淺談節(jié)能住宅設(shè)計中對可再生能源—風(fēng)能的利用

曲曉嵐

（寧波大學(xué)建筑設(shè)計研究院有限公司，浙江 寧波 315211）

隨著社會的發(fā)展，人口的劇增及人們對高品質(zhì)生活質(zhì)量的不斷追求，建筑給我們賴以生存的地球環(huán)境及資源帶來了沉重的負(fù)擔(dān)。而我國正處在城鎮(zhèn)化快速發(fā)展階段，大量新建的低比例節(jié)能住宅已成了現(xiàn)階段急需解決的問題。大力推廣節(jié)能住宅的設(shè)計與建設(shè)已成為我國的基本國策。

對于節(jié)能住宅的設(shè)計而言，對可再生能源—自然能源的利用可謂是最具意義的。其優(yōu)越的節(jié)能減排效果，使建筑最大限度地避免了對地球環(huán)境的破壞。根據(jù)我國的氣候特征及住宅的特性，住宅建筑可以在風(fēng)能、太陽能、地?zé)崮艿瓤稍偕茉捶矫婕右岳谩Ｆ渲?，對風(fēng)能及太陽能的利用是其中非常重要的一環(huán)。

隨著社會、科技的進(jìn)步，人類對自然能源的利用技術(shù)日益成熟，現(xiàn)代科技不僅能把風(fēng)能轉(zhuǎn)換電能、空氣壓縮能，還實(shí)現(xiàn)直接轉(zhuǎn)換為熱能，高效利用應(yīng)用于日常生活中?？諝饽軣崴a(chǎn)生設(shè)備，因其只需要相當(dāng)于電熱水器的1/4、燃?xì)鉄崴鞯?/3的使用成本的優(yōu)越性令其迅速占領(lǐng)了熱水器市場。相當(dāng)于1/5電熱水器、1/6煤氣熱水器、2/3普通太陽能熱水器的耗能，令空氣能熱水器對環(huán)保事業(yè)做出了巨大的貢獻(xiàn)。由于它的能效比與空氣源的溫度有關(guān)，應(yīng)因地制宜的分析場地的自然環(huán)境情況做出選擇，以發(fā)揮其最大效益，這是設(shè)計時需要考慮的要點(diǎn)。

作為自古以來傳統(tǒng)民居設(shè)計的重點(diǎn)——自然通風(fēng)設(shè)計，現(xiàn)代社會的高科技又賦予它新的設(shè)計理念。自然通風(fēng)的目的是在夏季夜晚和過度季節(jié)等室外溫度宜人的條件下，通過各種技術(shù)措施將自然風(fēng)引入室內(nèi)，并組織好室內(nèi)空氣的流通，為室內(nèi)提供溫、濕度適宜的舒適環(huán)境，并為居住空間提供高質(zhì)量的新鮮空氣，保證居住者的身體健康。其設(shè)計手法多種多樣，以下將具體分析各種技術(shù)措施的節(jié)能效果及設(shè)計的注意點(diǎn)。

1 加強(qiáng)室內(nèi)各室通風(fēng)效果的措施

住宅的平面布置對通風(fēng)路徑影響重大?？v觀我國各民族的傳統(tǒng)民居，穿堂風(fēng)的設(shè)計是獲得舒適的室內(nèi)風(fēng)環(huán)境的重要手段。計算機(jī)模擬顯示，客廳、餐廳、廚房等共用空間的南北貫通設(shè)計，各居室、書房等私密性用房出入口的對稱布置，利用交通面積形成有效通風(fēng)槽等設(shè)計手法，是組織穿堂風(fēng)的有效手段，對改善自然通風(fēng)效果明顯[1]。另外，據(jù)研究室內(nèi)每小時的換氣次數(shù)是隨著房間維護(hù)結(jié)構(gòu)開放程度的增大而增大的。設(shè)計可通過門下留縫、門上設(shè)楣窗、可移動內(nèi)墻等逐漸加大通風(fēng)口面積的手段來加減小通風(fēng)阻礙，加強(qiáng)各居室的通風(fēng)效果。

通風(fēng)路徑的確保在住宅設(shè)計中是實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)的基礎(chǔ)。盡量減小通風(fēng)阻礙以獲取良好自然通風(fēng)效果的手法，常常會與居住建筑的平面使用功能、私密性設(shè)計產(chǎn)生矛盾，如何協(xié)調(diào)、平衡它們之間的關(guān)系進(jìn)行設(shè)計，是實(shí)現(xiàn)健康舒適居住空間的設(shè)計要點(diǎn)。

2 直接獲取自然風(fēng)的技術(shù)措施

根據(jù)場地風(fēng)環(huán)境情況，合理布局平面，根據(jù)夏季及過度季節(jié)的主導(dǎo)風(fēng)向，調(diào)整建筑物的朝向，使開口位置盡可能的直接撲捉到自然風(fēng)。模擬證明，建筑物在與主導(dǎo)風(fēng)向有一定角度時，建筑迎風(fēng)與背風(fēng)面的風(fēng)壓壓差會增大，室內(nèi)的自然通風(fēng)效果就越好[2]。由于每個場地的地貌、周圍環(huán)境不同，使每個項(xiàng)目的建筑所處的室外風(fēng)環(huán)境差異巨大。設(shè)計切忌生搬硬套，一定要因地制宜的仔細(xì)分析所處場地的風(fēng)環(huán)境狀況，運(yùn)用計算機(jī)模擬配合設(shè)計，確定最優(yōu)自然通風(fēng)的朝向與建筑群體的排布形式是設(shè)計的要點(diǎn)。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，在室內(nèi)各居室通風(fēng)良好的條件下，此項(xiàng)技術(shù)措施將可能給節(jié)能設(shè)計帶來10%左右的貢獻(xiàn)預(yù)期。

3 間接獲取自然風(fēng)的技術(shù)措施

研究表明，垂直導(dǎo)風(fēng)板的設(shè)置，可以將平行建筑物窗面的氣流引入室內(nèi)，加強(qiáng)通風(fēng)效果。如圖1所示：

圖1

設(shè)計可采取結(jié)合立面設(shè)置導(dǎo)風(fēng)墻、利用平開門、窗扇做導(dǎo)風(fēng)板的形式進(jìn)行設(shè)計。在別墅設(shè)計中還可以結(jié)合景觀設(shè)計設(shè)置合適的植栽起到誘導(dǎo)風(fēng)向，將自然風(fēng)引入室內(nèi)加強(qiáng)自然通風(fēng)效果的作用。導(dǎo)風(fēng)板設(shè)置的位置及其與風(fēng)向的夾角與引入室內(nèi)的風(fēng)量有著直接的關(guān)系[3]，設(shè)計時結(jié)合場地風(fēng)環(huán)境的實(shí)際情況，利用計算機(jī)模擬配合設(shè)計的手段來確定最佳自然通風(fēng)效果的方案。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，在室內(nèi)各居室通風(fēng)良好的條件下，此項(xiàng)技術(shù)措施將可能給節(jié)能設(shè)計再帶來10%左右的貢獻(xiàn)預(yù)期。

4 利用坡屋面加強(qiáng)通風(fēng)的技術(shù)措施

在別墅設(shè)計中，還可以在坡屋頂設(shè)置天窗，利用外墻面與坡屋頂?shù)娘L(fēng)壓差，形成對流加強(qiáng)自然通風(fēng)效果。如圖2所示。

圖2

坡屋頂?shù)钠露扰c風(fēng)壓大小有關(guān)，當(dāng)坡屋面的坡度小于19°時，坡屋頂?shù)娘L(fēng)壓就會變?yōu)樨?fù)值，可組織由外窗流入天窗流出氣流，進(jìn)而加強(qiáng)自然通風(fēng)效果。設(shè)計的關(guān)鍵點(diǎn)是合理坡度的坡屋頂?shù)拇_定。本項(xiàng)技術(shù)雖然自身節(jié)能效果不是很明顯，但結(jié)合利用溫差加強(qiáng)自然通風(fēng)效果措施后，會使節(jié)能效果顯著提高。

5 溫差加強(qiáng)自然通風(fēng)的技術(shù)措施

眾所周知，氣流都是由低溫向高溫方向流動的。利用這一原理，在別墅設(shè)計中，可利用室內(nèi)外溫差組織氣流，形成良好的自然通風(fēng)效果。我們可在屋頂設(shè)置天窗，在太陽輻射下，天窗頂部空氣的溫度就會升高，而在建筑室內(nèi)，陰涼的環(huán)境使得空氣室內(nèi)溫度低于室外溫度。它們之間的溫差，即使是在無風(fēng)的條件下，也會形成由下向上的氣流，加強(qiáng)了自然通風(fēng)效果。結(jié)合適宜坡度的坡屋面設(shè)計，其在室內(nèi)各居室通風(fēng)良好的條件下，將可能給節(jié)能設(shè)計帶來10%左右的貢獻(xiàn)預(yù)期。

6 結(jié)論

綜合采用了以上各項(xiàng)技術(shù)措施的，一個成功優(yōu)秀的設(shè)計將在不增加建筑成本的條件下，其創(chuàng)造的具有良好風(fēng)環(huán)境的居住空間，能最大限度的利用自然能源中的風(fēng)能，以改善建筑物室內(nèi)通風(fēng)效果，達(dá)成會減少空調(diào)負(fù)荷的30%預(yù)期。

[1]郭飛，王時原.上海高層住宅自然通風(fēng)節(jié)能設(shè)計研究[R].建筑學(xué)報，2008-11:46-49.

[2]陳念祖，江哲鈱，周伯丞，林沂品，陳正玲.垂直導(dǎo)風(fēng)板對室內(nèi)自然通風(fēng)效果影響之研究.中華民國建筑學(xué)會第十七屆第二次建筑研究成果[C].發(fā)表會論文集，2005-11-26.

[3]陳璐璐，王怡.建筑朝向?qū)ψ匀煌L(fēng)的分析[M].山西建筑，2009，35（27）: 30-31.