夏热冬冷地区绿色住宅设计浅析

摘 要：夏热冬冷地区因气候环境和经济发展等原因，使得该地区能耗居于全国首位，作者通过对建筑设计过程的分析融入绿色节能设计理念，从场地设计，单体设计，新技术利用等方面对夏热冬冷地区绿色住宅设计进行了初步探索。

关键词：夏热冬冷;住宅设计;新能源利用;绿色建筑

自工业革命以来，工业化大生产替代了原始的手工业，为现代社会的物质进步提供了基础，使得现代社会的产业、科技飞速发展。但在科学技术不断进步的同时，对全球的环境也造成了空前的破坏。能源危机，温室效应，酸雨，臭氧层破坏等引起的环境问题已经严重威胁到人类生存和文明的发展，在这样的背景下绿色、低碳、可持续发展等概念被不断提出。建筑作为全球总能耗中的耗能大头，降低建筑能耗，研究并推广节能建筑就变得尤为重要。

我国地处亚洲东部，绝大部分地区属于北温带，所以我国大部分地区都处于夏热冬冷地区，涉及16个省、市、自治区，面积达180万平方公里，人口占全国人口的三分之一，同时是我国经济政治地位极其重要的地区。

夏热冬冷地区夏季炎热，冬季寒冷，夏季室外空气温度大于35℃的天数约10～40天，最高温达40℃以上。冬季日平均温度在5℃以下的天数约20～80天。一般居住建筑无供暖设施，室内温度低、舒适度差。近年来随着经济水平的进步，居民擅自安装制冷制热设备，导致该地区的耗能增长剧烈。如何改变该地区现状，提高建筑的节能措施变得尤为重要。本文将从夏热冬冷地区气候环境和建筑设计角度出发，浅析该地区绿色住宅建筑的设计思路。

1、夏热冬冷地区热环境分析分析与节能建筑主要控制策略：

夏季：气候特点是炎热多雨，阳光辐射强，但由于阴雨天气较多，太阳能的利用并不完全。建筑主要控制策略以降温隔热为主，辅助以太阳能发电的利用。包括场地选择，环境绿化设计，建筑单体体型设计，保证自然通风，建筑遮阳隔热措施，以及其他新型能源的利用。

冬季：天气阴冷潮湿，并且不属于冬季采暖地区，室内热环境很差，建筑主要控制策略要着重考虑建筑物的保温，和最大程度利用太阳能等新能源。包括控制建筑体型，争取良好朝向，选取合适场地，和一定的现代环保技术等。但因部分与夏季隔热遮阳措施相反，所以在设计时要着重协调好与夏季遮阳之间的关系。

2、夏热冬冷地区绿色建筑设计思路：

绿色建筑的设计思路建立在一般建筑的方案设计思路之上，但在方案设计的每一个步骤中都包含绿色设计的思想与方法。

2.1基地选择、环境布局

场地规划方面主要包括：场地地形，场地绿化，场地水体，场地风环境等，通过合理的场地环境要素设计，达到对建筑内部环境的控制，使得建筑内部环境舒适健康。

2.1.1场地地形

对于平坦地形，整个场地的自然环境相似，场地规划可以不考虑地形因素对建筑的影响。对于斜坡或是凹地，不同的地理环境是大不相同的。场地会影响建筑的微气候。如在斜坡和低洼地带，在气温方面，不同的区域会产生不同层次的空气温度和气流，较凉爽的空气易向低洼地带或斜坡聚集。在风速方面，斜坡迎风面空气速度会增加，风速在山脊处达到最大，而在背风处气流速度相对来说较小;在太阳辐射方面，冬季太阳对南坡的照射最为直接，因而南向获得的太阳辐射最多，而北坡获得的辐射相对最小。

2.1.2场地绿化

从绿色建筑的角度看来，植物和植被不仅起美学和心理学上的效应，合理的场地绿化也可以改善建筑周围微气候，减少建筑能耗，改善室内环境。

冬天，植物通过阻挡冷风入侵减少了冷风渗透热损失，而且在建筑与植被之间形成了一个静风区，同样起到了夏季隔热作用。夏天，植物在地面和建筑物上的投影，减少了太阳对建筑的直接辐射;植物蒸腾作用不仅降低了植物自身的温度，也使植物周围的气温降低。落叶植物，夏季枝叶繁茂可以阻挡太阳辐射，冬季光秃的树干可让阳光通行无阻。屋顶花园也是绿色植物在建筑中应用的一种方式，它对环境的变化起着良好的调节作用，与覆土建筑的效果类似，对室内热环境进行调控，有很高的生态价值。

2.1.3场地水体

水具有良好的蓄热能力，白天，水体能够通过蒸发降低周围空气的温度，夜晚则会向周围环境释放较多热量。这个特点可以对冷热环境的变化起到缓冲作用。同时如水源热泵等新型温度调节装置也可以依靠水体进行工作。对于场地中的水体，我们更应该关注的是水体与场地原有生态系统之间的联系，并且尽量把水体营造成一个小的健康的生态系统。

2.1.4风的利用

风的利用主要包括两方面：阻挡冬季寒风，组织夏季通风。房屋室内损失的全部热量中，有三分之一是由寒风渗透引起的，寒风渗透与风速的平方大致成正比，因此风速与建筑热量损耗有密切关系。

阻挡冬季寒风的主要措施是设置防风屏障，包括防风墙，防风林等。对于独立建筑，在朝向上让房屋纵轴线垂直于建筑所在地区夏季主导风向。对于建筑群体，则要兼顾单体通风与群体通风。从通风角度，建筑群应采用行列式和自由式。在立体布置方面，宜采取“南低北高”的处理方式，这样能屏挡冬季北向来风，还形成了面对夏季南风的开口状态。

2.2单体设计

2.2.1体型及平面设计：

体型方面，通过控制建筑体型可以达到控制建筑热损耗，从而降低建筑整体能耗。体型较小的建筑在热损耗方面节能会相对较好。

平面布局方面，几乎在所有的自然环境下，南向均为最佳朝向。在建筑设计中应按照空间对热舒适的不同需要而合理分区。将对热舒适质量要求较低的空间，放置在建筑的北侧或西北侧，对于热舒适质量要求较高的空间，充分利用南向空间。

中庭设计，中庭的形状和构造决定了它具温室效应和烟囱效应，中庭拥有较大的空间，利于采光和通风，并且能够容纳植物和水体，由此成为一个微型的生态环境，中庭在植物，水体和阳光的共同作用下，形成了建筑内部的微气候。通过温室效应和烟囱效应等措施的调节，当这个微气候接近或满足人体的舒适感受时，我们就成功建造了一个低能耗的生态空间。

2.2.2建筑围护结构和材料的选择：

墙面节能，增加墙体厚度或在墙体内外加保温材料可以提高建筑的保温隔热性能，经研究得知，两层墙体之间设约50mm厚的空气层可以减少热量传递，但应注意保温材料的防潮问题。

屋面节能，平屋顶直接受阳光照射，是建筑中受气候变化影响最为激烈的地方。因此屋面节能十分重要。屋面保温层不宜选用容重较大、热导率较高的保温材料，以防止屋面重量、厚度过大;屋面材料不宜选用吸水率较大的保温材料，以防止屋面湿作业时，保温层大量吸水，降低了保温效果。

2.2.3遮阳设计：

从建筑各个表面，从全年的太阳辐射总量来看，对遮阳的需求程度的建筑界面方位排序依次为：水平屋顶、西向、西南向、东向、东南向、南向、西北向、东北向、北向。可采用固定遮阳也可采用可控遮阳。

3、新能源和新技术的应用

今年来新能源的利用成为绿色建筑重要的技术支持部分，包括太阳能，风能，生物能，地热能，水能等。对于夏热冬冷地区，主要以太阳能，地热能的利用为主。

3.1太阳能的利用

建筑中太阳能的利用方式，可以分为直接利用(被动式太阳能利用)和间接利用(主动式太阳能利用)两种。被动式太阳能包括建筑对阳光的直接采集利用，如南向(向阳面)应有足够的开敞程度，使尽量多的室内空间有好的朝向;集热墙的利用，附加阳光间的利用等。主动式太阳能的利用包括，太阳能热水应用系统;太阳能热空气采集系统;太阳能光伏发电系统等。

3.2地源热能利用

地源热泵，是利用土壤、地下水、地表水、海水等天然能源作为冬季热源和夏季冷源然，再由热泵机组向建筑物供热供冷的系统。地源热泵是一种清洁能源，可减少城市大气污染，缓解热岛效应。由于地源热泵系统的换热器埋于地下，可以保证运行50 年，期间不需任何维护，因此安装后可以节省大笔维护费用。

结语

新技术的不断发展与创新推动绿色建筑技术不断进步。对于夏热冬冷地区的气候特点而言，主要解决的就是冬季保温和夏季致凉的问题。维护结构选择，自然通风，遮阳等是比较经济和适用的节能技术策略，同时充分设计和利用周边场地环境，合理进行绿化组织和引导外界通风，使得建筑与环境之间进行互动，更提高了绿色住宅的环境标准。再加上新型能源和新技术的应用，通过合理的绿色建筑设计方法。力求用最经济合理的节能策略解决夏热冬冷地区建筑节能，不断创新，为全球的节能事业尽到一份责任。

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