第五章 不同地区和特殊条件下的住宅计

第五章不同地区和特殊条件下的住宅计第一节严寒和寒冷地区的住宅设计一、我国气候区域划分:1•以极端气候表现特征划分气候区域，我国《民用建筑热工设计规范》（GB50176）规定:累年最冷月平均温度包括地区严寒地区 （I区）t<-10°C寒冷地区 （II区）-10°C<t<0°C夏热冬冷地区（III区）0°C<t<10°C夏热冬暖地区（W区）t310°C温和地区 （V区）2•严寒地区（简称I区）:0°C<t<13°C累年最冷月平均温度低于或等于-10°C的地区称严寒地区。3•寒冷地区（简称II区）：累年最冷月平均气温低于或等于0°C，高于-10°C的地区称寒冷地区。4•包括地区：我国有1/2的区域属于严寒和寒冷地区，包括黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古、河北、河南、山西、山东、陕西、江苏北部、新疆、四川西部、甘肃、宁夏、青海、西藏等十几个省区，居住在该气候区的总人口约有2亿，其中城市人口约7000万。5•气候特征■严寒地区的气候特征：（P152）我国东北部属严寒区气候。区内主要气候要素的代表性数据:（一月平均气温和七月平均气温）。■寒冷地区的气候特征：（P152）我国华北、西北大部分属寒冷地区气候。区内主要气候要素的代表数据是:（一月平均气温和七月平均气温）。二、寒地居住建筑:1•设计原则：■保护生态环境，节约能源，按气候设计的理论和方法设计，关注居住环境和创造可持续发展的居住环境■我国严寒和寒冷地区城市住宅应按采暖居住建筑进行设计。2•采暖：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。3•寒地居住建筑设计要求：1） 满足一般居住建筑设计原理2） 满足冬季保温设计、采暖设计3）满足住宅建筑节能设计的要求4）居住功能设计5）环境质量设计三、节能型住宅■所谓节能型住宅：是指采用综合节能设计和应用综合节能措施，使新建住宅冬季采暖耗煤量指标比我国寒地1980~1981年所建住宅总体上降低50%，同时居住功能与环境质量满足不断增长的现代生活需要的住宅。■节能型住宅的设计应重点突出如下几个方面：一） 规划布局二） 住宅节能设计三） 集中式供暖对住宅设计的影晌四） 住宅套型设计了解相关节能技术政策和规范及标准《建筑节能技术政策》建筑节能目标：（2个阶段）建筑耗能（耗热量指标、耗煤量指标）建筑节能任务民用建筑节能设计（采暖居住建筑部分）一）规划布局■优化建筑微气候环境的几个方面：住宅规划布局应从建设选址、建筑组合、建筑与道路布局走向、建筑方位朝向、建筑体型、建筑间距、冬季季风主导风向、太阳辐射和地形、地貌等方面优化建筑的微气候环境，为节能型住宅设计创造良好的基地环境。（一） 建筑不宜选址在山谷、洼地、沟底等凹地里因冬季冷气流和河谷冷风环流在地形低处形成冷气流集聚现象，如图5-1，造成对建筑物的局部降温，使位于凹地的底下数层保持室温所耗能量增加。第一节严寒和寒冷地区的住宅设计（二） 争取日照（1） 基地选择：向阳避风（日照和太阳能利用）。（2） 选择最佳建筑朝向：“坐北朝南”是我国北方民居建筑朝向的最佳选择。太阳辐射多、日照时间多、日照面积多、紫外线量多。（3） 满足日照间距的要求：北方日照间距大，南方日照间距小。全国北方各城市确定的日照间距系数可参见《城市居住区规划设计规范》。第一节严寒和寒冷地区的住宅设计利用住宅楼群的合理布局，争取日照。a・错位布局：在多排多列楼时，，可利用山墙空隙争取日照。见图5-2。b・点状和条状组合布置：点状住宅布置在好朝向位置，条状住宅布在其后，利用空隙争取日照，见图5-3。c封闭或半封闭的周边式：如图5-4中方案(b)和(d)。d・全封闭周边式布局：其开口的位置和方位以向阳、居中为好。(三)避免季风干扰我国北方城市冬季主要受来自西北方向的寒流影响。■避风的有效途径：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”使后排建筑免受寒风侵袭，见图5-5。减少季风主导风向与建筑物长边的人射角度。如图所示，当入射角为0°时，季风只在两栋建筑的山墙间产生“风槽”影响，见图5-6。避免局地疾风冬季局部疾风会加大风速和风压、改变季风的风向，造成能耗损失加大。“风旋”：低层与高层建筑组合成图5-7时产生“风旋”。“风槽”：两栋建筑山墙相对形成“风槽”，见图5-8。“拐角气流”和“风洞”：高层建筑前有低层建筑，且开有洞口，形成“拐角气流”和“风洞”，见图5-9。d・避免产生下冲气流，加大风压：详见图5-10。■风速比：建筑物周围在行人高度处的风速与在开敞地面上同一高度处自由风速之间的比值。第一节严寒和寒冷地区的住宅设计(4)利用建筑合理形态：选择适宜的住宅建筑形态，形成对季风的屏障。形成优化的微气候的良好界面，避风节能。如图5-11，该建筑物长度越长，高度越高，深度越小其背风面产生的涡流区越大，流场越紊乱，对减小风速和风压有利。(四)建立“气候防护单元”在居住区和住宅小区规划设计中，结合建造地点，把若干栋住宅和防护设施按有利防卫当地冬季恶劣气候条件进行组合，使之成为“气候防护单元”，形成整体防护体系是较为合理的。如图5-12。住宅节能设计从建筑物节能角度加强综合节能设计。从如下几方面:控制住宅的体型系数建筑物体型系数：(概念)是指建筑物与室外大气接触的外表面积与其所包围的体积的比值。体型系数应尽可能地小。民用建筑节能设计标准》JGJ26--95中规定：建筑物体型系数宜控制在0.30及0.30以下;若体型系数大于0.30，则屋顶和外墙应加强保温。控制（减少）建筑物体型系数的空间设计：合理扩大栋深尺寸利用住宅类型特征:（小天井式、内楼梯式及内跃廊式）平面空间组合应紧凑集中，尽量减少凹凸变化合理提高住宅层数，加大体量：（顶层复式住宅）严寒地区采用东西向住宅加大建筑物体量减少体型系数（二）扩大南向得热面的面积我国北方冬季不同方位的太阳辐射强度：建筑物南向：所获得的太阳辐射强度和辐射总量比其它方位都大很多。南偏东西的角度：越大，接受太阳的辐射越小。正东、正西：所受到最大的辐射强度只有南向的1/3左右，北偏东偏西：北偏东60°至偏西60°的范围内基本上接受不到太阳辐射，见表5-8。（三）窗户的节能设计■窗户节能设计的内容：一般外门、窗耗热占建筑总耗热的1/3左右，所以应在保证日照、采光、通风、观景要求条件下，尽量缩小开窗洞口的面积;提高窗户的气密性，减少冷风渗透;提高窗户本身的保温性能，减少窗户本身传热量均是窗户节能设计的重要方面。■住宅窗口面积的确定：住宅节能设计标准规定：北向窗、墙面积比不应超过0.25；东向和西向窗、墙面积比不应超过0.30；南向窗、墙面积比不应超过0.35。（四） 选用高效、合理、经济的节能围护体系内保温复合外墙，复合外墙，保温材料夹芯复合外墙，外保温复合外墙，，加气混凝土外墙，单一材料外墙，空心砖外墙，空心砌块外墙，围护体系，屋面节能，高效保温材料保温屋面，结构与保温合一的复合节能屋面板，新型楼地面，节能门窗（五） 加强冷桥节点部位的保温构造设计冷桥节点部位处在窗口与墙身、窗户与窗台板、墙身与屋顶、墙身与地面、墙身与阳台等相连接的部位，特别是嵌入外墙内的混凝土构件，如梁头、过梁、挑板等冷桥部位，均是失热最多的部位。所以能否处理好冷桥节点部位的保温构造设计是新型围护体系节能技术的成败关键。（六）加强住宅楼公共空间的防寒设计采暖住宅公共楼梯间和公共走廊应设门、窗;楼梯间隔墙和户门应采用保温措施;3•在室外温度低于-6°C的地区，楼梯间应采暖和设防风门斗。防风门斗有的利用北梯南人口的走廊或进厅，有的利用北梯北人口处单独设置门斗，如图5-22（a）、（b）。三）集中式供暖对住宅设计的影响城镇住宅采暖方式：（两种）1） 集中采暖：（定义）（P165）供暖发展方向。2） 分散采暖：（定义）（P165）集中式采暖要求：1） 住宅建筑在规划设计时要有一定的规模和供热面积。2） 实施城市热力网供热。3） 住宅平面布局紧凑。4） 采暖房间均应设置采暖器（位置、形状、大小），起居室和卧室的采暖器一般布置在外窗的窗台下。5） 采暖立管和横管应相对集中，靠墙角布置。四、住宅套型设计（气候设计原则）住宅栋深加大带来平面空间组织问题我国现行的住宅建筑设计规范规定:住宅的起居室（厅）、卧室、厨房应有直接采光和自然通风。无直接采光的过厅的使用面积不应大于10m2o中部暗空间的利用和空间设计：（1） 设置暗卫生间，应设有竖向通风道。（2） 设置衣帽前室、餐室、小方厅等间接采光。（3） 设置面积小于10m2的起居厅。（4） 设置贮藏空间设置敞开式起居厅，增加使用的灵活性严寒地区住宅套内空间配置和空间环境要求（1） 每户均需要设一间朝向最好，面积较大的空间作为起居室或卧室。（2） 每户必须设有面积大于1.5m2的前室。（3） 每户应设存放空间，如食品贮存间，衣物间或壁柜。（4） 应考虑设置烘干机或晒衣物设施所需要的位置。（5） 套内应设置通风换气设施。如厨房、卫生间、起居室（厅）和卧室。套内空间的节能设计1）空间热环境的合理分区o将厨房、走道、前厅、贮藏等空间布置在冬季室温较低的区域内，而把卧室、起居室、卫生间要求较高的空间布置在冬季室温较高的区域内，便于分级调节能源分配。2)增设“温度阻尼区”，所谓温度阻尼区：就是在室内与室外之间设有一中间层次，这一中间层次像热闸一样阻止室外冷风的直接渗透，减少外墙、外窗的热损失。例如，北向封闭阳台。第二节炎热地区的住宅设计一、炎热地区住宅的室内外环境特点夏热冬冷地区炎热地区夏热冬暖地区温和地区我国的炎热地区主要包括：东南沿海的广东、福建、海南和台湾；长江流域的四川、湖北、江西、安徽、江苏、浙江、湖南以及广西、贵州、云南等省的一部或大部分。第二节炎热地区的住宅设计(一)炎热地区的气候特征气温高、持续时间长。太阳辐射强度大。相对湿度和年降雨量大。季候风较多。夏季主导风多为南或东南向。我国大部分炎热地区属湿热性气候，主要呈现“潮湿闷热”的特点，，建筑的隔热和通风显得十分重要。少数地区如四川渡口等地，相对湿度较小，属干热性气候。对建筑隔热的要求也较高，而通风要求可稍次。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:太阳辐射强度、相对湿度、季候风的频率和风速。太阳辐射强度造成室内过热的热源一般有以下几种:(1)室外气温高太阳光及环境反射光直接照射室内外围护构件(墙、屋顶等)温度高人体及家用设备(电器、炉灶、家具等)散热2•相对湿度炎热地区相对湿度大，汗水不易蒸发，出现结露水，发霉，室内环境潮湿。3•夏季季候风(风向和风速)风向：大多数地区为南向、东南向或西南向，少数地区(如武汉、重庆)，夏季主导风为北向。微气候风：建筑与主导风向成角布置，对通风较为有利。但要注意环境微气候风，如水陆风、山谷风、河谷风等，其风向并不一定是与主导风一致。通风：良好通风的作用主要体现在5个方面。P171二、炎热地区住宅的平面设计与建筑处理1.降低室内气温的措施：1.建筑朝向选择组织良好的通风遮阳、隔热改善住宅外部环境条件等方面的问题2.家用空调：1）作用：降温和减小相对湿度。2） 局限性：空气的新鲜度和清洁度；“空调病”；节约能源；噪声。（一）建筑朝向的选择1.外环境的“热化”作用和通风的“冷却”作用1）在进行朝向选择时，应考虑使建筑的方位既能较小地受“热化”作用的影响，又能较多利用“冷却”的作用。2）各方向的具体分析：见P1712.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，北偏西则西晒严重。就东、西向而言，东向优于西向，西向最差，应尽量避免第二节炎热地区的住宅设计（二）套型内部通风的组织自然通风目的：（风压及热压形成通风）主要是通过把夏季季候风及热压差形成的空气流动引进住宅室内，带走室内过多的热量和湿气，改善住户的居住条件。自然通风处理1.建筑平面的设计处理1）穿堂风的组织:进风大小，与风速和进风口、出风口的位置、大小有关。2） 通风在建筑空间内的路线A:通风平面路线房间中部进、出风口相对方向的穿堂风最好（图5-30）。B:通风剖面路线一般以可穿越房间底部的通风路线为佳（图5-30）。3）从平面设计的角度，获得良好通风采用的方法:（1）设计较为开敞通透的平面。通透空间（客厅、餐厅）形成贯通（图5-31）。采用“敞厅”的处理（图5-32）。较大的外部敞口图5-33_(2)门、窗对位，避免气流的转折和“缩颈”。(3)利用天井改善住宅室内的通风条件。抽风作用利用大进深式住宅的特点，形成室内局部空气环流。凹口的引风和兜风作用(图5-36)。广州传统的“竹筒屋”，采用大进深，天井和坡屋顶来组织通风(图5-37)。居室通风与厨卫通风分流。第二节炎热地区的住宅设计2.建筑的局部处理(1)凹阳台：引风、兜风、遮阳作用(图5-38)。(2)减少阳台挡板的阻风作用，使其较为通透(图5-39)。在主要的进风口和出风口加大门窗面积。设置落地窗。利用窗扇的导风作用。平开窗、垂直旋转窗和悬窗(5)利用其它建筑构件如遮阳板、窗楣等的导风作用。遮阳与隔热1.遮阳1)遮阳的目的：主要是通过遮阳措施，减少太阳光辐射对住宅室内的不利影响。2)思考：通过门、窗传入的太阳辐射热量的大小与哪些因素有关？通过门、窗传入的太阳辐射热量的大小，与门、窗的朝向、大小、位置以及有无遮阳设施等方面的因素有很大的关系。3)遮阳的方式：(专门设施)(1)水平式:能遮挡高度角较大、从上方照射下来的阳光。适用于南向墙面和北回归线以南低纬度地区的北向墙面。(2)垂直式:能遮挡高度角较小，从两侧斜射过来的阳光。适用于东北、西北向墙面和北回归线以南低纬度地区的北向墙面。(3)综合式:为水平式和垂直式的综合。适用于南向、东南和西南向墙面以及北回归线以南低纬度地区的北向墙面。(4)挡板式:能遮挡高度角较小、从正面照射来的阳光。一般只用于东、西向墙面。遮阳方式：1)专门的遮阳设施:水平式、垂直式、综合式、挡板式2)结合建筑其它用途和因素的处理如利