邯郸地区农村住宅节能设计探讨

郝 梦

(西南交通大学建筑与设计学院，四川 成都 610097)

1 邯郸地区气候特征

邯郸地区位于河北省南端，建筑与气候条件的关系十分密切[1]，邯郸地区属于GB 50178—93建筑气候区划标准中的寒冷地区[2]，本文使用中国气象数据网1981年—2010年累年数据，从温度、湿度、日照、风环境四方面分析邯郸地区的气候特征。

1.1 温、湿度特征

根据中国气象网的数据，邯郸地区累年月平均温度、月平均最低温度、月平均最高温度见图1，累年月平均相对湿度、累年月平均降水量见图2。

由图1分析可知：邯郸地区累年月平均气温7月最高，累年月平均气温1月最低；最热月最冷月平均气温相差28.2 ℃，年较差大；各月平均最高气温和各月平均最低气温比较可以看出日较差较小；6月～8月气温高，11月～3月气温低。

由图2分析可知：年平均相对湿度53%～76%，累年月平均最高相对湿度出现在8月、最高降水量出现在8月；累年月平均最低相对湿度出现在3月，最低降水量出现在12月，1月；相对湿度高时降水量也多，相对湿度低时降水量稀少，全年干湿季分明，降水集中在夏季。

1.2 日照、风环境特征

根据中国气象数据网的数据，邯郸地区大面积日照百分率为50%，日照时数2 000 h，日照比较充足；累年年平均风速1 m/s～2 m/s、年最大风速20 m/s～25 m/s。

邯郸地区的气候特征：冬季寒冷干燥时间较长，1月平均气温大于-5 ℃；夏季较为炎热湿润；降水量集中，7月平均气温小于30 ℃；气温年较差较大，日较差小；日照较丰富；全年平均风速不大，全年最大风速略大。

2 节能设计策略

室外气候时刻影响着建筑，包括建筑物本身、建筑物室内的环境，研究室外气候与建筑之间相互影响的内在联系和提出针对建筑适应室外气候变化的设计策略和方法，可以减少建筑能源的消耗[3]。

J.Evans热舒适三角法用于分析温度变化和人体热舒适的关系，建立了室外温度变化和建筑节能设计的关系，如室内得热、建筑蓄热、自然通风、通风降温、蒸发冷却、太阳能利用等[4]。Climate Consultant(气候顾问)是建立在J.Evans热舒适三角法基础之上根据气候特征分析节能设计策略的软件，软件得出的各项节能设计策略在焓湿图中对应的区域会出现重叠的现象，对应区域包含的时长存在差异；对于每项节能设计策略的有效性评价是基于每项策略对建筑作用的有效时长占全年时长比例的大小，根据有效性评价筛选出邯郸地区最佳节能设计策略。

以下是根据Climate Consultant(气候顾问)得出的邯郸地区节能设计策略:1)在自然室温状态下，舒适区间时长占全年时长的10.9%，剩余89.1%时长需要采取设计策略改善室内热环境。2)最佳节能设计策略遮阳区域有效性9.8%、时长857 h，二级蒸发冷却降温区域有效性3.9%、时长341 h，室内得热区域有效性17.7%、时长1 551 h、被动式太阳能高热容量直接得热区域有效性7.5%、657 h，单独除湿区域有效性10.5%、时长920 h，降温除湿区域有效性12.8%、时长1 120 h，采暖增湿区域有效性40.7%、时长3 569 h。

3 节能设计具体措施

影响建筑节能性能的因素很多，包括建筑规划设计、建筑单体设计、围护结构设计、采暖设计、遮阳设计、制冷设计、采光与照明、可再生能源的利用等[5]，根据节能设计策略提出适用于邯郸地区农村住宅节能设计的具体措施，以下主要从规划设计、单体设计、围护结构、遮阳设计、太阳能利用五方面给出具体的节能设计措施。

3.1 规划设计

1)设置季节性阳光房、封闭式庭院、开敞式庭院、走廊等室外防风空间，如图3所示。

2)在被动式太阳能窗户前面不应种植树木(针叶树或落叶树)，若要种植树木，树木与住宅纵向的角度要超过45°，见图4。

3.2 单体设计

1)控制住宅的体型系数，合理组织平面布局、朝向，使得冬季时阳光可以照进具有特定功能的主要日间使用空间，见图5。

2)窗户处最好面向夏季盛行的微风和设置适当的遮阳可以使住宅中保持良好的自然通风减少空调的使用时间和频率，见图6。

3.3 围护结构

1)住宅的西向、北向、东向窗户使用传热系数低的双层高性能Low-E玻璃，南向的窗户使用普通双层透明玻璃以便于获得太阳能，如图7所示。

2)窗户内使用隔热效果好的百叶窗、厚重的窗帘，可操作的百叶窗可以减少冬季夜间房间内的热量损失，如图8所示。

3)房间内部表面墙体使用高热容量的材料存储冬季太阳能热量和夏季夜晚“冷却”，如图9所示。

4)冬季住宅缝隙处需注意密封，尽量减少冷风渗透和阻挡室外气流进入室内，如图10所示的围护结构部位尤其重要。

5)在隔热良好的天花板上面设置屋顶倾斜角度较大的通风阁楼，这种构造不仅在夏季有助于隔热和通风、在寒冷的天气时也有助于住宅的保温，如图11所示。

6)住宅通过围护结构与室外进行热量传递，墙体采取保温措施，可以降低墙体的传热系数、保持室内温度较为稳定，增加室内热环境的舒适度。

3.4 遮阳设计

如图12所示提供了三种窗户遮阳的方式：悬挑延伸的遮阳篷、悬挑的屋顶、可操作的遮阳篷，遮阳篷的长度和房顶的悬挑的长度依据邯郸地区的纬度设计，天气炎热时有利于减少空调使用时间。

其他方面：使用高效的采暖、制冷设备；根据不同的活动状态调整室内舒适温控器设定值以减少空调能耗；对于被动式太阳能采暖工作，住宅南向大部分玻璃区域最大限度地利用冬季阳光照射，但夏季设计遮阳时需要充分遮挡。

4 结语

本文以邯郸地区农村住宅为研究对象，以邯郸地区的气候特征为研究基础，考虑建筑室内热环境和建筑能耗，借助Climate Consultant(气候顾问)软件得出节能设计策略和具体的节能设计措施，为邯郸地区农村住宅的建筑节能工作提供了一定的理论依据和实践参考，能够改善农村住宅的居住环境，对建筑节能的发展有一定的促进作用，符合国家建设资源节约型社会的要求。