寒冷地区城市住宅设计的节能省地策略研究

河北工业大学硕士学位论文-I-寒冷地区城市住宅设计的节能省地策略研究摘要随着寒冷地区城市一些居住用地的不合理开发和住宅日常能源的日益紧张，城市住宅的土地和能源消耗逐渐被人们所重视，如何建设节能省地型住宅成为当今的一个研究热点。本文通过技术集成和设计整合，探索全面提升住宅综合品质的技术体系，促进住宅建设向着“科技含量高、资源消耗少、环境负荷小、成本低、效能优”的产业现代化方向发展。而这些解决问题，只有大力发展节能省地型住宅，才是缓解能源、改善环境的一种重要良好途径。本课题以寒冷地区城市住宅建筑为研究载体，研究该区域城市住宅的节能省地问题，主要研究工作如下：1、总结、分析国内外现有的寒冷地区城市住宅节能设计与省地设计。2、针对寒冷地区城市住宅，在原有的节能及省地设计的基础上寻找节能省地型住宅的整体设计策略，统筹兼顾，提出适合该区域的具体设计策略。3、进行寒冷地区城市的节能省地型住宅设计实践。关键词：寒冷地区，城市住宅，节能省地，整体设计寒冷地区城市住宅设计的节能省地策略研究-II-COLDURBANRESIDENTIALAREASINTHEDESIGNOFENERGYANDLANDSAVEINGSTRATEGIESABSTRACTWiththecoldregionunreasonableurbanresidentiallanddevelopment，Andresidentialenergyincreasinglytenseday-to-day,Urbanresidentialenergy-efficientprovinces,theproblemisbeinggraduallyattention.Thustheprovincialcitiesofresidentialenergyconservationhasbecomeahotspot.Throughtechnicalintegrationanddesignintegration,Exploreupgradetheoverallqualityofresidentialintegratedtechnologysystem,Topromotehousingconstruction,thehighscientificandtechnologicalcontent,lessresourceconsumption,environmentalloadofsmall,lowcost,performancesuperiorindustrialmodernizationdirection.Therefore,reasonableplanningprovinceandeasetheenergyconservationdesignisameansofenergyissues.Subjecttotheurbanresidentialbuildinginthecoldforresearchcarrier,Studyontheregion'surbanresidentialenergy-savingprovinces,Themainresearchworkareasfollows:1．Summingup,thecoldanalysisoftheexistingurbanresidentialareasoftheprovincedesignandenergy-savingdesign.2．Cityresidentialareasagainstthecold,Theenergy-savingdesignoftheoriginalprovince,andonthebasisofstrategy，Lookforenergy-savingprovinces,theoveralldesignofresidentialstrategy，Balanced,suitablefortheregiontothespecificdesignstrategies。3．Acoldurbanareasoftheprovince,residentialenergy-savingdesignpractice。KEYWORDS:Thecoldregion,urbanresidential,energyandlandsaving,theoveralldesign原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：日期：关于学位论文版权使用授权的说明本人完全了解河北工业大学关于收集、保存、使用学位论文的规定。同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索以及提供本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：日期：导师签名：日期：河北工业大学硕士学位论文-1-第一章．绪论§1-1课题研究的背景1-1-1“节能省地型住宅”概述近年来，由于人类活动与自然环境的冲突造成了自然环境、人居环境的恶化，迫使人们重新审视人与自然、建筑与自然环境的关系。随着可持续发展观念的提出，使建筑师开始思考如何从根源上缓解建筑对能源和环境的影响。2005年，温家宝总理又在《政府工作报告》[1]中，从注重能源资源节约和合理利用出发，明确提出鼓励发展“节能省地型住宅”。随之，建设部也开始把大力发展“节能省地型住宅”作为一项重要工作执行。2006年将住宅产业中心把相关策略整理成《“四节一环保”框架》[2]（即“节能、节地、节材、节水”和“环保”问题，具体方案见附录）开始广泛征求社会意见。自此，“节能省地型住宅”作为一个重要建筑专业名词和设计理念开始出现，资源紧缺和政策鼓励的影响也使得对于“节能省地型住宅”的研究进入实质性阶段。由于城市建设对不可再生资源合理开发的忽视，造成了严重的环境污染和生态破坏，使中国的城市土地紧张、能源严重紧缺，至今这些仍在继续恶化，规划和设计部门对此负有重大责任。根据近年来对居住建筑的调查和现场测试,与国外发达国家能耗相差悬殊。其中主要的直接原因有两方面：在客观上，建筑本身形体及外围护构件考虑不周全，缺乏适当的保温隔热措施；在主观上，人口众多资源紧张，缺乏生态节能省地意识，全民资源节约的忧患意识有待提高。站在21世纪的新起点上，当我们必须重新审视建筑业在建造和使用过程中的相关策略，我们不得不抛弃那种高能耗，高污染的传统设计模式，而把具有节约资源、降低能耗、减少污染、提高室内环境质量等性能的节能省地策略，作为新世纪住宅建筑的设计方向。1-1-2国内外的节能省地型住宅的发展国际上对绿色建筑的探索和研究始于20世纪60年代。60年代美籍意大利建筑师保罗·索勒瑞提出“生态建筑学”的新理念。1969年美国风景建筑师麦克哈格在其著作《设计结合自然》一书中，提出人、建筑、自然和社会应协调发展，并探索了建造生态建筑的有效途径与设计方法，它标志着生态建筑理论的正式确立。70年代石油危机后，欧美发达国家开始注重建筑节能的研究，太阳能、地热、风能、节能围护结构等可再生资源的研究开始提上日程。80年代，节能建筑体系日趋完善，并在英、德等欧洲发达国家开始广泛应用。90年代之后，绿色建筑理论研究开始走入正规。在1991年，布兰达·威尔和罗伯特·威尔合著的《绿色建筑：为可持续发展而设计》问世，提出了综合考虑能源、气候、材料、住户、区域环境的整体设计观，这时的绿色节能住宅已经走向了全面化成熟化。40多年来，绿色建筑研究由建筑个体、单纯技术上升到体系层面，由建筑设计扩展到环境评估、区域规划等多种领域，形成了整体性、综合性和多学科交叉的特点。寒冷地区城市住宅设计的节能省地策略研究-2-对于住宅省地问题，欧美国家一般只提到了注重环境协调，整体设计问题。由于我国人口众多，人均资源相对很少，除日本、印度等国家以外，其它国家几乎很少把省地问题提到国家政策上来，而不同的地域有不同的设计策略，也不尽相同。在国内，建筑节能工作探索阶段开始于1980年，1986年我国建设部颁布了第一部节能率为30%的正式规范，1994年明确了提出建筑节能50%的第二步要求，2007年全国开始施行建筑节能65%的第三步，即使全部开始实行三步节能，也只能使得我们的节能建筑耗能降低一部分，对于国外来说相差还是很远的，可见我们应该全面挖掘节能策略，降低提高我们的建筑能耗。而省地问题是在城市住房紧张环境恶化的情况下，2005年在中央的工作报告中与节能一起明确提出的一项措施，即节能省地，并明确把建筑节能和建筑省地联系在一起，由于我国人均资源在世界上都属于贫乏的国家，所以省地具有一定的地方特色。为了便于执行中央政策，建设部又分项总结出“四节一环保”（即“节能、节地、节材、节水”和“环保”）。但是，节能和省地是相互渗透的不可分割的，只有节能省地一起考虑，才可以全面的彻底的执行“节能省地型住宅”策略，进一步降低住宅能耗。1-1-3我国城市住宅产业发展存在的问题目前我国正处在城市化高度发展过程中，到2020年中国将有70亿平方米新建建筑需要采暖，其中有60亿平方米为城市住宅，需要增加1.4亿吨标煤／a，增加4500亿kwh/a电力，这对于我国能源供应将产生巨大的压力。另外，我国新建城镇住宅中，完全按照建筑节能设计的不到6%，即便全部执行了65%建筑节能标准（2007年我国城市开始全面执行65%建筑节能），其住宅能耗与同气候条件的欧洲或北美国家相比，单位建筑面积要多消耗50%-100%的采暖能量，而且舒适度较差。即使是已经开始执行节能65%标准设计多年的北京市，能耗大幅降低，但是仍比瑞典、丹麦、芬兰等国家气候相近地区能耗高50%,而2007年前国内按照65%节能标准进行居住建筑节能的城市仅有北京天津两个城市[3]。“高消耗、低效益、资源紧张”已经成为我国国民经济可持续发展中面临的重大问题。同时我国住宅产业的科技研究一般停留在单项技术创新阶段，缺乏有效集成和整合，尚未形成配套化、系统化的成套技术体系。这些现状决定了我们在规划、设计、开发、建造过程中，必须制定出一些切实可行的策略办法，坚持住宅节能与省地并举，尽量减少不可再生能源、土地和材料等资源的消耗，提高土地资源利用效率，走可持续的生态发展道路。正如2005年建设部汪光焘部长在《应对能源资源环境挑战·共同促进可持续发展》[4]一文中所指出的那样：鼓励发展节能省地型住宅，要求制定并强制推行更严格的节地、节能、节水、节材标准，制定具体目标和具体措施来大力推进，促进城镇发展方式的根本性转变。1-1-4寒冷地区城市住宅的节能省地现状由于近来我国建筑能耗增加迅速，住宅建筑节能已经开始成为我国节能的重点，以下是一些关于建筑能源消耗状况的资料：——中国城乡既有建筑面积共约420亿m²，房屋建设规模超出世界各发达国家每年竣工新建房屋面积之总和；——中国建筑单位面积采暖能耗是气候条件相近的发达国家的2～3倍，甚至更高（而中国主要工业产品能耗与发达国家的差距大部分只有10～30个百分点）。也就是说，我们正在以史无前例的规模建造高耗能建筑；河北工业大学硕士学位论文-3-——随着人们生活水平的不断提高，对建筑热舒适性的要求已越来越高，采暖地区向南发展，北方越来越多使用空调，人们要求冬天室内温度增高，夏天室内温度降低。随着社会发展和生活条件的改善，我国住宅土地和能源消耗的增长是一种必然的趋势。随着我国人均收入水平的增长，必然会有更多的人将更多的钱消费在居住环境的改善上，北京人有句话叫“原来有钱人想住高楼，现在有钱人想住四合