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1、西向房屋的节能性改造以长安大学小寨校区四号公寓楼为例 吴楠 黎新 武艳如 延安大学西安创新学院 摘 要： 位于长安大学小寨校区的四号公寓楼容纳了本校区所有的女生, 是主要的生活学习场所。为学生创造一个舒适的学习和生活环境至关重要。绿色、节能、可持续是建筑的发展趋势, 本次设计是结合绿色建筑的理念和具体措施对现有公寓楼进行改造, 打造舒适宜人、绿色有活力的校园建筑。关键词： 太阳能利用; 保温隔热; 绿色节能; 作者简介：吴楠 (1990-) , 女, 甘肃天水人, 硕士, 研究方向为建筑学。收稿日期：2017-9-3Received： 2017-9-31 现状分析四号公寓楼由于地形限制, 呈东
2、西向布置, 四周都有建筑围绕, 相邻最近的是南侧的三层公寓间隔 4m。只有西侧视野较开阔。建筑采用砖混结构, 共六层, 内廊式布局, 共 136 间宿舍, 东向和西向布置房间, 室内净高 3.1m, 阳台开窗2000mm2000mm。整体外形规整, 体型系数小。建筑东西朝向, 最大的缺点是夏季西晒, 公寓内部设施陈旧。炎热时节, 房间内的舒适度大减。每间宿舍内都带有阳台, 可以起到一定的保温隔热作用, 但效果不明显。调研正值夏季, 选取三楼西向某房间作为研究对象, 日照时间从正午 12 点持续到晚上 7 点半太阳落山。下午三点测得室外温度 37.3, 若拉上窗帘, 阳台与室内之间的门窗均关闭,
3、 测得阳台温度 34.3, 室内 30.6, 室内闷热, 不通风, 不舒适。若是雨天, 室外气温低, 天气凉爽, 室内温度高于室外温度, 依然闷热。冬季, 西侧较长的日照时间使房间内部更加温暖。冬季公寓虽有集体供暖, 如何储存这些太阳提供的热量, 并释放在房间内, 换句话说, 怎样更好的利用太阳能, 减少暖气供暖量。这样可以降低煤炭、天然气等能源的消耗, 减少污染物的排放。西安夏季主导风向东北风, 第二主导风为西南风, 这样, 西向宿舍的通风情况不佳, 下午为防止西晒, 通常会拉上阳台窗帘, 关闭阳台门窗。室内的通风仅靠内廊门上的亮子。若对面宿舍亮子关闭, 对流通风也行不通。2 改进措施夏日的
4、房间西晒是一大缺陷, 在冬季, 西向的房子却能获得更多阳光, 室内温度相应提升。既然西向房间的西晒是一把双刃剑, 就要利用它的优势, 改善缺陷。在夏季防晒, 隔热, 在冬季利用日照去采暖。改善公寓楼的现状, 从以下四点措施出发: (1) 外墙保温隔热; (2) 外窗节能改造; (3) 冬季采暖方式改进; (4) 东西向房间的遮阳。2.1 外墙保温隔热节能改造墙体保温隔热的方式有很多, 本方案结合太阳能新风系统, 在西向外墙加太阳墙, 对墙体保温有一定的帮助。南向、北向、东向墙体可以在墙体一侧加保温板, 采用外墙外保温系统, 不会占用室内空间。2.2 窗户节能改造开窗过大会造成采暖能耗过大, 开
5、窗过小又会造成室内采光与日照达不到要求。根据朝向不同, 我国对窗墙面积比的要求也不同, 寒冷地区西向窗墙比宜为0.3, 当不能满足要求时, 应相应的对建筑外围护结构的外墙或屋顶的传热系数进行调整, 来保证整体耗热量指标达到标准。4#学生公寓外窗为尽量争取日照, 东西向外墙的窗墙比都超过了 0.5, 且没做任何保温遮阳处理, 增大了热消耗, 所以在外墙保温及节能门窗的改进上要做加强。合理选择玻璃是窗户节能的关键, 寒冷地区或者背阳面则应注重玻璃的保温性能, 控制热传导。西向房间的窗户更应该考虑遮阳。目前公寓楼采用的是 6mm普通单层玻璃, 热耗指标 16.415W/m, 相对其他玻璃类型, 其耗
6、热量大, 不保温、不节能, 因此东、南、北向窗户玻璃替换为普通双层中空玻璃, 热耗指标12.015W/m, 减少热损耗, 提高保温效果。2.3 采暖方式改善公寓在东西向房间都采用了被动式直接得热的采暖形式, 2000mm2000mm 的大开窗。以直接受益窗的形式引入太阳辐射热, 增加了采暖季可获得的太阳辐射热, 降温季采用外遮阳减少过度得热。学生公寓中采暖方式有多种, 公寓本身具有集中供热系统, 室内用墙壁上的散热片散热。改进设计原则是以太阳能采暖为主, 以集中供暖为辅。太阳墙采暖新风技术, 在国内应用还不够广泛, 但这项技术在国外已经十分成熟, 被广泛应用于各种需要大量通风的建筑当中。这项技
7、术在改善室内空气质量的同时还可以减少建筑的供暖的负荷。太阳墙模型及工作原理如图 12。图 1 太阳墙构造模型 下载原图图 2 太阳墙工作原理 下载原图在公寓改造中可将太阳能集热板分别被安装在西向窗间墙和女儿墙外墙面的位置, 与墙体形成 200mm 厚的空气间层。女儿墙处的太阳墙板倾斜一定角度, 与女儿墙围合形成一个三棱柱状空间。在女儿墙位置, 集热板的屋面一侧开有三个洞口, 分别是两个散热口和一个出风口。散热口设在建筑尽端, 在夏季直接对外打开, 用于上升热气流的释放。冬季关闭, 保存热气。出风口通过风机与送风管道相连, 为东向房间输送暖风。每个房间的出风口可以同门上亮子结合, 送风管道通过桥
8、架悬挂在内廊上端一侧。风机等一些大型设备设在屋顶上, 冬季将设定稳定温度, 太阳墙将空气温度加热到设定的稳定温度时, 向室内送热风。3 总结综上所述, 4#公寓楼的采暖可以利于太阳能新风系统, 其设备, 太阳墙与外墙之间的空气层同时可作为外墙的保温与隔热系统, 不需其他的保温材料, 一举两得。窗的改进由原来的普通单层玻璃改为双层中空玻璃, 保温性能会有较大改善。西向房屋的改造设计利用太阳能替代集中供热, 减少煤和天然气等不可循环的自然资源的使用量, 节能减排, 考虑长远的经济和环境效益, 同时兼顾保温隔热;由建筑东西向的布局特点, 分析西向日照的利与弊, 加遮阳构件和太阳墙, 减弱西晒的弊端, 减少热损耗, 提升房屋舒适度。参考文献1刘加平.西安建筑科技大学.建筑物理M.北京:中国建筑工业出版社, 2010. 2方轶.太阳能墙体在我国的应用研究初探D.天津:天津大学, 2004.
