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日本住宅夏季降温设计大盘点,让你不开空调也凉快!

 大德小智 2018-06-27

长久以来,炎热的夏季,无论是在国内的南方地区,还是在国内的北方地区,酷暑难耐一直是一个比较普遍的现实状况。

解决夏季室内闷热,人们难以正常工作、生活的普遍做法,一般会是进行开窗通风,通过室内、室外空气的不断流动,带走室内的一些热量,也或者是关闭门窗,打开室内的电力空调,进行一些强制性的降温制冷。

除了这些人们已经非常熟悉的生活常识方法之外,实际上,夏季室内降温,还可以从房屋的设计构造上入手,以及充分利用太阳能等自然资源,进行一些必要的改良来加以实现。

独立住宅的组成,按空间分析,从上到下,可以认为有3大部分组成:

1、屋顶;

2、外墙(包括外墙上的门和窗户);

3、地面。

夏季,烈日炎炎,室内空气异常闷热,这主要是由于室外天空中太阳的辐射热造成的。阳光长时间地照射到房屋的屋顶、外墙上面,大量的热量,就会通过屋顶以及外墙的构造而进入室内,因而就会导致室内温度的不断升高,进而直接影响到人们在里面的正常工作和生活。

实际上,无论是冬天还是夏季,室内有一个比较适宜的温度范围,应该是现代住宅起码具备的一项功能。

西方国家,特别是日本,为了满足现代住宅的“冬暖夏凉、节能舒适”的设计理念,一般会是加大独立住宅的“保温隔热”、“防水隔潮”等方面的构造力度,另外,有的还会在组成独立住宅的“屋面”和“外墙”的这2大区域的构造组成上,通过设置“空气流通层”,来实现独立住宅既“冬暖夏凉”又“节约能源”的目的。

这种“屋顶”、“外墙”上的“空气流通层”的设置,对于独立住宅的“冬暖夏凉”的实现,起到了非常好的作用。当然了,独立住宅,由于“屋顶”、“外墙”上的构造层次多了、构造组成复杂了,肯定的,房屋的造价因而也会有所增加。

下面,结合一些具体的图例,对上面的所述内容,加以解释和说明,目的是帮助朋友们快速理解。

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炎热的夏季,人们在室外进行一些必要的活动,假若不采取一些防晒措施的话,有时候,可能会出现严重的“中暑”现象,所以,为了防止太阳对人体的直接暴晒,可以采取打遮阳伞的办法;寒冷的冬天,人们在室外进行一些必要的活动,为了人体的保暖,往往也会穿着厚厚的棉衣来进行必要的御寒。

本案例图中,“遮热”——遮挡热量,可以对应中文的“遮阳”;“断热”——阻断热量通过,可以对应中文的“保温/隔热”

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▲ 日本一种独立住宅,“屋顶”、“外墙”,空间概念,示意图例

从图中可以看出,该案例中的日式木结构独立住宅,坡屋顶,室内天花板的上部,摊铺白色无机不燃型玻璃纤维保温材料,外墙木结构承重框架里面填充黄色无机不燃型玻璃纤维保温材料,室内天棚的底面以及外墙的里面,使用防火型石膏板进行罩面。

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夏天,在独立住宅3大区域上(屋顶、外墙、基础),制造空气流通,可以有效降低室内的空气温度,降低室内空气的潮湿程度。

独立住宅,围护表面的空气持续流动,会将一部分容易渗透进室内的热量和湿气带走。

就好比是,炎热的夏季,人们在室外活动,身上穿着一种“特制的衣服”——轻质、高强度、热反射、单方向透潮的双层面料,空气可以在布料夹层中间的空腔中流动,既排湿,又排汗。人体中释放出的热汽,可以透过双层布料,散放到空气中,但是,空气中的热汽,则不能透过双层布料,渗透到人体上。

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炎热的夏季,室外空气温度30度,屋面温度,高达65度,2种不同构造的独立住宅,室内舒适程度对比示意图。

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采取特殊的设计处理,左图,寒冷的冬天,屋面温度为零下10度,室内温度为22度,内外温差为32度;右图,炎热的夏天,屋面温度为70度,室内温度为27度,内外温差为43度。

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独立住宅,首先采取“高气密、高断热”的比较夸张的“保温隔热”构造处理,然后再在“屋顶”以及“外墙”上,设置“空气流通层”和“热反射层”,炎热的夏季,室内温度就会比较低一些,同时,还能够节约能源。

图中,2楼天棚位置以及外墙躯体中的淡绿色部分,指的是“保温隔热、密封围护”材料。

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图片中所指的“栋换气”,可以理解为“屋顶换气工法”

图中,屋顶位置以及外墙躯体中的黄色部分,指的是“保温隔热、密封围护”材料。

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▲ 夏は涼しく(夏天凉爽)、冬は暖かい(冬天温暖)、通気工法システム(通气工法系统/空气流通施工方法系统)、棟換気システム(屋顶通风换气系统)、窓はすベでペアガラス(双层玻璃窗)

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该日式木结构独立住宅,在“屋顶”、“外墙”、“基础”3大区域,大量使用“现场喷涂发泡聚氨酯泡沫保温材料”;在“屋顶”、“外墙”、“基础”3大区域,设置“空气流通层”、“单方向透潮、防水、热反射层”;“外墙”上的窗户为“双层中空低辐射镀膜玻璃断热桥窗框保温窗户”。

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▲ 快適住宅、健康住宅、省エネ住宅、長寿命住宅(舒适住宅、健康住宅、节能住宅、长寿命住宅)、小屋裹通気(阁楼通风换气/空气流通)、壁体内通気(外墙躯体内部的通风换气/空气流通)

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从图中可以看出,山墙上安装有“排气扇”,夏天的时候,为了阁楼内部的降温,则需要开启排气扇,让空气流通,带走室内热量;而冬天的时候,为了保暖,则需要关闭排气扇,让热量驻留在阁楼内部。

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屋面表面温度74.9度,保温材料的上表面温度30.9度。(原因是由于屋面构造组成中,设置了“空气流通层”的缘故)。

炎热的夏季,天空中太阳的辐射热,照射到独立住宅的屋顶上,被屋面表面材料反射回空气中一部分,另外,屋面表面材料,还吸收了大部分热量,但是,这部分热量,又被屋面下的空气流通,带走了很大一部分,仅有剩余的部分热量,才透过屋面保温层进入了室内。

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日式木结构独立住宅,坡屋顶,屋脊位置,空气流通构造情况。

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屋顶通风换气,在夏季和冬季,工作运行情况,正好相反,因而需要使用“热感知式形状记忆合金”进行空气流通层随季节变换“开启”、“关闭”的自动调节控制。

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设置多层“空气流通层”的日式独立住宅,夏季时节,运作原理。

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充分利用自然资源(太阳光和地热),从设计建造上,解决独立住宅的“居住舒适、节约能源”的问题。

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木结构承重屋架框架的上面,首先,铺设固定一层木材屋面板,然后,再铺设一层具有防水隔潮、热反射等多重作用的特制卷材,然后,再进行屋面构造的其它项目的后续施工。

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目前施工阶段,可以看到屋面上已经铺设的多功能卷材,以及屋脊位置安置的空气流通的通风换气装置。

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可见铝箔覆面的多功能屋面卷材的铺设情况。

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木结构承重屋架框架的上面,首先,铺设固定一层特厚的铝箔覆面的硬质泡沫保温板,然后,再钉设一道木搁条,然后,再铺设一层木材屋面板,然后,再进行屋面构造的其它项目的后续施工。

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日式独立住宅外墙构造组成中的“空气流通层”相关部分图例。

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日式独立住宅“地下架空层基础”中的“空气流通”相关部分图例。

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其它形式的一些技术措施:

1、屋顶安装太阳能排气扇进行房屋内部夏季降温

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2、太阳能烟囱

“太阳能烟囱”—— 通常被称为“热烟囱”—— 是通过使用免费太阳能增强热空气的对流,来提高建筑物自然通风的一种方法。“太阳能烟囱”,简单描述就是,通过建造“太阳能垂直竖井”来增强自然通风。

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▲ Heat Exchange(热交换)

炎热的夏季,经过太阳光照射后的“太阳能烟囱”的内部,由于温度的逐步升高,因而产生了“抽力”,吸入室内温度比较高一点的空气,进入到“太阳能烟囱”中,随着“太阳能烟囱”中,热空气的上升,将这些热热空气排放到住宅外部的大气中,与此同时,室内产生了“负压状态”,因而就将温度较低的地埋管道中的室外新鲜空气,吸入到室内,同理,室外温度较高一点的新鲜空气,被吸入到地埋管道中,经过一段地埋管道,与地表土壤,进行热交换,这些室外空气的温度,逐步降低一些,然后被抽入到室内。

上述过程,持续循环进行,即可保持室内空气的清新与凉爽,又可充分利用免费的自然能源,达到了室内居住舒适,又可节约能源的目的。

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▲ wymiana ciepla(热交换)

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▲ Heat Exchange(热交换)

华氏95度=5/9×(95-32)=5/9×58=35摄氏度

华氏55度=5/9×(55-32)=5/9×23=12.8摄氏度

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