论文皖北农村地区住宅被动式设计，本文是农村有关论文写作技巧范文和被动式和皖北和住宅类毕业论文格式范文.
【摘 要】随着能源的日益紧张和环境的日益恶化,被动式设计成为国内外绿色建筑领域的研究热点.针对皖北地区农宅能耗大、舒适度差的问题,以阜阳地区为例,对现有农宅进行实地调研,梳理其在节能设计方面存在的不足.运用被动式设计理念与方法,从规划布局与户型设计、采光通风与遮阳设计、护结构热工设计三个方面,结合工程设计实践,探讨适宜于皖北农村地区的被动式住宅设计策略.这些策略对于优化建筑使用功能、改善室内的热环境具有显著作用,也为探索皖北地区农村建设的地域性问题提供了新的思路.
【关键词】皖北地区；农村住宅；被动式技术；建筑节能
0引言
被动式技术设计( Passive Technology Design)是指顺应自然界的阳光、风力、气温、湿度的自然原理,尽量不依赖常规能源的消耗,以规划、设计、环境配置的建筑手法来改善和创造舒适的建筑环境….随着能源的日益紧张和环境的日益恶化,被动式设计成为国内外绿色建筑领域的研究热点.相关报告显示,我国的建筑能耗大约占社会总能耗的1/3,因此,我国建筑节能状况亟待改善,研究与推行建筑设计方面的节能策略势在必行.目前,我国被动式太阳能建筑在城市得到了良好的发展,但是在农村,被动式技术还远远没有普及.
皖北地区共辖淮南、蚌埠、阜阳、亳州、淮北、宿州六市.由于地属寒冷地区与夏热冬冷地区的交叉地带,该地区冬季最冷月的平均温度达到O一lOoC,并多伴有降雪天气,而夏季平均温度则超过300C,高温时期可达37℃【3】.近年来,随着农民收入水平的逐年提高,农民改善居住条件的愿望愈加迫切,皖北农村地区农宅更新速度也开始显著加快.因此,如何设计并建造出功能合理、节约能源又舒适美观的新型住宅,已成为农户与当地政府迫切希望解决的现实问题.
1皖北农村住宅现状调研
皖北地区地势平坦,农业人口众多.由于地理环境相似,文化观念趋同,方言相通,整个皖北地区的农村住宅建设呈现出显著的共性特征.长期以来,农村住宅一直以农民自建为主,建设过程中缺少整体规划和技术指导.20世纪90年代以前所建的农宅大多为三合院或四合院形式,单层坡屋顶,黏土砖或土坯砖砌筑而成,上覆草泥挂板瓦,具有典型北方院落式民居的特征.这一时期的农宅虽然格局简单,但保留了某些传统手工时代建筑的精致,由于墙体较厚,开窗面积较小,屋面也铺设了草泥、苇箔等传统保温材料,往往具有相对不错的热工性能,同时由于院落进深较大,对太阳光的获取也较为充足.但这种单层民居显然无法适应现代社会的生活需求.20世纪90年代至20世纪末,所建农宅多为单层平屋顶形式,黏土砖墙无保温层,屋面大量采用预制楼板,保温性能极差,同时经常面临漏雨问题,目前这种房屋已被淘汰.进入21世纪,尤其近几年,随着皖北农村地区农民广泛外出务工,以及农民工收入的普遍提高,新建农宅大量采用楼房形式,面积较大,混凝土现浇屋面,住宅质量与居住环境均有了显著提高.但是,大多数农民的建筑节能意识薄弱,只是一味追求建筑面积、建筑高度等,而建筑节能技术措施并未提高.
为更深入全面了解皖北农村住宅的建设现状,笔者以阜阳市周边村落为调研对象,对颍泉区、颖州区、颍东区的农宅进行了入户调研,通过测绘、拍照、访谈等方法获取大量一手资料.在所调研农宅中,选取5户有代表性的农宅,按照建设时间顺序排列,从基地面积、住宅面积、主体形式、墙体、屋面等方面,对住宅基本情况进行分析（表1）.
通过对数据和资料的整理,发现该地区农宅普遍存在以下问题：①建筑主体多为独栋形式,体形系数偏大,不利于建筑保温；②新建住宅往往进深过大,造成北向房间冬季阴冷现象严重；③功能分区不完善,尺寸设计不合理,房间大而空,空调效果有限；④墙体与屋面普遍未采取保温隔热措施,热工性能差、舒适度低、能耗大；⑤窗户以木框窗、单层铝合金窗为主,密封性差,保温效果不理想.2被动式太阳能农宅的设计策略
针对皖北地区现有农宅在建筑节能与舒适度方面的问题,本研究围绕加强冬季被动式采暖与优化夏季被动式降温两大基本思路,从规划布局与户型设计、采光通风与遮阳设计、护结构热工设计三个方面,结合笔者本人的工程设计实践,对适宜于皖北地区的被动式太阳能农宅设计进行探讨.
2.1规划布局与户型设计
2.1.1朝向与布局的选择
建筑的朝向选择对于采光与节能至关重要.一般来说,在被动式太阳能住宅的设计中,朝向选择要考虑以下原则：①满足冬季获取充足的日照,同时尽量避免冷风侵袭；②满足夏季良好的通风效果,同时尽量避免阳光直射.以阜阳地区为例,农村住宅南向面,在冬季,接受阳光辐射热最大：在夏季,阜阳市农村住宅东、西墙面接收的太阳辐射热最多.此外,结合《被动式太阳能建筑技术规范》中关于不同朝向太阳辐射接受量变化图,以正南面冬季接收到的太阳辐射量为满值,当偏角超过300时,太阳能辐射量的接受效果急剧下降.在阜阳地区,冬季主盛行北风、东北风,背风面大致在南偏东300到南偏西450的范围内；夏季盛行偏南风.综合分析可知：阜阳地区被动式太阳能住宅的适宜朝向为南偏东300至南偏西300范围内.
在建筑布局上,宜采取联排式布局,即两户农宅共用一侧山墙和院墙,这样既减少了部分土建投资,也有利于增强相邻房屋的保温性能,从而达到节地、节材、节能的目的.
2.1.2控制体形系数
作为衡量建筑热工性能的重要指标,体形系数对建筑物能耗具有显著影响,据有关研究表明：建筑物体形系数每增大0.01,其能耗约增加2.5%.体形系数S指建筑物接触室外大气的外表面积Fo与其所包围体积v0的比值.具体与建筑物的层高、建筑物的层数、建筑物的长度6以及建筑物宽度,有关,其计算公式如下：
由式(1)可知,建筑物长宽比接近1：1时,即建筑物平面形状接近正方形,有利于减小建筑物的体形系数.同时,将2到3户住宅联排布局,可以减少建筑物接触室外大气的外表面积,从而达到减小体形系数的目的.此外,也可以通过适当增加建筑的层高和层数来减小体形系数,但综合考虑造价、使用功能、空间感受能等因素,新建农宅层高不宜太大,一般取3.3m即可.
2.1.3优化户型设计
农村住宅的平面功能与城市住宅相比具有显著的不同.以阜阳地区为例,主要体现在以下三个方面：①以“堂屋”作为家庭起居生活的核心空间；堂屋位置相对固定,一般位于一层进门居中位置,正面设置大桌,墙面有装饰；堂屋功能往往复合化程度较高,兼有客厅、餐厅、门厅之用,同时作为连接套内其他房间的重要交通枢纽.②厨房虽然已广泛采用煤气与电气,但仍大量保持烧柴的习惯,因此内部应设置灶台与烟囱,同时对厨房的位置与面积有一定的要求；厨房一般应与后院连接,便于堆放和抽取柴草.③露台面积较大,需考虑农产品的晾晒与加工.
在满足各个平面功能要素的基础上,应重点对各个功能要素进行“温度分区”.把使用率高,停留时间长的房间如堂屋、主卧、老人房等布置在利用太阳能较为直接的南侧暖区：把餐厅、书房、次卧、卫生间、楼梯间等次要与辅助空间布置在北侧冷区.同时,考虑夏季主导风向,可将卫生间与厨房布置在建筑西北角,即夏季主导风向的下风向,以利于油烟与异味的快速消散.南侧暖区的阳台可考虑封闭做阳光间,整个建筑的屋顶采用平坡结合,南侧布置大晒台,同时设置阁楼层作为夏季隔热层使用.如图1、图2所示为笔者所设计的被动式太阳能农宅的平面图.
2.2采暖、通风与遮阳设计
针对皖北农村地区经济欠发达的情况,本研究试图以“低技、高效、经济、可行”的原则,通过建筑内部空间的合理安排与建筑外部构件的巧妙处理,获取太阳能和组织通风,以达到节能生态的效果.各项绿色技术应用总体如图3所示.
在冬季,主要通过以下策略进行被动式采暖：①建筑物南向设置较大面积的开窗,可充分接受太阳辐射,并通过楼板与内墙面进行蓄热.②屋顶设计成高低坡,利用高侧窗把阳光引入北向房间,减少背阳面房间冬季的阴冷.③南向阳台设置为附加阳光间,形成玻璃温室增加热量的吸收与储存；在阳光间与相邻房间之间的公共墙上设置通风口,使阳光间吸收太阳辐射储存的热量,不断通过空气循环对流,分散到相邻房间中.④在条件允许的情况下设置半地下室,在半地下室与客厅之间的公共墙上开设洞口并安装小型风扇,使半地下室与堂屋之间产生热交换,再通过楼梯间形成的负压通风烟囱,将热量带上二三层（图4）.
在夏季,主要通过以下策略进行被动式降温：①南向结合空调机位设置横向水平遮阳板,南向大窗设计可收放的遮阳竹帘,阳光间外侧挂接可调节铝百叶外遮阳系统,与前后院绿化相结合,有效遮挡夏季多余的太阳辐射.②夏季白天,半地下室冷空气通过小型风扇不断向堂屋与餐厅输送清凉空气,变热后的空气经过楼梯间的负压拔风作用从高侧窗飘出.③夏季夜晚,南北窗打开形成穿堂风,使凉空气经窗户进入室内,热空气由拔风楼梯间提升,最终从高侧窗飘出,不断带走室内热量（图5—7）.
2.3护结构热工设计
建筑护结构主要由外墙、屋面、地面、门窗等要素构成.热工性能良好的建筑护结构有利于控制室内温湿度,是被动式太阳能设计中保证采暖、降温需求的关键因素.
2.3.1外墙设计
目前,皖北地区的农宅建设受工匠施工技术局限,多采用混合结构.由于墙体具有承重作用,因此外墙一般都采用240mm的黏土砖砌筑.笔者调研发现,由于现场施工管理的粗放,这种混合结构并不比框架结构在造价上有明显优势,而且对于墙体材料的选择限制很大.因此,建议新建住宅采用框架结构,墙体材料选择传热系数更小的秸秆空心砌块、加气混凝土砌块等,这类材料具有容重小、保温性能好的优点.墙体保温在构造上有内保温、外保温、夹心保温3种,内保温占用室内空间且不能在墙面钉钉,一般很少采用,而较多采用外保温与夹心保温的形式.
新建住宅宜采用外保温（图8）,即在建筑外墙外添加40mm厚聚苯板或农村地区常见的农作物秸秆做保温层.同时,为了防止由于施工工艺不佳带来的外墙面开裂现象,可采用耐碱玻纤网格布和聚合物抹面砂浆处理饰面基层.条件允许的农户,可在此基础上增加柔性耐水腻子和外墙涂料抹面进行装饰.对于改造住宅,宜考虑夹心保温的形式（图9）,即在现有240mm厚红砖墙的外侧添加40—60mm厚的聚苯板保温层,再外砌120mm厚红砖墙.但这种夹心保温容易产生围护结构结露现象,需要注意墙体的日常保养维护.
2.3.2门窗设计
门窗作为围护结构保温隔热的薄弱环节,应该受到重视.新建农宅应在满足采光通风的条件下,控制门窗洞口面积不宜过大.选用隔声性能好和密封性高的塑钢平开窗,条件允许的情况下,尽量采用双层中空安全玻璃,并在窗子周围加设密封条.
2.3.3屋面设计
坡屋顶相较平屋顶可明显提高房间保温隔热效果.在保温材料选择上,传统皖北农宅多采用草泥,新建住宅可考虑膨胀珍珠岩、聚苯板、秸秆保温板等新型材料.构造方式上,本研究采用倒置式保温,即防水层在保温层之下,这样可以防止冬天防水层冻裂,增强防水层耐久性,也能避免屋面结构结露,影响保温层寿命（图10）.
2.3.4地面设计
在被动式太阳能住宅中,地面保温往往容易被忽视.在地面层增设保温、蓄热和防潮层,基础外缘设保温层,也是保证房屋蓄热的有效途径.本研究选用农村地区常见易得的炉渣作为地面保温材料.在夯实的素土上先铺一层油毡防潮层,再铺300mm厚炉渣保温层并夯实,其上再做80mm厚细石混凝土垫层,最后铺20mm厚1:3水泥砂浆抹面,条件许可的情况下铺30mm厚地砖（图11）.
3结语
农村住宅建设量大面广,积极推荐农村住宅的被动式设计具有长远而重大的意义.在农村住宅的节能设计中,应注意与城市加以区分,多考虑农民的使用习惯与建造手段,采用适宜技术,挖掘本土材料与传统建造技艺.在尽量减少成本的基础上达到新建住宅节能、舒适、美观的设计要求.本文根据皖北地区自建农宅的实际情况,从被动式采暖与被动式降温两大基本思路出发,提出了若干适宜于皖北农村地区的住宅被动式设计策略,这些设计策略对于优化建筑使用功能、改善室内空间的自然采光与自然通风、提高围护结构热工性能具有显著作用,也为探索皖北地区农村建设的地域性问题提供了新的思路.
该文结束语:本文是一篇关于对不知道怎么写被动式和皖北和住宅论文范文课题研究的大学硕士、农村本科毕业论文农村论文开题报告范文和文献综述及职称论文的作为参考文献资料.
参考文献：
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