大学生宿舍居住环境节能设计的探讨_以西安地区大学生宿舍为例

大学生宿舍居住环境节能设计的探讨———以西安地区大学生宿舍为例长安大学建筑学院　刘启泓摘要:本文通过对当前西安地区大学生宿舍居住环境特别是热舒适环境的现状进行了实地调研,探讨了基于“构造设计学”概念下大学生宿舍居住环境节能设计的方法与途径。

关键词:宿舍建筑热舒适环境节能设计构造设计学建筑系统本身是巨大的消费者,建筑能耗在人类总能耗中所占比重约为1/4。

因此,要求在设计过程中根据可持续发展原则,贯穿节约能源、资源的思想,减少对自然环境的污染和破坏,是每个建筑师的神圣职责。

而随着我国人民物质生活水平的不断改善,人们对居住建筑的环境质量要求也日益提高,其中热舒适环境的考虑尤为重要。

长期以来,此方面的研究主要集中在住宅这一范畴,而忽略了其它类型的居住类建筑,如集体宿舍、公寓等。

随着高校不断地扩招和宿舍公寓化的必然趋势,从学生到家长以及各有关方面对宿舍的居住质量提出了更高的要求,因而如何达到既能改善宿舍建筑的热舒适环境又可节约能源的目的已成为现今重要的实际研究课题。

西安作为一座历史文化名城,且高校的数量位居全国第三,我们依托这一优势,通过实地调研,对当前大学生宿舍居住环境特别是热舒适环境的现状进行了总结分析,并以此为依据,探讨了基于“构造设计学”概念下大学生宿舍居住环境节能设计的方法与途径。

一、西安地区大学生宿舍热舒适环境的现状111、西安地区的地理位置及气候特征。

西安地处中国内陆腹地,关中平原中部,市中心位于东经108度55分45秒,北纬34度15分24秒,海拔412米。

它南依秦岭、北依渭河,属暖温带半季风气候,四季分明,雨量适中,市区年平均温度13.3摄氏度,最冷月份的平均气温为-0.9摄氏度,最热月份(7月)的平均气温为26.4摄氏度,全年无霜期232天。

2、西安地区大学生宿舍使用现状。

大学生宿舍具有与一般住宅不同的使用特征,首先是使用人数及套型标准的固定性,使用人数一般为4-8人/间,居住面积一般为10-20m2/间;其次是使用时间的确定性,一般主要集中在早上的6-8点、中午的12-14点、晚上的22点至就寝;再其次是使用空间的标准性和公共性,集体宿舍一般采取上下铺或上床下学习桌的方式布置,其余空间为公共空间。

西安地区的大多高校历史较为悠久,所以宿舍的类型也多种多样,通过调研,我们发现较为普遍的为内廊式宿舍类型,它具有节约用地、造价经济的优点,但其总有一面房间的日照条件不好,且通风效果也较差;还有一种是外廊式,这种类型虽然通风、采光均较好,但比前者占地多、保温效果较差,在西安这样的北方地区使用较少。

由于建造的年代不同,又可划分为“未配备采暖设备与风扇”型与“配备了采暖设备与风扇”型,是否配备了相应的设备必将影响居住者的感受,所以我们将它们又进行了划分。

围护结构一般均为一砖墙、大多无保温隔热构造处理,大多为铝合金门窗或PVC塑料门窗,有的年代久远的宿舍楼甚至还是钢窗,空气渗漏严重,普遍安装单层玻璃,保温隔热性能差。

3、西安地区大学生宿舍热舒适环境的现状调查及分析因大学生对宿舍的使用时间与众不同,故和日照相关的自然采光并不是宿舍建筑所要重点考虑的问题,我们主要调查了当前大学生宿舍热舒适环境的具体情况,从节能角度探讨哪些还需要改进与完善之处。

在实态调研过程中,采用了实地勘测和问卷调查等手段,调查范围涉及长安大学(包括三个老校区和渭水新校区)、西安建筑科技大学、西安交通大学、西安财经学院、西安科技学院等诸多院校。

其中调查的宿舍类型以内廊式为主,兼顾外廊形式;实地勘测内容包括地理位置、自然与人文环境特征,建筑体系和构造特征等;调查分两次进行,一次在2003年冬季,一次在2004年夏季,通过问卷方式共得到有效问卷172份,涉及多所院校,较具代表性。

表1即为在问卷调查基础上所做的总结,主要涉及“温度适宜性”、“湿度适宜性”、“日照适宜性”、“通风良好性”、“窗气密性”等几大方面,以满意程度所占百分比来显示居住者的“热舒适程度”感受。

表中约定:A:满意,B:较满意,C:一般,D:不满意。

通过表1的数据结合对不同院校不同类型宿舍的具体状况,我们发现存在的问题主要体现在下列方面:1、由于国家至今还没有对宿舍类建筑实行强制性的节能标准,所以该类建筑在节能的处理措施方面并未受到重视。

建造年代较早的宿舍楼自不用说,而我们在长安大学基建处调研时看到2003年新建成的渭水校区宿舍楼图纸,也没有节能方面的特殊处理,这使得建筑的保温隔热性能较差。

所以从表1中可以看出,无论是否配备风扇,夏季时对于温度适宜性的满意度,选择“满意”的很少,而选择“一般”的较多,朝向为南向和西向的宿舍更是选择“不满意”的最多;在冬季,配备了采暖设备的宿舍对于温度的满意程度就较高,未配备采暖设备的宿舍选择“一般”的较多,而朝向为北向和西向的宿舍则选择“不满意”的最多。

同时应该看到,冬季取暖为集中供热,耗用大量煤炭等传统能源,造成严重的环境污21染;一般均采用对流供暖方式,不仅热效率较低,且居住者感到不太舒适。

表1　大学生宿舍热舒适环境问卷总结表 居住类型项目 内廊式(未配备采暖设备与风扇)内廊式(配备了采暖设备与风扇)外廊式(未配备采暖设备与风扇)　南北东西南北南温度适宜性夏季A:0%B:11%C:19%D:70%A:16%B:24%C:20%D:40%A:9%B:10%C:43%3D:38%A:0%B:0%C:6%D:94%A:4%B:35%C:39%D:22%A:8%B:33%C:46%D:13%A:0%B:4%C:12%D:84%冬季A:8%B:46%C:30%D:16%A:0%B:28%C:16%D:56%A:5%B:29%C:38%D:28%A:0%B:24%C:41%D:35%A:17%B:65%C:14%D:4%A:17%B:58%C:25%D:0%A:4%B:24%C:32%D:40%温度适宜性夏季A:14%B:8%C:40%D:38%A:0%B:4%C:76%D:20%A:5%B:14%C:48%D:33%A:0%B:24%C:41%D:35%A:4%B:43%C:30%D:23%A:8%B:46%C:38%D:8%A:0%B:4%C:28%D:68%冬季A:11%B:5%C:46%D:38%A:0%B:5%C:68%D:27%A:5%B:9%C:57%D:29%A:0%B:12%C:53%D:35%A:0%B:11%C:19%D:70%A:4%B:35%C:39%D:22%A:4%B:16%C:24%D:56%日照适宜性夏季A:8%B:27%C:27%D:38%A:4%B:56%C:20%D:20%A:5%B:24%C:38%D:33%A:0%B:24%C:38%D:38%A:52%B:43%C:5%D:0%A:8%B:35%C:42%D:17%A:4%B:12%C:32%D:52%冬季A:16%B:57%C:22%D:5%A:4%B:16%C:16%D:64%A:5%B:14%C:52%D:29%A:0%B:18%C:59%D:23%A:43%B:35%C:13%D:9%A:8%B:4%C:17%D:71%A:0%B:44%C:12%D:44%通风良好性A:15%B:32%C:29%D:24%A:11%B:40%C:34%D:15%A:8%B:44% C:16%D:32%窗气密性A:19%B:36%C:35%D:11%A:40%B:45%C:15%D:0%A:0%B:12% C:28%D:60%居住面积满意度A:5%B:8%C:19%D:68%(居住6-8人)A:31%B:45%C:19%D:5%(居住4人)A:0%B:0%C:36%D:64%(居住6-8人)公共设施完善度未做调查A:21%B:40%C:24%D:15%未做调查总体感觉A:0%B:24%C:62%D:14%A:0%B:20%C:68%D:12%A:0%B:24%C:62%D:14%A:0%B:0%C:76%D:24%A:9%B:57%C:30%D:4%A:4%B:46%C:46%D:4%A:0%B:0%C:36%D:64% 2、在“湿度适宜性”方面,西安地区夏季表现为干热,冬季表现为干燥阴冷,由于宿舍楼通风较差加之门窗常常紧闭,使室内湿度环境达不到舒适标准,所以表中选择“一般”与“不满意”的百分比最高。

3、在“日照适宜性”方面,由于建造年代较早的宿舍楼多数没有阳台,所以在夏季除北向没有直射阳光外,其它三个朝向都有多余的直射阳光进入室内,造成温度升高和不舒适,表中选择“一般”与“不满意”的百分比最高,而在新建成的宿舍中,阳台这一构件的加入,大大缓解了这一矛盾,使满意程度提高很多;在冬季,可以看出南向宿舍占有明显的优势。

4、在其它方面,如通风良好性方面,外廊式比内廊式占有优势;在窗气密性方面,新宿舍比老宿舍占有优势;居住面积满意度方面,4人间从建筑空间环境到热环境都较为合理,受到欢迎。

通过以上的分析,我们可以看出,西安地区大学生宿舍的热舒适环境虽然随着年代的变迁有所改进,但还是存在着这样那样的不足,因而如何运用绿色建筑概念中的构造设计学方法,在充分考虑节能的前提下,使新宿舍热舒适环境的设计与建设更加完善;而对于未配备风扇和暖气设备的旧宿舍楼,在无法改变原来布局和设施条件的情况下进行改造都成为摆在我们面前的重要研究课题。

二、大学生宿舍热舒适环境节能设计与改造的途径31如何在大学生宿舍设计中实现低能耗、克服严重的环境污染、采取节约型建筑技术体系,而且还能满足热舒适性的要求呢?有关专家提出了“构造设计学”的概念,即要求在建筑设计中,尽量不依靠设备,而充分利用天然资源和地理条件,在建筑形式或布局上采取措施,利用被动式构造设计手段,来满足生活舒适的要求。

即在满足生理要求的前提下,使居住空间尽可能处在“自然状态”而非人造环境,这样既有利于健康,又可最大限度地减少能源用量,必须使用能源时,也要尽量利用清洁能源,以降低污染强度。

本文正是基于这样的概念,结合西安地区冬冷夏热的气候特点探讨了符合绿色概念的大学生宿舍热舒适环境的节能设计与改造途径。

1、注重宿舍建筑外部环境的改善。

在调研过程中我们发现,宿舍建筑所涉及的自然地理环境和校区规划中建筑群体的朝向、体形、间距、高低及道路网的布局、广场绿地的分布等都会影响宿舍外部环境的微气候,从而影响宿舍建筑的日照和通风,影响到建筑的耗能。

如长安大学渭水校区的宿舍楼,其布局以及建筑体系本身和构造处理、材料运用等都要比西安地区原有的老宿舍楼强一些,且该校区建在北郊农业开发区中,周围没有林立的楼宇,校区外就是大片的农田,按理说由于没有“热岛效应”,夏季应更凉爽,但通过我们2004年6月17 -26日的温度测量,其宿舍楼南、北向房间的温度都略高于或等于该校小寨地区老宿舍楼的温度。