(shè)計(jì)策略的有效性和重要性，選擇適宜的設(shè)計(jì)方法[2]。自建房作為居住用房，在考慮氣候設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分滿足防寒、保溫、防凍的要求，結(jié)合拉薩市充足的太陽(yáng)能能源，做出相應(yīng)的節(jié)能措施。因而解決室內(nèi)的熱舒適問(wèn)題需要考慮主動(dòng)式太陽(yáng)能與被動(dòng)式太陽(yáng)能相結(jié)合的設(shè)計(jì)策略。

表1 拉薩市氣候調(diào)節(jié)分析

2.2 拉薩市太陽(yáng)輻射分析

拉薩市大部分地區(qū)年日照時(shí)數(shù)大于6h的天數(shù)有250~300d，春季日照時(shí)數(shù)大于6h的天數(shù)有70~80d，夏季日照時(shí)數(shù)大于6h的天數(shù)有60~70d，秋季日照時(shí)數(shù)大于6h的天數(shù)有70~80d，冬季日照時(shí)數(shù)大于6h的天數(shù)有70d以上，就太陽(yáng)能資源穩(wěn)定度來(lái)看，拉薩市屬于穩(wěn)定狀態(tài)[3]。太陽(yáng)能是一種無(wú)污染可再生的綠色能源，拉薩市屬于太陽(yáng)能資源非常豐富的地區(qū)[4]，同時(shí)冬季時(shí)間長(zhǎng)且寒冷，應(yīng)合理利用太陽(yáng)能資源。根據(jù)《西藏自治區(qū)民用建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（DBJ 54001—2016）中太陽(yáng)輻射的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，了解一年中每月的太陽(yáng)輻射的分布狀況?？煽闯鲆荒曛性缕骄傒椛淞繌?qiáng)度呈倒“V”型折線，其中最低值分別是12月的2929W/m2和1月的3253W/m2，最大值為6月的5127W/m2，可見(jiàn)輻射強(qiáng)度較高。太陽(yáng)輻射是建筑的一個(gè)主要熱源，有效的利用太陽(yáng)能成為改善熱舒適環(huán)境的主要途徑。拉薩市自建房應(yīng)合理利用豐富的太陽(yáng)能進(jìn)行采暖，可有效的提高冬季室內(nèi)溫度，改善室內(nèi)的熱舒適度，這是該地區(qū)的能源優(yōu)勢(shì)。

3 拉薩市自建房中太陽(yáng)能運(yùn)用現(xiàn)狀

3.1 自建房基本情況

在地域特色明顯的拉薩市，受到文化信仰、氣候環(huán)境、生活習(xí)慣、材料技術(shù)等諸多因素的影響，本地居民的居住模式具有獨(dú)特的地域性。年代較久的舊式民居多為單層，基本上坐北朝南，層高較低，約為2.6m，室內(nèi)跨度小，南向開(kāi)窗大，北向不開(kāi)或開(kāi)小窗，利于室內(nèi)的保暖?？臻g布局較單一，南向?yàn)橹饕臻g，北向?yàn)檩o助空間，多呈長(zhǎng)方形或方形院落式布置。墻體和屋面多用夯土，同時(shí)建筑構(gòu)件及色彩有濃郁的藏式特色。隨著時(shí)代的發(fā)展，拉薩民居修建時(shí)也不斷的改變，年代較近的新式自建房沿用了傳統(tǒng)民居的部分優(yōu)勢(shì)，朝向不變。

開(kāi)窗方式不變，層數(shù)多為2~4層，層高增加至3.0m左右。因建筑材料和施工技術(shù)的進(jìn)步，墻體多用空心砌塊磚筑240mm，屋面現(xiàn)澆150mm的鋼筋混凝土屋面板，但基本不做保溫層?？傮w自建房的體形系數(shù)較小，均符合《西藏自治區(qū)民用建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（DBJ 54001—2016）中的建筑體形系數(shù)限值要求。在提高熱舒適性時(shí)，多考慮了太陽(yáng)房設(shè)計(jì)，即直接受益式陽(yáng)光間或附加陽(yáng)光間，不足在于窗戶氣密性較差，多數(shù)使用鋁合金單層窗導(dǎo)致熱量流失快。

3.2 實(shí)地調(diào)研分析

根據(jù)拉薩市自建房的分布情況，實(shí)地調(diào)研位置主要選擇在東郊、北郊及城中區(qū)域。為了進(jìn)一步掌握拉薩市自建房中太陽(yáng)能的運(yùn)用情況，采用實(shí)地調(diào)查測(cè)繪與發(fā)放問(wèn)卷的方式，對(duì)區(qū)域自建房現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)查。實(shí)地調(diào)查測(cè)繪是在自建房相對(duì)聚集的區(qū)域根據(jù)不同的特點(diǎn)而選取的住房了解具體的修建時(shí)間、布局、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、太陽(yáng)能使用情況等。問(wèn)卷調(diào)查方式主要分為社會(huì)調(diào)查法與抽樣訪談?wù){(diào)查法，本文采用上述兩種調(diào)查相結(jié)合的方式，對(duì)拉薩市自建房中太陽(yáng)能的運(yùn)用現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)查。調(diào)查方式與調(diào)查內(nèi)容如表2所示。

表2 拉薩市自建房中太陽(yáng)能的運(yùn)用現(xiàn)狀

通過(guò)上述的調(diào)查方式與調(diào)查內(nèi)容，分析得出的拉薩市自建房中太陽(yáng)能的運(yùn)用現(xiàn)狀如下。

抽樣選取的自建房均為2~3層的獨(dú)棟民居，家庭人員結(jié)構(gòu)多數(shù)為三代同堂，修建時(shí)間在2000—2020年期間，所有朝向均朝南向。在施工技術(shù)、建筑材料的處理方面基本沿用固有方式，墻體使用的混凝土空心砌塊作框架填充墻，但修建厚度較小，忽略內(nèi)外保溫層，造成熱損失較大。同時(shí)南向的部分窗墻比過(guò)大，氣密性差。對(duì)建筑空間構(gòu)成較為滿意，家用能源的選擇根據(jù)家庭經(jīng)濟(jì)及便利性為主導(dǎo)；居民對(duì)于太陽(yáng)能的運(yùn)用了解匱乏，多數(shù)為家中青年的介紹或鄰里的使用情況得知。

調(diào)研結(jié)果顯示，目前冬季采暖情況滿意度較高，方式大多選擇使用電能，其次是燃?xì)?、煤氣、太?yáng)能，太陽(yáng)能使用率低。中青年人群對(duì)太陽(yáng)能的認(rèn)知多為通過(guò)媒體渠道，普遍認(rèn)為拉薩適宜使用太陽(yáng)能，使用太陽(yáng)能產(chǎn)品可以節(jié)省開(kāi)支、安全環(huán)保。在家用太陽(yáng)能產(chǎn)品中使用最多的是太陽(yáng)能熱水器，近乎達(dá)到90%。但是因前期成本、推廣力度、生活習(xí)慣等因素在冬季采暖時(shí)使用太陽(yáng)能集熱器采暖的家庭較少。在家用太陽(yáng)能產(chǎn)品選擇中主要為太陽(yáng)能熱水器和太陽(yáng)房，太陽(yáng)能熱水器普遍能滿足居民的日常生活熱水需求，太陽(yáng)房主要采用被動(dòng)式太陽(yáng)房，位置主要在一層門(mén)廊或二層露臺(tái)處，構(gòu)造簡(jiǎn)易。上述調(diào)研結(jié)果說(shuō)明居住者已經(jīng)逐步有意識(shí)通過(guò)太陽(yáng)能能源來(lái)改善室內(nèi)熱舒適性，具有發(fā)展的可行性。

4 拉薩市自建房中太陽(yáng)能運(yùn)用改善措施

基于本文上述對(duì)拉薩市自建房中太陽(yáng)能的運(yùn)用現(xiàn)狀分析發(fā)現(xiàn)，該地區(qū)的現(xiàn)狀有很大的提升改善空間。

（1）空間布局中應(yīng)將對(duì)房間溫度需求高的空間如臥室、起居室等放置南向，對(duì)房間溫度需求低的空間如衛(wèi)生間、佛堂等放置北向，盡量不設(shè)置室外樓梯間。在庭院中獨(dú)立的廚房、衛(wèi)生間也應(yīng)在南向開(kāi)窗。朝向不變的情況下，宜將建筑物面寬增加，進(jìn)深減小。

（2）適宜的陽(yáng)光間既可以對(duì)房間進(jìn)行采暖，又能減少房間的熱損失。直接受益式太陽(yáng)房應(yīng)在室內(nèi)增加有效的貯熱體，在西藏被動(dòng)式直接受益太陽(yáng)房經(jīng)熱工計(jì)算確定朝南透光面積與采暖房間地板的合理比值（在西藏約為1/4），取得最適合的日光量[5]。南向集熱窗的窗墻面積比應(yīng)在50%左右。附加陽(yáng)光間的南側(cè)采用玻璃等透光材料，與使用空間的公共面增加大于20%的開(kāi)口，形成熱對(duì)流。陽(yáng)光間進(jìn)深不宜大于1.5m。陽(yáng)光間的窗戶應(yīng)有良好的密閉性能，氣密性等級(jí)宜>6級(jí)，建議優(yōu)先選擇中空玻璃窗，傳熱系數(shù)≤2.5W/（m2·K），窗內(nèi)加設(shè)加厚窗簾。

（3）該地區(qū)因晝夜溫差大，建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)有良好的保溫隔熱性能，即提高室內(nèi)環(huán)境舒適度，也是建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)。采用適宜的材料、技術(shù)和構(gòu)造，可降低建筑能耗。目前，拉薩自建房修建時(shí)應(yīng)利用建筑南向垂直的集熱蓄熱墻體或其他太陽(yáng)能集熱部件吸收穿過(guò)玻璃或其他透光材料的太陽(yáng)輻射熱。也可在外墻增加2cm保溫層，可選用擠塑聚苯板或巖棉等保溫材料，形成復(fù)合型墻體，較少熱損失。

（4）政府的大力支持是太陽(yáng)能發(fā)展的關(guān)鍵，利用政策激勵(lì)作用推動(dòng)百姓對(duì)太陽(yáng)能能源的了解。政府應(yīng)增加更多的渠道讓居民了解更多的太陽(yáng)能能源優(yōu)勢(shì)，增強(qiáng)居民的低碳減排意識(shí)。

5 結(jié)語(yǔ)

在建設(shè)新民居的過(guò)程中應(yīng)吸取舊式民居的經(jīng)驗(yàn)，尤其是利用太陽(yáng)能的經(jīng)驗(yàn)，建立被動(dòng)式太陽(yáng)房，在常規(guī)能源奇缺的西藏高原改善新式民居的人居環(huán)境[6]。可再生資源——太陽(yáng)能是最適宜拉薩的清潔能源之一，設(shè)計(jì)者應(yīng)主動(dòng)利用建筑設(shè)計(jì)的方法和手段，使建筑能夠適應(yīng)氣候，充分利用太陽(yáng)能對(duì)建筑室內(nèi)熱環(huán)境進(jìn)行調(diào)控，減少能源消耗。本文通過(guò)對(duì)實(shí)地的調(diào)研分析得出的拉薩市自建房中太陽(yáng)能的運(yùn)用改善措施，可對(duì)于今后改建或新建的自建房提供參考，保證當(dāng)?shù)啬茉催\(yùn)用的可持續(xù)發(fā)展。