重庆村镇建筑情况调查与外遮阳适应性研究

摘要：重庆地区村镇新建筑大规模兴起，居民对建筑舒适度要求日益提高，同时对能源的需求量也增长迅猛。为了得到气候地理条件特殊的重庆地区的村镇居民建筑外遮阳及相关情况，以及在重庆村镇地区使用外遮阳设施的适应性，进行了对重庆村镇建筑全面的现场测试和问卷调研，统计分析合理建立重庆村镇居住建筑模型。依调研结果选取建筑朝向为东向、东南向、西北，继而对典型空调房间设置水平1米外遮阳板并做其适应性研究。包括使用Ecotect和DeST对试验房间进行前后采光、能耗的模拟研究。验证了采用该遮阳板后不影响室内采光需求的前提下，均可以有效降低空调能耗10%以上，从而得出在重庆村镇居住建筑设置外遮阳板的必要性。

关键词：通风与空调 重庆村镇 外遮阳 建筑能耗 室内光环境

中图分类号：TU882 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2012）011-001-03

1 引言

重庆自1997年直辖以来经济发展迅速，特别是作为全国城乡统筹发展改革试验区，农村建设新面貌更是焕然一新，统计年鉴数据表明，在2005年至2010年，农村居民平均每人纯收入由2809.32元，逐年增长至5276.66元。农民收入的日益提高，对生活质量的需求也在不断上升，居民对室内居住环境品质的要求不断提高。统计年鉴数据显示人均住房面积由2005年的32.91m2增加至2010年37.56m2。平均每百户年末耐用消费品拥有量中空调器由2005年的2.17，已上升至2010年的14.56。在居民生活改善的背后，隐藏着是空调数量的增加带来的建筑能耗问题。首先，重庆位于北半球副热带内陆山地地区，气候地理条件特殊，是中国的四大“火炉”之一，气候夏长酷热多伏旱，所以夏季使用空调降温耗电量巨大。另外，对于农村居住建筑的设计，长期得不到足够的重视，缺少科学的指导。建筑设计不合理附加的能耗更是不可忽视。虽然近些年，国内对农村新建建筑开始关注，在严寒和寒冷地区已经有农村住宅建筑设计规范，但夏热冬冷地区缺少相应的设计指南。综上考虑，农村空调需求日益增长的背后隐藏着重要的节能潜力，引发建筑节能技术应用的需求。

外遮阳技术是建筑在暖通空调领域节能的一个重要举措，且外遮阳形式的发展已有很大的成果却未能广泛应用，主要在于城市地区，建筑物密集、对旧有建筑改造困难。但是对于建筑物稀疏的村镇地区，无论是对于大量的新建建筑的应用还是对旧有建筑的改造，都较容易实现。虽然现今国内外遮阳技术不断发展，对该技术的应用研究也难以数计。但是真正结合村镇实际情况、考虑农民生活习惯和需求的确实甚少。所以本课题对重庆村镇建筑遮阳现状进行调查和分析，旨在为重庆山地巴渝新农村地区节能建筑的设计提供参考，为现今愈演愈热的建筑节能提供一个新的思路、新的方向。

2 调研及模型建模

2.1 调研概况

经过对重庆市地区人口、社会经济发展水平差异的了解，在全市40个区县中选取位于重庆北部两江新区的玉峰山镇和九龙坡区由远郊型农村集镇转变为近郊型小城镇的金凤镇作为调研对象。所选地点都具有一定的典型性和代表性。

2011年8月到选定村镇进行相关的问卷调查与现场测试。测试内容涉及到房屋建筑结构基本信息以及热物理参数。问卷内容包括家庭人员基本信息，能源使用情况和行为节能情况等。问卷数量为100份，由于每个建筑问卷或测量开展顺利的不确定性，例如需测量卧室房间温度、照度，被问卷者不允许的情况下，该部分问卷信息缺失。每个问题的有效问卷数不同。

2.2 调研结果

利用SPSS软件进行数据统计处理，统计结果如下。

2.2.1 建筑结构部分

（1）建筑层数有效问卷100份，其中56%建筑为3层，20%建筑为2层。（2）建筑层高基本为3米。（3）建筑平均占地面积70平方米。（4）建筑主要朝向分别为东南向、东向、西北向。（5）村镇建筑中的外遮阳包括一般的屋顶挑檐，外挑屋檐尺寸一般为0.5米。外遮阳板基本为水平遮阳板，且板宽基本为0.5米，也并非名义上的遮阳板，多是作为挡雨使用。且在所调查的建筑中所占比例也较低，大约为四分之一。

2.2.2 建筑材料部分

从本次调研结果中选取相关数据，并引用现有研究中的一些数据，得出重庆村镇典型建筑的材料构成。

2.3 模型建立

根据数据统计结果，合理建立重庆村镇建筑，如图1为在DEST软件中呈现的建筑模型立体图，建筑为三层，层高3米，内部布局如图中所示。所模拟房间为建筑正面右侧一层房间，尺寸为宽3米，进深4米。窗户尺寸长宽均为1.45米，距地1米。内部门的大小为高2米，宽0.9米。材料同调研结果设置。设置的遮阳板为宽度与窗户宽相同，深为1米，距窗户上沿200毫米。

3 外遮阳设施应用效果模拟分析

对于所建模型利用DEST和ECOTECT 分别对重庆地区最为常见的三种建筑朝向东南、东、西北，进行设置遮阳板前后板空调能耗和采光的变化模拟，并对结果进行分析。

3.1 DEST能耗模拟

根据调研结果确定的建筑材料，参考软件自带热物理参数并查阅参考文献[6]获得特性参数，及窗户的热物理参数，见表2。并根据调研中问卷所了解的居民生活习惯，合理设置空调房内居民的生活作息，见表3。依据参考文献[7]重庆市的空调期为6月15日至8月31日。基于以上条件，模拟东南，西北，东各建筑朝向，在设置1米水平遮阳板前后室内空调能耗的变化情况，结果见表5。

由模拟结果表4可知，无论哪个朝向空调能耗均能降低10%以上，节能效果显著。三种朝向中东南向空调消耗负荷最低，遮阳板降低能耗作用最为显著的也是东南向。这也许正是多数居民偏爱此朝向的原因。

3.2 ECOTECT采光模拟

根据建筑材料，查询参考文献[2][3]获得建筑材料相关光学特性如表5。部分热物理参数见DEST模拟数据。另外有窗户的可见光透过率为0.78，折射系数为1.74。模拟过程设置参数有：室外自然光照度采用CIE全阴天模式下，重庆市室外照度4000lux。窗户洁净度为0.9，模拟目标选择网格距地0.8米高水平面。基于以上条件，模拟东南，西北，东各建筑朝向，在设置1米水平遮阳板前后室内采光照度的平均值与居住建筑采光标准的比较，模拟的结果如表 6。

从模拟结果表6来看，室内平均照度值在遮阳板设置前后，室内照度值仍受到一定的影响，但与居住室内自然采光临界照度值50lux相比，仍有较大富余。另外《建筑照明设计标准》卧室的最低照度值是75lux，在不使用照明灯具的情况下仍能满足照度需求。因此，设置遮阳板对室内照度的负面影响不明显。

4 结论

在使用DEST和ECOTECT两种模拟软件所得结果进行综合分析，可以得到的结论是：对所建的重庆村镇居住建筑的模拟房间，三种模拟朝向在设置了1米水平外遮阳板后，仍能满足室内自然采光的照度需求。但却可以显著降低空调能耗10%以上。因此，遮阳板在该地区村镇住宅建筑中应用是可行的。另外，三种朝向中，东南向建筑空调能耗最低，而且东南向窗户设置遮阳板的作用在三种朝向之中最为显著，其次为西北向。

所以，在重庆村镇地区建筑增加外遮阳措施是十分有现实意义而且必要的。为重庆村镇地区推广建筑外遮阳技术提供理论基本，为建筑节能提供新的思路和新的方向，更为后来者在此方面的研究提供了基础平台。

5 展望

他研究表明，东向及西向建筑其实更适合采用垂直遮阳板。但由于此次在调查的村镇中几乎没有发现重庆村镇居民采用垂直遮阳的习惯，为此，立足当地村镇居民的生活习惯，本次重点研究水平遮阳对住宅节能、采光的综合影响。

而查阅的大量参考资料给予的启示是，针对重庆村镇居民建筑朝向的多样性，可在下一步创新性地研究垂直遮阳、档板式遮阳和综合遮阳对居民住宅建筑的采光、能耗影响，这将会是一个很有意义的研究与尝试，如果可以加以推广，建筑遮阳技术在朝向特殊多样化的重庆地区，对于能耗和舒适度的影响将更为显著。

再者，针对村镇区域的特殊性，我们认为可以采取自然遮阳，利用植物树木制造阴影来起到遮阳的作用，由于树木没有固定形态和种类，所以无法量化到具体，但是这是一个无论对既有建筑还是新建住宅，都很有意义的建设性的意见。

参考文献：

[1] 龙毅.材料物理性能[M].长沙：中南大学出版社，2009.

[2] 国家统计局年鉴.http：///tjsj/ndsj/，http：///html/tjsj/jdsj/.

[3] 中国建筑科学研究院.GBT50033-2001.建筑采光设计标准[S].北京：中国建筑工业出版社，2001.

[4] 中国建筑科学研究院.GB50034-2004建筑照明设计标准[S].北京：中国建筑工业出版社，2004.

[5] 任鑫佳，张华玲.重庆地区村镇住宅现状调研与分析[J].制冷与空调，2011，25（1）：96-101.

[6] 中国建筑科学研究院.GB50176-93民用建筑热工设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，1993.

[7] 中国建筑科学研究院.JGJ134-2001.冬冷夏热地区民用居住建筑节能设计标[S].北京：中国建筑工业出版社，2001.

[8] 蒋毅，黄中.建筑外遮阳与节能[J].建筑节能，2007，35（195）：31-33.