传统民居节能空间的被动式设计对策研究——以窑洞民居的节能改造为例

摘要

论文针对传统民居采光、通风、空气品质不佳等居住现状,结合拓扑形态与改善建筑微气候的调节原理,以窑洞民居改造为案例,分析改造过程中的两难问题,并从形体、朝向、空间布局三个方面探讨了窑居节能空间形态的被动式设计原则与对策.从兼顾太阳辐射的利用、冬季热损失与通风等几个因素，采用形式紧凑、体型系数较小的长方体较为合理，建议“建筑的边长比1:1.6"，在保证建筑南向充足采光与集热的情况下，提高围护结构的保温性能以减少围护结构外表面的热量损失。窑居朝向选择的原则是促进冬季太阳辐射热的进入同时规避冷风的侵袭，而夏季顺应主导风向的进入，以节约采暖与制冷的能耗。因而窑居南向开窗其他各面均封闭的方式，恰好屏蔽了冬季西北风又可保障夏季主导风向的进入而与夏季主导风向的夹角控制在30度以内为佳。以窑居正南向作为窑居朝向方位的拓扑原型，变换窑居与太阳辐射、主导风向的方位角就可得窑居朝向与方位的拓扑变换形态。窑居合理的空间布局设计主要体现在较好地解决了保温与采光、保温与自然通风之间的矛盾保证在冬季既促进太阳辐射热进入又抑制了导热热损耗、对流热损失，同时在夏季促进室内空气流动通风降湿改善空气质量。因而在窑居的空间布局设计上注重合理的环境分区设置室内的灵活分隔、气候阻尼区通过中庭、竖井等高差空间改善窑居的室内温湿度、光环境与空气品质。