不同地区和特殊条件下的住宅设计

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1、第五章 不同地区和特殊条件下的住宅设计可持续建筑设计只有在恰当的气候条件下才能取得 成功。那何谓“恰当的气候条件” ？才会和建筑师产生关系。因素?温度 风 太阳能1 温度建筑的热损耗很大程度上取决于？室外温度。从这个角度讲，传送过程中热量的损失受到三个同 等重要的因素影响传热表面 隔热性能设计（紧凑性） 构造（隔热性）室内外温差无法改变的当地气候特征2 风当地的气候条件的重要性超过所有的地形，建筑 形体或者建筑间的位置关系。决定着缝隙空间的风力情况及外部空间的舒适性。3 太阳能对于节能建筑来说，太阳辐射是最重要的气候 因素。这个设计概念被简称为“太阳能建筑”。(a)(b)更3-162顺应自然地

2、貌的民 居建筑a)黔南干栏式民居；(b)浙江 山村民居(a)图3-163保护自然地貌的建筑设计(a)美国喊斯康星州某度假别墅，(b)美国俄勒冈州某度假别墅严寒和寒冷的住宅设计不同地区的气候特征表现住宅建筑设计原则： 规划布局 住宅节能设计 冬季保温设计 住宅套形设计 长左7区合肥寒冷地囱 j利旧_Zlri严寒地区的气候特征表现在：冬季漫长而严寒，夏季短促 而凉爽，气候的年较差很大，冰冻期长，冻土深，积雪厚。 雨量多集中在夏季。太阳辐射量大，日照丰富。冬季大风 较多。我国东北部属严寒区气候寒冷地区的气候特征表现在：冬季较长，寒冷干燥，夏季 炎热湿润，降水相对集中，春秋季短促，气温变化剧烈， 且气

3、温的年较差很大，春季少雨雪，多大风和风沙。夏季寒冷地区气候。多雷暴和冰雹。日用比较丰富。我国华北、西北大部分属我国严寒和寒冷地区城市住宅应按釆暖居住建筑进行设计。所谓采暖即是通过各种不同方式提供热能，使室内空间能满足人们的热舒适环 境要求。节能型住宅的设计应重点突出如下几个方面规划布局住宅节能设计集中式供暖对住宅设计的影响小区规划总平面S严寒和寒冷地区的住栋设计要点1改进住栋规划布局从建设选址，群体组合、建筑朝向、体型、间距、冬季主导风向等封面综合考虑。图3-142 防卫冬季恶劣 气候采取“防护单元”组 织的规划布局形式（俄罗 斯新西伯利亚市北一小区） 1-9层住宅；2-16层住宅$3-幼托；

4、4-中、小学校$5-小区中心避免季风干扰西北风(1)利用建筑紧凑布局，使建筑间距控制在1： 2 范围之内，充分发挥“风影效应”，较后排 建筑免受寒风侵袭。图紧凑布局具有良好的防风作用避免季风干扰建筑形空対气党的彫驹避免季风干扰人射角=0入射角=4笄人射角=6(r(2)从避免冬季季 风对建筑组群 的侵袭考虑时、 应减少季风主 导风向与建筑 物长边的入射 角度。(3)利用建筑合理形态，形成优化的微气候的 良好界面，避风节能。选择适宜的住宅建筑形态，形成对季风的屏障。该建筑物长度越 长，高度越南，深度越小其背风面产生的祸流区越大，流 场越紊乱，对减小风速和风压有利。1！ 3.17 23建筑形空対气党

5、的彫驹2、提高住栋的节能设计建筑节能的基本原理就是尽量多利用太阳辐射热和建筑内部产热，同时适当减少建筑物向外热量的耗失，以求降低采暖供热的能源消耗。节能型住宅是指釆用综合节能设计和应用综合痂比我 :降從50 %, 与环境质量满足不断增长的现代生O住宅节能设计寒冷地区新建采暖居住建筑都应该建成节能型住宅。 若从建筑物节能角度考虑节能设计，应在控制住宅 体型系数；扩大南向得热面的面积；重视窗户节能； 选择优化的新型节能围护体系；加强冷桥节点保温 技术措施；加强住栋公共空间的防寒保温；以及合 理组织套内空间等诸方面加强综合节能设计。控制住宅的体型系数多层和高层住宅建铁晁热指标成休张累数的变化（北京地

6、区0- 240.20-320.366400- 440.460 560.26 CL1Q 034 0.380, 20.460. 500.54 8 0. 62体型系数是指建筑物535251be49QS、今占花率季审住宅建筑耗热量 指标随体型系数 增长面增加3系外大气 触的外表|何积与其所包围的体积的比值1)控制住宅的体型系数(1)合理增大住栋进深(a)(b)图3-143大进深住栋(天津2000年中国小康住宅国际竞赛方案)(a)套型A； (b)套型B (细部调整)1 起居室；2-餐室3卧室；4一工作室；5服务员室證認咖和单元拼接长度以增大住栋统计数据表明:宅耗热&輾塔式住宅比高层板式住,尽量减少外形过

7、多室内与室外的逞度差大的时侯，墙休容易产生结露。室内与室外的逞度差大的时侯，墙休容易产生结露。7400270()4)加强公共空间 的防风御寒设计也 是降低热损耗的重 要环节。(a)(b)图3-147北楼梯北入口防寒门斗利用楼梯间作单元入口时(b)利用北向房间作单元入口时控制住宅的体型系数1. 合理扩大栋深尺寸2. 利用住宅类型特征3 .平面空间组合用紧凑集中, 尽量减少凹凸变化4.合理提高住宅层数，加大 体量5 .严寒地区采用东西向住宅6 .加大建筑物体量7 .减少体型系数住宅节能设计扩大南向得热面的面积.面 南向的我国北方寒冷地区在严寒冬季里，建筑物南向所 获得的太阳辐射强度和辐射总量比其它

8、方位部大 很多。南偏丞西的角縻移且正亲、正西嶄曼1/3左右，自北偏东60。至偏西60。的范围内基 本上接受不到太阳辐射。从争取太阳辐射量进人 建筑外围护体系和深人建筑物内部越多越有利考 脣妆番尽量增大建筑物南向得热面的面积是最为严寒和寒冷地区的住宅设计冬季防寒保温设计建筑节能设计y ss.- 规划布局 :居住功能设计1住宅节能设计：环境质量设计L:在I、II、IV、VII建筑气候区，主要应利于住宅冬季的日照、防寒、保温与防风沙的侵袭; 在III、IV建筑气候区，主要应考虑住宅夏季防热和组织自然通风、导风入室的要求影响炎热地区住宅室内环境的主要因素在夏季，影响炎热地区住宅室内环境的因素主要有：太

9、 阳辐射强度、相对湿度、季候风的频率相风速。1 太阳辐射强度造成室外环境温度较高，也容易造成室内过热的现象，造成室内过热的热源一般有 以下几种：(1) 太阳光照射室外空气、地面、建筑外墙等，使室外气温升高。室外较高的气温向室 肉流动(2) 太阳光及环境反射光通过门窗直接照射室内空气，使室内气温升高。(3) 太阳光及环境反射光照射建筑的外围护构件(墙、屋顶等).使其温度升高并贮存热 量，达到一个较室内气温高的温度，并不断内室内辐射热量，造成室内气温上升。(4) 室内人体及可散发或贮存热量的家用设备2相对湿度3 夏季季候风炎热地区夏季长时间潮湿闷热的气候特点，使得组织好住宅的通风成为改善居住条件

10、的重要手段。A建筑与主导风向成角布置，对通风有利A周围坏境的影响，形成水路风，山谷风，河谷风，要应地制宜炎热地区住宅的平面设计与建筑处理降低室内气温的措施，通常涉及到建筑朝向选择、 组织良好的通风、遮阳、隔热及改善住宅外部环 境条件等方面的问题。建筑朝向的选择外环境的“热化”作用和通风的“冷却”作用 东、西朝向不利朝向；北向受太阳辐射的影响较小；南向日光入射室内的深度较小，有利于通风冷却炎热地区住宅朝向选择以南偏东15至南偏西15为最好，偏角增大则条件变差，南偏东或南偏西的偏角不宜大于45。,偏东比偏西好。北向次于南向，北偏东尚可，北偏西则西呻严重。A就东、西向而言，东向优于西向，西向最并，应

11、尽量避免。套型内部通风的组织排弋井卧室务厅对位太阳光府（一梯四户）拼接体的外部通风环境1.开敞通透的平面2门、窗对位3. 连用天井改善通风条件4. 大进深住宅卧室阴形区引风f人回口的兜风 ?用风速加大图1 - 37 双朝向套型主要房间有独立的通风系统，厨、卫设排气井居室与厨卫通风分流建筑的局部处理凹阳台阳台挡板通透设计在主要的进风口和出 风口加大门窗面积利用窗扇的导风作用 利用其它建筑构件如 遮阳板、窗楣等的导 风作用。平开窗图去40窗扇开向与导风热阳风化隔遮通绿2$建筑睹热繪洽桟减弱室外的热作用：si正确遠禅45向豹布局 Gi绿化环冼.睁低辐射 厶肉色外国护结构.减少辎射艮收。圍外1护结构的

12、（创夭丿隔热与（衣间丿散热 O房间的令然通风u排除房闻余热B 窗口追阳*阻描直射阳丸at入金内 奩尽童嶽少金内余範。四、室外综合温度综合温度随围护结构的朝向及外 表面对日辐射的 吸收率不同而有 很大的变化。不同朝向表面接受的太阳辐射照度有很大的差异, 见图。8004812162024出现时间（时）图5-3夏季各朝向室外综合温度举例（在北纬30。）建筑遮阳的意义圈农我圏南方炙範地区葩照对间长，太阳轻射 强熬建筑肠的某些部後或构件如會0、外廂、 欄窗、中庭屋顶与玖璃幕墙等需要调节太阳直射福射以扬其利而逹其黑。最帝见与最具代表性的是窗D遽阳o圍目首一般建筑以毛厦29T、LL辐射强度280W/ rip

13、左右作为必需设遽阳的参考界限。34遮阳一方面可以隔热降温, 同时乂对采光、通风有一 定影响。在很多地区，夏 季需遮阳而冬季又需要有 日照，因此理想的尺寸应 是根据当地冬季和夏季的 太阳高度角变化分别计算, 使其在室内过热时有满窗 遮阳，而在低温时又有足 够的日照，如图。另外，采用绿化或活动遮 阳装置，也可取得较好的 效果每年能源消费（美元）.图1 不同遮阳皓施的住宅能源消费比较】、建筑能耗及遮阳对建筑的意义建筑能耗占社会总 能耗的27.6%建筑 能耗的近四成是由 窗户玻璃造成的， 房屋所散失的总能 量中有50%是透过 门窗散失的，其中 又有75%是通过玻 璃散失，折合下来, 由玻璃造成的能耗

14、近四成。3f-t(MJ、nfa)00閔獄也+凶團口曲談冈+ 凶竄口血葩田sos3 s o05 ow Bss口 豈樱 M+KSns樱辰詹去膝貳像柯妙防心出诉叵K()上辭al*0OSos2A遮阳寿丸的介类圍按黑构件遮描阳丸的特点来区分主要分为几类:圍人工遮阳方戎厶水平点遽阿厶垂賞戎建阳占综合式遽阳己推枇戎遶FQ豳绿化遮阳圍建筑1遮阳和群体互遮阳据观察，一般室内照度可降低20%58%。儿种 形式遮阳对室内照度的影响大致如图。图中阴影 部分为工作面上的照度值。其中水平和垂直遮阳 板约可使照度降低约20%40%,综合遮阳可使 照度降低约30%55%左右。综合图6-17各类遮阳设施的来光效果综合|皿血皿皿

15、水平式遮阳在低纬地区或一年中的 夏季，由于太阳高度角 很高，建筑的阴影很短, 因而水平遮阳比垂直遮 阳更加有效。在湿热地 区，悬挑岀的长长的屋 檐足以起到遮阳蔽雨的 作用。在我国，宜布置在南向 或接近南向的窗口上， 能有较理想的阴影区垂直遮阳与水平遮阳相比，垂直遮阳主要是根 据太阳方位角来实现对光线的遮挡， 因此垂直遮阳能够有效地挡住高度角 很低的光线，适合用于遮挡东北和西 北向阳光。亚利桑那州凤凰城中央图书馆则将垂直遮阳其作为 一种标志或装饰：由钢架支撑起的片片三角帆布最 直观地向我们展示了垂直遮阳所具有的艺术感染力, 在洁瀚、譎热的西部沙漠之中，那斤片白帆仿旃隹 人彳门着到蔚蓝的大梅。格栅

16、式遮阳（综合式遮阳）格栅式遮阳综合了水平遮阳和垂直遮阳的优点，对于 各种朝向和高度角的阳光都比较有效。其中垂直构件 或水平构件均可做成固定式或活动式，可左右倾斜或 上下倾斜以适应遮阳要求。故它主要适用于东南或西 南向附近的窗口挡板式平行于窗口的遮阳度角小的正射窗口的日光，主鉴垣用十歩四冋口尤曲烈的地IX。 其缺点是对视线和通风的阻挡严重。所以一般不宜采用固定的建筑构件。挡板式遮阳能够有效地遮挡高度 角较小的、正射窗口的阳光、故它主要适用于东西向 附近的窗口O建筑遮阳孟买干城*嘉忝宮 畏计艸f柯更亚2虚这个项 目里丸其的娇决了李凤、 西昭和素观三金主要矛4| o 同对立面的开阔是居住S. 与童外

17、之间一个具有椽护 作用的医城遮榴下午的 阳光和阻桔李凤的影响。绿化遮阳绿化遮阳不同于建筑构件遮阳之处还在于它的能量流 向。植被通过光合作用将太阳能转化为生物能，植被 叶片本身的温度并未显著升高。而遮阳构件在吸收太 阳能后温度会显著升高，其中一部分热量还会通过各 种方我向室内传递。最为理想的遮阳植被是落叶乔木，茂盛的枝叶可以阻 挡夏季灼热的阳光，而冬季温暖的阳光又会透过稀疏 枝条射入室内。3)a)(m)(n)35-43外围护结构隔热处埋不意(G通风空斗砖瑞！ (b)大板通风堆；(C空心砌块I (d)攀墙植物；架空確遮阳与隔热1利用隔热性能好的建筑材料和 有效的构造方法，减少外墙和 屋面的受热程度2利用通风来降低已受热外墙和 屋面的温度3平面设计和规划组合，减少东 西墙的长度4外墙饰面处理成浅色或反射热 量5采用有土或无土植被种植，蓄 水屋面，及垂直绿化6利用坡屋顶减少建筑顶部对室 内温度的影响(Q吊顶上下通风隔热层 (O、R 坡顶祓气楼或老虎窗隔热屋gh n拱硕隔热屋面：铺土植草隔热屋而,(h大型通风屋面板;&、；)架空粘土瓦屛面g /架空水泥瓦屋面(枷吊顶通凤隔然层丿(Q吊顶上下通风隔热层 (O、R 坡顶祓气楼或老虎窗