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低投入节能策略在上海住宅小区规划设计中的实践应用

 

    住宅的节能设计是涉及住宅建筑全生命周期的一项系统工程。本文以部分获上海市优秀住宅奖且节能效果明显住宅小区为例,对其设计手法进行研究,阐述了住宅小区规划设计中一些易于推广、低投入但高效用的节能策略,分析了如何通过改善居住区小气候、利用可再生能源以及修复居住环境等途径来达到节能要求的实践应用,同时达到环境效益、经济效益与社会效益的共赢。
  关键词:节能策略、低投入、实践应用、环境和谐、可持续发展
  The practical application on Low investment energy-saving strategies in the district planning and design of residential quarters in shanghai

Author:Cai yingji

Shanghai Real-estate Science Research Institute

Abstract
  Residential energy-saving design a systems engineering project which is Involved in residential construction throughout the entire life cycle. Taking the architectural design for some residential quarters with the obvious effect of energy-saving as examples,which Access to the "Shanghai outstanding residential Award"this paper makes analysis of the design practices and Someenergy-saving strategy which is easy-promotion but efficient, Put forward ideas of how to improvethe living areas through micro-climate, the use of renewable energy, and repair the living environment, such as ways to achieve energy-saving requirements of the practical application, at the same time achieve environmental benefits, economic and social benefits of a win-win situation.
  Keywords: Energy-saving strategyLow investment Practical ApplicationEnvironmentally responsiblesustainable development
  住宅建设和使用阶段的高能源消耗、高资源使用是对城市的环境容量和资源约束的巨大挑战。例如建筑在使用过程中,其采暖、空调、通风、照明等方面消耗的能量已占全国总能耗的30%左右。上海市目前大力推荐节能省地型住宅建设,倡导和推进资源节约、高效和循环利用的集约型住宅建设模式。
  从宏观的角度看,住宅节能应该放在全生命周期(指从开始建设到丧失使用价值的整个过程)的范畴来考虑其节能的效益分析,有利于寻找一个投入产出的最佳平衡点。

全生命周期的节能理念


  住宅的全生命周期中(图1),小区的规划设计阶段是项目开发前期过程的重要环节,将节能目标纳入规划设计过程将取得显著的效果。节能效果良好的住宅小区的规划设计原则注重以人为本、建筑与自然和谐共生,强调住宅建筑的可持续发展,能在建设过程及使用过程中均能节约能源、保护环境和减少污染,为人们提供健康、适用、高效的使用空间和居住环境。
  下文从总体布局、建筑物朝向、房型选择、可持续能源利用等各个方面,对一些易于推广、低投入但高效用的节能策略展开分析。
  1.0概述
  住宅小区规划设计阶段,首先要对基地的土壤、气象、日照、水环境等详加勘察,通过规划用地选址、空间布局、功能分区、道路广场布置、绿化景观规划、住宅单体朝向选择、房型选择等一系列设计手段,充分利用采光、通风、水源、植被等自然条件,加上通过日照模拟、自然通风模拟、能耗模拟相结合的计算机技术手段来作为辅助,可以对建成后的小区在减少能耗、有效和积极利用能源方面达到宏观控制。
  2.0规划选址与节能
  区位选址应避免给环境造成的负面影响。通常应考虑地形地貌、冬季和夏季主导风向、日照条件等对住宅节能的影响。建设应争取避风向阳、地势平坦的建筑用地。如负阴而抱阳的择址要求就反映了人宅相扶,感通天地的传统居住文化理念。
  3.0功能分区、交通组织与节能
  住宅及公共建筑等不同功能区在基地内的分布应均衡合理。如公共建筑可集中在小区入口处以便与区外公建形成集聚效应,也可化整为零地结合住宅组团布置以更加方便居民使用。功能相近的建筑或采暖要求相同的建筑应在条件许可的情况下集中设置,便于空调设备统一使用而减少运行能耗。道路交通组织及步行系统应根据小区规模合理选择对内对外交通联系方式。通过适宜的功能分区、控制机动车道长度、减少道路占地面积、设置足够的自行车停车位等措施,可以合理规划能源负荷、有效鼓励自行车交通及步行交通、减少住区内机动车交通量等来达到宏观节能效果。
  4.0空间布局中的节能分析
  住宅小区的空间布局应用地配置得当、功能组织合理、布局结构清晰,设施配套齐全,整体协调有序,远近结合,为小区建设发展创造必要条件。一般来讲,居住小区基本的功能要求有:日照、通风、安静、便捷、安全、舒适、交往等等。小区的节能可以应用生态学基本原理,因地制宜地进行空间布局的规划设计,保障景观、风环境、日照等均好性。
  住宅小区采用行列式、点板结合式、周边式、院落组团式等不同的布局方式,或者采用低层、多层、小高层或高层等不同的建筑形式,对住宅小区的节能的效果将有不同的影响,需要结合实情综合分析对比,采用合理的布置形式。例如:梧桐城邦住宅小区(图2)开放式街区的布局营造了公共性半公共性私密性层次丰富的空间序列。组团级道路、公共绿化、沿街建筑界面的公共空间完全共享。小高层住宅与多层院落式组团布局疏密有序,贯彻省地节能理念。

 

梧桐城邦总体鸟瞰图

 
  4.1日照采光与建筑朝向
  建筑朝向对使用能耗的影响很大:太阳辐射得热在夏季会增加建筑制冷负荷,冬季则降低采暖负荷。上海地区良好的朝向为南偏西15度至南偏东15度。建筑物的朝向宜采用南北或接近南北向六五节能标准4.0.2条)。按照日照间距及太阳方位角的要求,规划设计中可采用住宅建筑错位布局、结合公建形成院落式、点板组合、采用坡屋面、北面退台处理等设计手段,来优化住宅日照及自然采光条件,提高居住舒适度,减少白昼人工照明时间。
  例如:仁恒河滨城(图3)南北走向的林荫大道与河滨观光带共同形成生态型的绿化空间,有利于夏季主导风向的导入。绝大部分住宅单体拥有最佳的方位朝向,保证充分的日照、良好的通风条件,功能分区自然合理,住宅组团布局均衡、视野开阔,具有均好性。

仁恒河滨城总平面图


  4.2小区风环境
  小区的良好风环境可以通过建筑规划布局来实现,使住宅有良好的自然通风,利用风压、热压产生的空气流动带走室内热量,是有效的降温方式,改善空气品质又降低空调能耗。
  利于通风的措施有:
  1)建筑布局和道路的走向应有利于夏季主导风的导入和冬季主导风的阻挡,上海地区常见的总体布局是北高南低、住宅南北朝向。
  2)风向与住宅建筑的长轴方向应形成一定的入射角,减少前排住宅对后排住宅通风的不利影响,避免形成涡流。
  3)道路和绿化的布置应有利于形成住宅群之间的风廊
  4)借助计算机技术,用风环境分析软件可对比不同布局方案,对住宅建筑群的局部风环境合理优化。

郎润园总平面图


  例如:节能省地型的万科朗润园住宅小区(图4)中,多层、中高层公寓房及联体叠加别墅合理布局,人员户外活动区可形成舒适的风环境,利于夏季东南风的导入和冬季西北风阻挡,避免住宅建筑和主要通道改变周围的风向和风速。

  4.3其它因素
  空间布局也不能片面追求节能效果,对诸如私密性、噪声控制、小区识别性等方面也需统筹考虑。例如达安?春之声花园住宅小区(图5)从满足居住私密性的角度出发,住宅群体错落布置,每栋单体宜拥有独立的出行路线和不受干扰的视线界定,保证居住生活私密性在保证良好朝向的情况下,有较大的间距和良好的视野,利于导风,均好性较高。

达安.春之声花园总平面图


  5.0地下空间开发利用中的节能策略
  常规地下空间利用包括停车库、自行车库、设备间等辅助房下地等功能,其主要优越性主要体现在节地方面。但在设计中可以进一步将地下空间开发利用,采取措施节约其使用过程中的能耗。扩展地下空间的使用功能,可采用内庭院式的开放布局强化地下采光和通风条件,更好地满足公共功能的要求:
  1 通过住宅南向的底层局部位置设置下沉式花园,完善采光、通风、防水、防潮问题,对地下室局部进行利用。结合地面及花园的绿化布置,可调节局部室外温度,也可阻挡视线,满足居住私密性的要求。
  2 较大规模小区的地下车库可采取局部设置地下庭院的做法(图6)。开敞的空间可以利用自然进风,减少送排风机的设置,同时天然采光可以减少室内人工照明的使用时间。地下庭院内种植功能性的植物可以有效净化空气,改善气候,因此综合节能效果比较明显。

仁恒河滨城阳光内庭式地下库的下沉庭院实景


  6.0绿化环境调节小区微气候
  良好的绿化环境是住宅小区节能的重要途径:地域性植被景观、复层群落配置可以有效调节小区地表及建筑表面温度,缓和城市热岛现象。规划中应注重注重平面布局与立面景观的结合,通常采用屋顶绿化、平台绿化、垂直绿化、空中花园等手段,提高绿化覆盖率,建立立体化绿化系统,调节小区微气候:
  1 遵循适地适树功能防护等绿化配置原则进行多层次植物群落的种植,起到提高场地保水性、防护降噪、调节小气候、保护小区环境的作用。
  2 综合运用道路、小品、水体、草坡、绿树、花簇、硬质景观与建筑天际线等元素造就多层次的互动绿色空间。
  3 减少硬质地坪铺装和车行道路的面积,加大绿化覆盖率,有益于减缓地面热反射。例如:亲和源老年公寓(图7)的场地铺装以草坪为主,辅以长廊及少量硬地。绿化景观灌溉用水使用经处理的河道水。组团空间围合有利的通风与日照,所有建筑均为南北朝向,住宅间纵横交叉的水路和绿荫道自然连接。规划设计适应小区的老人社区的定位,且有益于小区微环境的小气候。

亲和源老年公寓景观布置图


  4 广场铺装和园路铺装宜以贴近自然、浅色系的材质为主,如采用青石板、花岗岩、卵石、毛石等,以营造不同的视觉与肌理效果,同时可以加大地面的渗水性以利雨水收集,构筑物用材考虑减少光反射。
  5 利用垂直绿化措施为建筑遮阳节能:如东西山墙设置塑料网为爬山虎等植物攀爬创造条件,利用垂直绿化措施为建筑遮阳节能。
  6 种植屋面(图8):利用植物的光合作用,将热能转化为生化能;利用植物叶面的蒸腾作用增加蒸发散热量,均可大大降低屋顶的室外综合温度。增加屋面的保温节能效果的同时又为周边较高层住宅提供良好的景观。

仁恒河滨城会所屋顶绿化


  7 绿化遮荫措施:地面停车场、人员室外活动区宜采用廊架结构以便遮荫,实践证明:以凌霄、络石、木香、紫藤等爬藤植物为车辆遮荫,气温降低约4摄氏度。
  7.0利用自然河道节能
  上海地区水网较丰富,有条件的小区应利用当地自然水资源因素,将自然河道引入小区(图9),不但可以结合居民休憩区布置水景观, 丰富小区生态内容,更有利于室外环境温度的调节。

三湘四季花城玫瑰苑人工湿地


  8.0小区设备对可再生能源的利用
  具备条件的小区应优先利用太阳能、风能、天然气等可再生能源。如小区使用天然气洁净能源可以大力推广。本文着重关注太阳能技术的利用:
  1) 上海属于太阳能利用Ⅱ类地区,有其利用的气候条件。而太阳能的利用如太阳能光伏发电技术由于技术成熟度高、长期应用则投资回报率高,则可以在住宅建筑上可以推广和普及。如太阳能庭院灯、草坪灯、太阳能小区指示系统等技术目前已得到广泛应用(图10)。

太阳能节能灯具


  2) 上海市建设交通委颁布实施的《民用建筑太阳能应用技术规程》(热水系统分册)(DGJ08-2004A-2006)已将太阳能热水(图11)系统纳入建筑工程设计与施工全过程。

三湘四季花城的太阳能建筑一体化设计


  9.0住宅单体选型的节能策略
  在规划设计阶段,住宅单体选型一般通过建筑形式选择、控制体形系数、合理控制住宅的户均面宽与进深等要素的把握,有针对性的采取相应措施,可以有效减少能耗。
  9.1建筑形式的选择
  不同的建筑形式在节能效果方面也各有千秋,宜根据住宅小区的具体情况分析选择。一般说来:板式住宅或多层住宅南北通透,便于采光通风;塔式住宅、高层和中高层住宅可保证较大的住宅间距和良好的室外空间,但电梯及变频水泵等设备运行的能耗较高;低层住宅的居住空间接近自然环境,天然采光充足,但体型系数大、不利于节能。
  此外,住宅户型平面布置应利用组织穿堂风,南北向的住宅有良好的自然通风。有的户型探索空中入户花园(图12)的模式,营造从公共空间到私密空间中的一个由业主DIY的空间层次,形成空中的垂直绿化,可以有效改善通风节能效果。

三湘四季花城短板式高层住宅中的入户花园


  9.2体形系数的影响
  建筑的体形系数即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 体形系数小的建筑较有利于节能,通常具有如下特点:
  1 平面规整,单元之间易于拼接;
  2 建筑外形的凹凸变化少,即形成扁平化的外立面(图13);

立面“扁平化”的板式高层住宅建筑


  3 在满足使用要求的前提下,房间的净高宜适当降低以减少建筑外表面积;
  4 据分析数据显示,建筑的体形系数随着层数的增加而随之减少,相对来说小高层住宅建筑比较有利于进行体形系数的控制。
  体型系数对建筑造型、平面布局、采光通风以及居住小区的外部形象都有相关的影响,设计中不能一味追求较小的体型系数,而应统筹考虑。一般建筑物的体形系数应符合下表的规定:  

1居住建筑的体形系数限值(六五标准4.0.3条)

居住建筑的体形系数限值

 

  9.3户均面宽和进深的控制
  通常加大进深可减少外墙面积,提高保温能力,节约能源。但过大进深易导致室内采光能力变差及出现暗室。因此比较适合的进深建议值为11.4~12.3
  户均面宽根据户型的大小与组合方式相应变化,在满足居住舒适度的情况下宜缩小面宽,对节能与节地都较为有益。
  10.0规划设计中的其他节能策略
  从宏观的角度看住宅的节能举措,在小区规划设计中宜考虑的还有:
  1) 总体管网的集约式合理配置。
  2) 箱式变电站尽量设于负荷中心,节能环保,噪音小、有利于改善和美化环境。
  3) 生活有机垃圾的处理。小区规划中应加强生活垃圾的分类收集,可设置垃圾压缩转运站或垃圾生化处理站,推进小区垃圾输出减量化、无害化、资源化,在节能与环保方面做出有益的尝试。
  4) 3R材料及场地废弃物的利用。在临时房、围墙等建筑物和构筑物上推荐使用旧砖瓦、钢材、玻璃、木材等材料,目前不少小区作出了有益的探索。
  11.0结语
  综上所述,节能效果并不一定需要高造价、高技术集成的新技术产品,在住宅小区的规划设计环节,可以结合住宅项目建设的特殊性,考虑适合经济发展水平和适于推广的因素,采取适当的节能策略。对影响节能的因素考虑越充分,就越有利于提升整个项目长效使用中的综合节能效果。进行节能设计还要技术可行性强,同时要提升居住品质。目前国内还没有建立完整的建筑能效标识制度,上海市将根据建筑节能工作的具体推进要求,逐步推进建筑能效评估、能效标识制度。可持续发展的住宅建设一要政府部门的政策引导,二要广大设计师的前瞻性的研究,三要房产开发商及建材企业的社会责任感。三者形成合力(图14),从而使得建筑与自然和谐共生,实现经济、人口、资源、环境的协调发展。

 

 

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5、上海闵行法院大楼(造型施工:详见照片)

6、上海品牌服饰旗舰店(方案施工图设计及施工:详见蓝图)

7、上海望族城高层住宅区(造型施工:详见照片)

8、江苏宜兴市人民法院(施工:详见照片)

9、宜兴市人民法院张渚法庭(施工:详见照片)

10、江苏句容会所(方案及施工图设计:详见蓝图)

11、宜兴市人民法院官林法庭(施工:详见照片)

12、江苏无锡市太湖私人别墅(设计施工:详见蓝图)

13、湖南长沙杂交水稻国际大酒店(设计:详见效果图)

14、江苏盐城皇庭国际酒店(设计及施工:详见效果图及蓝图及照片)

15、河南固始国泰婚纱摄影基地(设计施工:详见蓝图及照片)

16、浙江嘉兴海关大楼(设计:详见蓝图)

17、浙江海宁海关大楼(设计:详见蓝图)

18、江苏泰州恒元城别墅区一期工程(施工:详见照片)

19、江苏盐城第二实验小学大礼堂(设计施工:详见蓝图及照片)

21、江苏常州婚庆小镇商业街(设计:详见效果图及蓝图)

22、江苏常州国茂减速机集团总部办公楼(设计施工:详见蓝图及照片)

23、上海南外滩景观防汛墙一期工程(施工:详见照片)

24、浙江丽水法院大楼(设计:详见蓝图)

25、安徽芜湖海螺国际大酒店(设计施工:详见蓝图及照片)

26、浙江嘉兴信远朗庭项目一期商业(施工:详见照片)

27、浙江温州大平层豪宅(设计施工:详见效果图及蓝图及照片)

28、浙江乐清大平层豪宅(设计施工:详见效果图及蓝图及照片)

29、湖南永州市友谊大酒店(设计施工:详见蓝图)

30、江西高级人民法院规划及单体设计(设计:详见效果图)

31、江西乐平市人民法院大楼(设计:详见效果图)

32、江西波阳县人民法院大楼(设计:详见效果图)

33、江西九江中级人民法院大楼(设计:详见效果图)

34、江西九江市胜发酒店(设计:详见效果图)

35、河南固始人民银行大楼(设计:详见效果图及蓝图)

36、河南鹤壁质监局办公大楼(设计:详见效果图及蓝图)

37、内蒙古鄂尔多斯超白金五星级大酒店(设计:详见效果图及蓝图)

38、河北临城法院大楼(设计:详见效果图)

39、贵州翁安国税局办公楼(设计:详见效果图)

40、贵州翁安财政局办公楼(设计:详见效果图)

41、贵州翁安国土局办公楼(设计:详见效果图)

42、天津大港海鲜楼(设计:详见效果图)

43、天津洗浴中心(设计:详见效果图)

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公司:中菏建筑工程(上海)有限公司
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