对现代住宅设计理念和发展趋势的初探

2018-04-03 03:31:20
山东农业工程学院学报 2018年4期
关键词:住宅区舒适性住宅

(合肥学院 安徽 合肥 230601)

本文始终把握现代住宅设计的健康性、适应性和可持续性三大需求特征,针对现阶段我国住宅设计中尚存的“设计手法单一、相似;理念与实际相脱离;空间设计不合理”等问题,以建筑设计视角引入当前国内、外普遍倡导和遵循的“生态气候学”设计理念,立足整体、合理规划、多要素综合,在充分考虑住宅形式、功能、美观性和舒适性需求基础上,提升现代住宅的宜居性、生态性、人文性、多样性与节能性水平。

1.生态气候学设计理念简述

“生态气候学”是建筑学领域内的一大基本理论,它是指基于自然环境层面,在建筑生命周期内消耗最少的地球能源和资源,制造最少的建筑废弃物,以“环保、绿色、节能”等基本原则,追求“天·地·人”和谐共生的一种现代住宅设计理念[1]。

工业革命催生了技术的全新变革,但也由此引发了一系列社会发展问题,实践证明,传统的设计方式和理念已难以为继,必须努力寻找一条经济、人口、资源和生态相互协调的可持续设计之路。在此背景下,生态设计学理念应时而生。这一“生态”设计思想的核心是以人为本,且以保护和充分利用自然资源环境、尊重自然、社会与人类发展规律为前提,通过调整设计形态、思维、方式与行为,满足自然与人类可持续的良性生态循环诉求,确保住宅宜居、安全、舒适、节能及美观[2]。

2.生态气候学理念在现代住宅设计中的应用

基于生态气候学理论的现代住宅设计,即在建筑住宅设计中充分考虑并利用当地气候自然环境,构建具有生态气候学理念的设计体系。设计过程应注重住宅内部微气候环境的舒适性与适应性;同时,在住宅长期使用过程中节能降耗,降低成本,增加社会及经济效益。

我国国土面积广阔,不同区域气候地理差异较大,导致在住宅设计中应坚持适宜性原则:

(1)如华南地区的住宅设计,因太阳直射角高,因此在住宅设计、布置时,要通风、除湿和防晒。

(2)云贵地区日照时间长,昼夜温差大,空气稀薄,含氧量较少。因此,在住宅设计中,要注意通风换气。

(3)北方地区因日照角低,纬度高,冬季气候寒冷。在住宅设计时,要注意密闭性和住宅保温。

从上几个区域可以看出,基于“生态气候学”的住宅设计理念要结合具体气候形态特征,通过围护界面形体、隔热措施和材料选择、细部处理等,对住宅结构室内温度进行控制,提高住宅舒适性与宜居性。

2.1 住宅建筑形体设计

建筑形体设计需要关注当地气候对住宅表面形体产生的影响。一般对于同等体系的住宅空间而言,因住宅表面形体设计差异,可产生大约25%-100%的热损耗;住宅形体表面越紧凑,其与外界接触面越小,热损耗就越低。因此,对于对散热性要求较高的湿热区域住宅而言,在设计时建筑形体不宜过于紧凑,而且要适当加大整个住宅结构表面的面积。

对于冬季寒冷、采暖期较长的北方地区而言,在住宅设计时,要更加紧凑地处理住宅形体结构,避免采用通透和松散的结构设计方式,从而减少住宅区外墙暴露的面积。

此外,还要在住宅中央内部布置壁炉和热水间,尽可能减少热损失,提升住宅内部居住舒适性。

2.2 住宅温度缓冲区设计

在住宅设计时,合理配置温度缓冲区,能够有效限制住宅热传导。

(1)一般在现代住宅中,温度缓冲区主要是指半封闭阳台、杂物间和储藏室等,可将其视为整个住宅的第二次围护面和温度波动房间,以此用来调节住宅内部空间的微气候和应对室外温度的巨大变化;同时,也可通过合理设置温度缓冲区,加强内部住居空间散热。当不需要消耗过多能源时,即可利用温度缓冲区为人们提供舒适的居住环境。

(2)现代住宅中的温度缓冲区类型还包括车库、衣帽间和交通竖井等,将其配置在住宅区东、西两侧,可解决东西向的日晒问题;而将其布置于住宅北面,能够防止住宅北侧冷空气渗透。

(3)对于由玻璃围合而成的玻璃阳台及温室等温度缓冲区而言,通常将其配置在住宅房屋南侧,以在冬季接收强烈的太阳辐射,存储自然光照热量,从而起到调节室内温度的作用,减少人工采暖的巨大能源消耗,达到节能环保的效果。

2.3 住宅的外围护结构设计

(1)普通玻璃具有很强的传热性,如果室内、外温差达200℃,则单层普通玻璃窗内表面温度只有5℃;但对于双层玻璃而言,其内表面温度可达10℃。这种“冷界面”现象主要由玻璃热传导作用所致。

(2)故在对北方寒冷地区的住宅进行设计时,一般房屋朝向为南北向,北侧只开小窗,南侧通过玻璃围合成一定的温室空间,到了冬季即可储存光照带来的巨大热量,改善室内温度指标。

(3)住宅平面设计为小进深的长条空间,即可保证太阳直射到住宅内部,提高舒适性。

2.4 住宅遮阳系统设计

(1)如果是夏季温度过高的亚热带地区,为了避免过多太阳热量直射入住宅内部,在住宅设计时,必须配置一定的遮掩系统。一般对于太阳入射角较高的区域,可采取顶部遮阳措施安装水平遮阳装置;相反,对于太阳入射角度较低的地区,在住宅遮阳系统设计时,要采用竖向结构或竖向与水平相结合的遮阳系统。

(2)在冬季寒冷期较长的区域,住宅南向区设计应尽可能开敞。为了获得更多热量,宜配置玻璃窗。

(3)在夏季防热设计时,要在住宅区增设遮阳百叶。

2.5 住宅通风设计

风是现代住宅气候学设计中最为特殊的因素之一。不同区域,不同形式的住宅结构都可通过灵活设计,合理利用风这一气候要素。湿热或干热区域,在住宅设计时,首先需要考虑的问题就是室外空气是否可引入室内,如何让室内空气保持流动,提高室内舒适性。因此,寒冷地区在住宅设计中,要适当对风速进行限制,减少住宅室外涡流状空气的流动,防止冷空气穿入室内。

故在住宅通风方式选择方面,应注意以下几点:

(1)采用风压通风方式进行通风。尤其是在对需要自然通风的区域进行住宅通风设计时,要将住宅朝向设计为面向当地年主导风向,并适当增加该住宅建筑结构背风面和迎风面中的开口,基于较高的风压力差,提升住宅区室内、外通风效率。

(2)采用热压通风方式进行通风设计。当住宅区室外无风或风速很小时,住宅结构受周围相关建筑物遮挡或受整个住宅区域约束,在此条件下难以通利用自然条件通风。因此,在住宅通风设计时,可采用热压通风方式发挥其烟囱效应,以起到降低室内温度的效果。

(3)采用捕风器进行通风设计。当住宅区的窗户被上风向附属建筑物阻挡通风条件不佳或无法进行自然通风时,在住宅通风设计时,可将捕风器设置于住宅屋顶,以此使住宅区顶部的冷空气通过捕风器导入室内。

2.6 住宅的热惰性控制

基于气候设计学理念进行现代住宅设计时,要加强对住宅区进行热惰性控制,通过控制住宅墙体、外墙配置和地面材料合理选择及加强空气流动、完善住宅结构体等,提高住宅舒适性与安全性。

(1)在冬季白天强烈的自然光照射下,对于具有良好隔热性及大面积朝南玻璃的住宅结构而言,其要比人工采暖获得的热量更多。所以,在住宅墙体结构设计时,若室外墙体设计过薄,室内热能就会显著增多,此时不仅会导致住宅区室内居住舒适性大大降低,更会导致大量自然光照热能被散失。如果在住宅设计时,外部墙体设计厚度较大,则过多的自然热能将会被大量储存于墙体材料中。

(2)在内部地面结构设计选材时,可尽量选择类似于陶瓷地砖或土砖等深色厚重的材料。当自然光线透过住宅中的玻璃射到地面时,这些材料将会存储大量热能,白天进行加热,晚上则散发大量储存的热能。故增设护窗板及选择适宜的材料进行住宅设计,可增强住宅区室内保温效果。

(3)对于我国冬季寒冷时间较少的区域而言,在住宅保温系统设计时,可增设外墙保温系统,调节与储存自然光照热量,减少能源浪费与消耗。

(4)在冬季较为温暖的区域进行住宅设计时,可通过在外墙中覆盖适宜当地气候特征的绿色植物即可减少热能存储与集聚,以此达到调节气温的目的。

总之,热惰性较强的住宅结构对室外温度变化不太敏感。在对不同地区的住宅进行设计时,要结合地区气候环境特征,通过保温与降温措施,合理调节室内、外温度,使建筑物在冬季蓄热夏季散热,提高舒适性。

3.现代住宅设计的发展趋势展望

21世纪以来,我国大陆的住宅设计业进入了一个全新的鼎盛时期。但在住宅设计理念方面,跟风、同质、媚俗与抄袭和追求时尚等急功近利的设计理念,使我国住宅设计事业一度陷入发展瓶颈期。显然,以不合理的结构与追求视觉冲击效果和短暂印象为基础的传统病态设计美学思想,已严重影响到住宅设计理论发展。故传统以安全、耐久、适用为主导的实用设计思想、理念已无法满足人们对现代住宅设计的舒适性、生态性、人文性与多样性需求。作为住宅设计工作者,与时俱进,积极调整设计思路,革新设计理念,以“适应市场但不能一味迎合市场”的基本设计原则进行住宅设计已势在必行。应该始终坚信,随着中国建筑业的快速繁荣及我国居民对住宅设计的质量和舒适性要求都在不断提高的总体趋势下,我国现代住宅设计业将会迎来新的繁荣期。

4.结语

综上所言,本文以生态气候学理论为基础,引入生态气候学设计理念对现代住宅进行了设计分析。结果表明,基于生态气候学设计理念进行现代住宅设计,可满足人类对住宅舒适性和环保、节能及安全性需求,不仅能够增强住宅结构的美观性,而且可使住宅更加适宜、宜居及生态,有效实现了现代住宅小区的生态化建设。

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