陶光炎+++李姍姍+++楊靜+++邵健飛

摘 要：通過對四川阿壩州藏族傳統(tǒng)民居的調(diào)研表明，其冬季室內(nèi)舒適度不佳?？紤]到當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展水平相對較低，文章在不增加主動式調(diào)節(jié)設備的情況下，充分利用當?shù)靥栞椛浯?、日照時間長的氣候特點對阿壩州藏族傳統(tǒng)民居透明圍護結(jié)構進行了優(yōu)化設計。文章的優(yōu)化設計是基于Ecotect Analysis軟件開展的，首先對軟件的計算準確性進行了評估，證明其可用于該項目的設計，其次基于Ecotect Analysis 軟件對優(yōu)化設計后室內(nèi)熱環(huán)境和光環(huán)境進行了分析，表明優(yōu)化后的民居舒適性顯著提升。所采用的優(yōu)化設計構造簡單、易于改造、經(jīng)濟造價低，具有在藏族地區(qū)推廣的高可行性。

關鍵詞：藏族傳統(tǒng)民居；Ecotect Analysis 軟件；透明圍護結(jié)構

前言

四川阿壩藏族羌族自治州，簡稱阿壩州，是四川省的一個自治州，位于四川省西北部，與青海省、甘肅省交界。當?shù)貧夂驈碗s，以高山氣候為主，太陽輻射強度大、日照時間長，冬季嚴寒。通過對阿壩州藏族民居的調(diào)研表明，冬季透過窗戶的冷風滲透量和熱損失較大，房屋的設計沒有考慮對當?shù)爻渥闾栞椛涞睦?，僅依靠電爐和煤爐采暖，室內(nèi)舒適度不佳?？紤]到藏族地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展水平相對較低，本文擬不增加主動調(diào)節(jié)設備，通過對于窗、陽光房等透明圍護結(jié)構的優(yōu)化設計去改善室內(nèi)舒適性，并力求經(jīng)濟成本低、改造簡單易行，適宜阿壩州藏族傳統(tǒng)民居使用。

1 Ecotect Analysis軟件準確度評估

本文對于阿壩州藏族傳統(tǒng)民居透明圍護結(jié)構的優(yōu)化設計是基于Ecotect Analysis軟件開展的，在數(shù)值模擬之前，首先對于Ecotect Analysis軟件在采光和熱輻射計算方面的準確度進行了評估。

實驗以大連民族大學土木樓某辦公室作為實驗對象，測點布置詳見圖1，利用照度計和太陽輻射表對各測點的照度值和太陽輻射強度進行測試，其中太陽輻射強度為1小時內(nèi)的累積輻射強度。表1和2為各測點照度與太陽輻射強度實驗值與理論值的比較，可見，Ecotect Analysis軟件照度模擬值與實驗值偏差在25%以內(nèi)，采光計算準確度較高。測點4-9的太陽輻射強度模擬值與實驗值吻合較好，而測點1-3太陽輻射強度模擬值與實驗值差異較大，測點1-3與窗的距離最遠，太陽輻射強度相對較低，因此雖然其計算值偏小，但對于整個房間總的太陽輻射強度影響較小，因此可利用Ecotect Analysis軟件進行太陽輻射計算。

2 優(yōu)化設計方案

本文基于所測繪的藏族民居實際尺寸及構造建模，在實際房屋的基礎上進行更新設計。該藏族民居共三層，首層為客廳、廚房及儲物室，二層為三個臥室及儲物間，三層為藏經(jīng)堂及熟食加工間，屋頂為大面積平臺，詳細布局見圖2。藏族民居墻體是由當?shù)厥a(chǎn)的石材搭建的，透明圍護結(jié)構采用單層玻璃，詳見圖3和4。

將模型帶入Ecotect Analysis軟件中進行室內(nèi)熱環(huán)境及天然采光光環(huán)境的模擬，當?shù)貧庀髷?shù)據(jù)采用阿壩州州府馬爾康氣象數(shù)據(jù)。對于室內(nèi)熱環(huán)境的評價包括：最冷日太陽輻射量及最冷月不舒適度分析，光環(huán)境的評價為天然采光下房間不同位置的照度值分布。擬通過改造透明圍護結(jié)構，達到在冬季能充分利用太陽輻射改善室內(nèi)熱舒適性，同時要求在夏季室內(nèi)不能過熱，并且能夠提高冬、夏季天然采光效果，減少主動式采暖及人工照明的能源消耗。

2.1 優(yōu)化方案介紹

根據(jù)現(xiàn)有建筑室內(nèi)采光及熱環(huán)境的特點及經(jīng)濟考慮，提出了如下的優(yōu)化方案（詳見圖5）：

（1）西側(cè)朝南向和二樓朝東向的三扇窗改為雙層玻璃，以減少冷風滲透和導熱損失。

（2）優(yōu)化設計利用二樓1200mm的陽臺，在一、二樓增設陽光房，二樓陽光房頂部不透明。

（3）為了讓陽光房加熱的空氣能進入西側(cè)的廚房和臥室，在西側(cè)廚房和二樓臥室一的門上增設與門同寬的900×400的小窗，使得整個房屋都能獲得比較好的舒適性。

（4）客廳的窗戶由1200mm×1500mm改為1600mm×1500mm，以增加客廳的被動式采暖和采光效果。

2.2 優(yōu)化設計前后的室內(nèi)熱環(huán)境與光環(huán)境分析

優(yōu)化前后的室內(nèi)熱環(huán)境對比見圖6-7，冬至日房間天然采光的對比見圖8-11。從圖6和7可見優(yōu)化后的民居在最冷日總的太陽輻射得熱比優(yōu)化前顯著提升，最冷月不舒適度顯著減少，冬季被動式采暖的效果增加明顯，從以上結(jié)果可知，優(yōu)化設計后的民居冬季室內(nèi)舒適性顯著提高。從圖8-11可見冬至日客廳采光系數(shù)顯著增加，臥室一的門上方開有小窗，故采光系數(shù)也有所增加，客廳和臥室一房間天然采光效果增加明顯。雖然二層增加了陽光房，但是陽光房與臥室二和三之間因為有門分隔，因此臥室二和三采光系數(shù)變化不大，如果要增加本部分的采光，需要對臥室二和三重新開窗，考慮到經(jīng)濟因素及施工復雜性，不再對本部分進行改造。綜上，在對房間的透明圍護結(jié)構采用2.1所述優(yōu)化設計方案后，房間冬季室內(nèi)熱舒適性及客廳、臥室一的采光效果顯著增加。

2.3 經(jīng)濟分析

在此對所采用的優(yōu)化設計方案進行簡單的造價分析，其中：陽光房、客廳、廚房、臥室一和二需要增加玻璃面積約6m2，還需對廚房及臥室一的門進行改造，總造價約為3000元。陽光房每平米面積上一年內(nèi)接受太陽輻射總量是5016～5852MJ，相當于170～200Kg標準煤燃燒所發(fā)出的熱量[4]。一頓標準煤市場價500～600元，一平米陽光房一年節(jié)約85～120元燃煤費。優(yōu)化后的藏族傳統(tǒng)民居一年可為居民節(jié)約1892.95～2672.4元的燃煤費，在兩年左右即可回收改造的投資，這對于我國經(jīng)濟發(fā)展落后的地區(qū)，具有良好的經(jīng)濟效益。

3 結(jié)束語

本文對藏族傳統(tǒng)民居進行了綠色建筑更新設計，充分利用當?shù)靥栞椛鋸姸却螅照諘r間長的特點，通過對窗、陽光房等關鍵構造的更新設計顯著改善室內(nèi)舒適性及采光效果。所采用的優(yōu)化設計方案經(jīng)濟成本低、改造簡單易行，適宜少數(shù)民族地區(qū)使用，具有很高的社會效益、經(jīng)濟效益及環(huán)境效益。

參考文獻

[1]陳湛，張三明.中國傳統(tǒng)民居的被動節(jié)能技術[J].華中建筑，2008， 26.

[2]張櫻子.藏族傳統(tǒng)居住建筑氣候適宜性研究[J].西安建筑科技大學，2008.

[3]姜海勇.中國能源現(xiàn)狀及未來發(fā)展戰(zhàn)略[J].深圳特區(qū)科技，2006，4：29.

[4]李明.北方采暖地區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)住宅太陽能設計研究[D].西安建筑科技大學，2009.