绿色小住宅设计策略研究

摘 要：以夏热冬冷地区典型代表——南京市为例，从场地与气候、建筑与环境、建筑单体设计等方面探究绿色住宅设计策略，主要采取夏季通风、遮阳、隔热致凉和冬季防寒采暖策略，以此创造健康、舒适和高效的室内环境。

关键词：夏热冬冷；绿色住宅；设计策略；建筑节能

在建筑的建造及使用过程中，不仅需要消耗大量的自然资源，而且增加了环境负荷[1]。《民用建筑热工设计规范》中把我国热工设计分区为：严寒地区、寒冷地区、夏热冬冷地区、夏热冬暖地区和温暖地区[2]。本文选取夏热冬冷地区典型代表——南京市为例，探究绿色小住宅设计策略。

1 基地气候分析

该住宅基地位于江苏省南京市的一块滨河的山坡上，基地内有三棵古树，设计中均保留下来。所在地南京——属亚热带季风气候区，为典型的夏热冬冷地区。四季分明，冬冷夏热，雨水充沛，光能资源充足。年平均温度为15.7℃，最高气温43℃，最低气温-16.9℃。夏天高温炎热、冬季干旱寒冷，导致南京的建筑室内热环境状况普遍不佳。因此，该地区住宅改善室内热环境、降低建筑能耗，首先必须考虑夏季防热、遮阳、通风降温，并兼顾冬季防寒[3]。

2 设计策略分析

2.1 建筑节地与室外环境

2.1.1 场地规划与气候结合

基地夏季主导风为东南风、东风，冬季主导风向为东北风、东风。为了顺应夏季主导风向、避开冬季主导风，且顺应坡地地形，该住宅朝向选为南偏西10°（南京地区建筑适宜朝向为南偏东25°、南偏西10°）。为防止冬季冷风对建筑的影响，在建筑北面设置防风墙和种植常绿防风林。在冬天，植物可以阻挡冷风渗透，从而减少建筑热损失，同时在建筑与植被之间形成一个静风区，起到了夏季隔热的作用。建筑南侧种植落叶乔木，能达到良好的遮阳目的，并能降低环境温度。

2.1.2 建筑与环境结合

该住宅分两层，顺应高差，入口层在上层。建筑北侧用土方堆成挡风墙，防止冬季冷风侵袭，同时实现土方平衡，节约资源。基地内三棵古树均保留下来，南面的古树作为庭院景观的视觉中心，同时暗示主入口的方向；西面的古树可作为绿化遮阳；北面古树作为景观渗透的一部分，同时具备防止冷风渗透的作用。

住宅南向、东向开敞，遵循向阳原则，可争取更多的冬季日照及夏季通风。同时南向设置游泳池，在夏季利用“自然空调”，依赖水体蒸发改善住宅微气候；在建筑西向种植落叶乔木，可达到有效遮阳、防止西晒的目的。

2.2 建筑节能与能源利用

2.2.1 夏季致凉

该住宅设计主要采取被动式致凉方式。通过加强建筑通风、遮阳、构造隔热的方式实现夏季致凉，改善住宅室内热环境。

（1）自然通风

加强自然通风是被动式致凉的有效途径。设计通过控制窗洞口朝向和比例、顺应夏季主导风向形成穿堂风等方式来加强建筑内部自然通风。住宅窗洞口朝向夏季主导风向，并采用外长偏轴式立式转窗，将风引入室内。南向窗洞口尺寸为（1200mm×1800mm），开口宽度是开间宽度的2/3，经研究，此种窗洞口开窗比例室内通风效果良好[4]。住宅开窗顺应夏季主导风向，室内形成穿堂风，风流通过整个室内空间，引导室外凉爽气流覆盖室内平面。

（2）可控天窗+烟囱效应

在住宅客厅上空屋顶设置“可控天窗”和在客厅和餐厅中间加设烟囱，都能够有效调节室内的通风，改善室内热环境，实现建筑节能。

通过调节“可控天窗”开启窗户的大小、方向，以调节室内通风和采光。在客厅中设计的烟囱，将其内表面涂黑，利用热压拔风原理，在建筑上部设排风口将热空气从室内排出，而室外新鲜的冷空气从建筑底部被吸入。不仅实现了室内自然通风，还有效阻挡了热量的传递，降低了建筑墙体的传热系数，达到了节约建筑能耗的目的。

（3）可控遮阳+固定遮阳系统

在夏热冬冷地区，遮阳是达到白天少得热的有效措施。根据建筑遮阳需求程度，住宅设计主要采取的是屋顶遮阳和西向遮阳，并采用可控遮阳和固定遮阳相结合的系统，同时采用冷巷和双层屋面构造设计，有效遮阳隔热。

住宅南立面采用的“可控遮阳+双层外壁”系统是将可调节遮阳百叶与阳光房的双层外壁相结合，可随太阳高度角调节百叶的开启角度，以此实现夏季的通风及冬季对太阳能的贮存；由于夏季高温，住宅采用双层坡屋顶的构造形式，能够在屋顶上形成空气间层，从而减少太阳辐射热对建筑的影响；建筑西向遮阳一方面设计双层墙面形成冷巷，并采用浅色表墙面，加强通風，起到遮阳隔热降温的作用。另一方面采用固定遮阳格栅构架，并在构架上种植爬藤类植物，能够有效防止西晒。

2.2.2 冬季防寒

该住宅设计为了加强冬季采暖防寒，主要设计采用被动式和主动式太阳能相结合的集热方式采暖。并通过改善建筑围护结构的热工性来实现冬季的保温、节能的作用。（图2）

（1）被动式和主动式太阳能结合设计

建筑外墙在建筑围护结构中所占比例最大，而墙体传热导致的热损失占整个建筑热损失的比例也最大，因此墙体的节能十分重要。本住宅设计采用了Trombe墙、附加日光间等被动式太阳能设计。

为了使墙体起到隔热保温的作用，根据“热惯性”原理，被动式利用太阳能设计了Trombe墙。利用南向垂直集热墙吸收穿过玻璃采光面的阳光，通过传导、辐射和对流，将热量送到室内。其特点是在白天充分吸收热量，并将热传导到墙体内。因墙体热惯性好，延续时间长，热量到晚上才能传导到室内。对于朝南的卧室和客厅设置集热墙，能够起到很好的保温作用。

在住宅南侧附设生态阳光间，并设计落地双层中空玻璃窗。在冬季，阳光透过双层中空玻璃窗户照射到阳光间内，使室内气温升高，并将热量通过对流传入相邻的房间，起到冬季取暖的作用，又可以作为一个温度阻尼区，减少房间的热损失。在夏天，调节遮阳百叶和遮阳板，就可阻挡太阳的照射了。

在住宅屋顶设置太阳能采集器即是主动式太阳能的利用。这是现在住宅中很常见的方式，也是节能的有效途径。

（2）建筑围护结构的改善

窗户作为建筑围护结构热工性能较差的部分，建筑保暖时，应该着重设计。该住宅窗户采用中空双层低辐射Low-E玻璃实木窗（阳光屋、吸热墙玻璃除外）。Low-E玻璃是在普通玻璃表面镀上一层或几层金属膜或金属氧化物，从而降低玻璃的热反射率，提高玻璃的热反射性能，和普通玻璃相比，能大量减少对长波光的吸收和辐射，反射率也低，从而减少热量传递和损失[5]。

3 结 语

在人居环境和可持续城市发展的理念下，绿色生态住宅将成为未来城市住宅发展的必然趋势。在绿色住宅设计策略中，从建筑与气候、建筑与场地环境、建筑单体设计等方面探究绿色小住宅设计的节能设计策略，以此为人们创造健康、舒适的室内热环境。

参考文献

[1]《绿色建筑评价标准》（GB50378-2006）[S].北京：中国建筑工业出版社，2001：6

[2]《民用建筑热工设计规范》（GB50176-93）[S].北京中国计划出版社，1993：5

[3]《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》（JGJ134-2001）[S].北京：中国建筑工业出版社，2001：6

[4]江亿，林波荣，曾建龙，朱颖心.住宅节能[M].北京：中国建筑工业出版社，2006：186

[5]李江南.夏热冬冷地区低能耗生态小住宅探索与实践[J].建筑学报，2007（11）：18.

作者简介：潘柳（1990-），女，汉族，湖南岳阳人，大四本科在读。