赣北农村住宅室内节能装饰设计研究-以“一种多功能天棚”设计为例

赣北农村住宅室内节能装饰设计研究——以“一种多功能天棚”设计为例当前我国节能减排工作已经迈入总量控制阶段，建筑节能将是实现2030年碳减排目标的关键领域[1][1]中国建筑节能协会能耗统计专委会.中国建筑能耗研究报告(2016年)[R/OL]./Attachments/Report/Report-20170710-1/report-2017710-1/view,2017-07-10/2019-03-15.。据国家统计年鉴，截止至2016年，全国近五年农村人口总数、新建住宅总建筑面积稳中有降，但是总能耗量和人均能耗指标呈上升趋势[2][2]凌薇,金虹.乡土.宜居.绿色:基于调研与实测的北方农村住宅人居环境改善研究[J].建筑科学,2018,34(08):147-155.。2017年，《建筑节能与绿色建筑发展“十三五”规划》指出：农村建筑节能实现新突破，使我国建筑总体能耗强度持续下降[3][3]中华人民共和国住房和城乡建设部.建筑节能与绿色建筑发展“十三五”规划[R][1]中国建筑节能协会能耗统计专委会.中国建筑能耗研究报告(2016年)[R/OL]./Attachments/Report/Report-20170710-1/report-2017710-1/view,2017-07-10/2019-03-15.[2]凌薇,金虹.乡土.宜居.绿色:基于调研与实测的北方农村住宅人居环境改善研究[J].建筑科学,2018,34(08):147-155.[3]中华人民共和国住房和城乡建设部.建筑节能与绿色建筑发展“十三五”规划[R]，2017，第8页.一、赣北农村住宅用能问题本研究以江西省南昌县塘南镇渡口、田万和塘南3个行政村(下文称3村)为研究对象。通过对3村1893个农户住宅用能调查后发现，3村空调普及率高达97%且多为节能性较差的3或4型，夏季多在正午、夜晚以空调制冷维持室内适宜温度，冬季空调、取暖器使用率暂时不高。2014-2017年，以电能为主的住宅用能进入年均17.11%的高速增长期，夏季7、8月用能年均增长率更是高达22.7%，部分农户用能水平接近城市居民。3村住宅普遍情况为：围护外墙为实心黏土砖，窗为金属单玻推拉窗，屋顶、墙面均无保温，南向卧室缺少有效的遮阳窗帘，32%农户住宅采用没有阁楼的平屋顶。普遍性非节能住宅造成夏季高用能下的高能损现象，粗放的用能方式严重阻碍了当地社会能源消费总量控制与地区生态环境改善的进程。建筑应满足“适用、经济、绿色与美观”的基本要求。但农村住宅的建设多是户主与当地施工队根据经验与习惯确定的，主观随意性较强，缺乏客观的科学依据[4][4]金熙,徐峰，张国强，自然的应变——华中湖区农村住宅被动式节能设计研究[J]，装饰，2012（10）：123-124.，不能基于房间功能特点，严格、准确进行功能区划分。3村住宅层高普遍高于3.6米，因设计、施工中缺乏“专项性”与“差异化”，单体住宅各层层高往往趋从于堂屋(起居室)高度，使卧室(普遍无吊顶)净空高度普遍偏高。尽管卧室“高、宽、大”能提升过渡性季节室内的舒适性，但在夏季，功能性“溢出”与围护构件不利的热工性能影响，导致了农村[4]金熙,徐峰，张国强，自然的应变——华中湖区农村住宅被动式节能设计研究[J]，装饰，2012（10）：123-124.城市建筑的节能保温改造设计多是以外墙外保温为主的北方采暖区标准[5][5]中华人民共和国住房和城乡建设部,既有居住建筑节能改造指南[R]，2012，第1页.，覆盖所有功能用房的全面保温与节能把控。赣北南昌县最低标准的围护构件外保温(含门窗)会使农户住宅每平米造价增加150元左右，投资总额增加3-4.5万元，增值为建造总价的10%-15%。外墙外保温为主的全面改造费用偏高、与节能产出的效益不均等及农户节能意识的缺乏造成农户住宅节能改造积极性不足的局面。面对政府社会性节能行为大力提倡与住宅本身私有化产权、利益分隔矛盾，寻求区别于城市的节能措施，因地制宜地研发应用更经济、适用的专项节能设计成为降低农村住宅[5]中华人民共和国住房和城乡建设部,既有居住建筑节能改造指南[R]，2012，第1页.二、室内节能装饰设计：一种多功能天棚设计美国设计理论家维克多·佩帕尼克曾言：“世界上没有比设计住宅更危险的工作”[6][6]倪峰.维克多·佩帕尼克的真实世界[J].装饰,2006(07):26.1973年，美国设计理论家维克多·佩帕尼克在《为真实世界而设计》一书中强调了设计师应该认真使用有限的地球资源并为保护地球环境服务，然直到“能源危机”爆发后，其“有限资源论”才被普遍认可[1]。国际工业设计协会联合会主席彼得先生曾言：“设计作为人类发展的一个重要因素，除可能成为人类自我毁灭的绝路，也可能成为人类到达一个更加美好世界的捷径”[1]。[6]倪峰.维克多·佩帕尼克的真实世界[J].装饰,2006(07):26.1973年，美国设计理论家维克多·佩帕尼克在《为真实世界而设计》一书中强调了设计师应该认真使用有限的地球资源并为保护地球环境服务，然直到“能源危机”爆发后，其“有限资源论”才被普遍认可[1]。国际工业设计协会联合会主席彼得先生曾言：“设计作为人类发展的一个重要因素，除可能成为人类自我毁灭的绝路，也可能成为人类到达一个更加美好世界的捷径”[1]。维克多·佩帕尼克曾经说过“世界上没有比设计住宅更危险的工作”[1]。[7]宋拥军.浅析当前室内空间设计中自然性的体现[J].艺术评论,2015(10):156-157.1.设计的节能装饰原理根据节能相关性分析，维持型能耗(如供暖、供冷、照明等)是能耗损失及控制的重点，依作用不同分为因人体、照明等原因产生的输入型能耗和因抵御室外气象因素干扰产生的输出型能耗两类[8]。赣北农村处于典型的夏热冬冷区，住宅维持型用能季节性重点于“夏季”，增长的主要原因是夏季制冷空调普及与使用。夏季长时间的“空调使用”在改善室内热舒适环境的同时，会降低空气质量进而对人体健康和工作效率等产生不良影响。而自然通风作为一种简单、有效的被动式节能措施，不仅能改善室内空气品质，且在夏季和过渡性季节均能有效调节室内自然温度，以缩短空调制冷期来产生节能效益。有研究表明，采用自然通风可使夏季和过渡季节室内的自然室温平均降低14.51%,夏季制冷期空调能耗降低21.26%[9][9]付衡,龚延风,余效恩,郭永清,赖道新.夏热冬冷地区自然通风对居住建筑热环境和能耗的影响[J].建筑节能,2013,41(08):21-28+41.。因此，室内装饰设计应利用相关自然原理，提高住宅室内与环境的融合度，灵活利用围护构件，达到通过自然通风、自然采光充分利用自然资源降低建筑使用能耗目的[9]付衡,龚延风,余效恩,郭永清,赖道新.夏热冬冷地区自然通风对居住建筑热环境和能耗的影响[J].建筑节能,2013,41(08):21-28+41.在夏热冬冷地区，建筑能耗与气候条件下的建筑空间设计存在很强的关联。建筑空间设计不仅会影响自身的能源消费需求，且会因气候变化对传热损失产生影响，从而影响采暖制冷能耗。刘立等指出，空间设计因素往往会同时影响建筑采暖制冷负荷和自然采光状况，合理优化空间因素可使建筑综合节能效果最优。在满足使用功能和空间视野的前提下，降低层高是重要的空间节能设计策略[10]。室内设计净空高度应满足人们特定环境下心理感观、通风及节能等要求，传统的高度设计往往因用房功能特性被固化。赣北农村住宅2.构造与实现过程一种多功能天棚(如图1)包括包括幕布盒、卷筒、保温塑料幕布、幕布固定杆、移动式横梁、竖向导轨、移动式固定杆、拉绳和拉扣等组件。幕布盒固定于室内墙壁一侧，并与墙壁等长。在幕布盒内顶部连有卷筒，卷筒上卷有保温塑料幕布。若干根幕布固定杆均匀平行的设置于所述保温塑料幕布上。在幕布盒内底端连有移动式横梁，且所述移动式横梁在两竖向导轨之间。移动式固定杆安置在室内对面墙壁上，其长度与所述保温塑料幕布的宽度相当。拉绳和拉扣则均设置在所述保温塑料幕布端部[12][11[11]曾文海,万海峰等：“一种多功能天棚”[P].专利号：ZL201410643716.3授权时间：2017-02-15.使用时，先调整移动式横梁的水平位置(以确定幕布的高度)，而后通过拉绳将幕布拉下，幕布经移动式横梁后改向为水平，继而将幕布水平拉至对面墙的移动式固定杆，与拉扣固定。用户可自主选择移动式固定杆高度是否与移动式横梁同高，以决定幕布天棚是否为水平状态。由于幕布具有一定保温隔热性，张拉后具有一定强度，可在棚顶选择性安放保温性材料，提高其保温性，以确保降低室内净空高度的同时，进一步降低室内维持型能耗。鉴于幕布水平展开后，因室内平面家俱、凸窗等影响，至幕布天棚不能完整封闭时，应先设计好幕布平面形状，与室内平面一致。在不使用时，幕布可全部收缩至幕布盒隐藏，既不改变室内房间平面布局和空间结构，亦不影响室内自然采光通风。3.功能与作用多功能天棚可以广泛用于住宅、公共、宿舍甚至工业建筑中，例如工业建筑中可以根据现场机器、设备的散热对室内温度的影响，来调解天棚高度。天棚可以隐藏，可根据季节选择性使用，亦可在不影响室内装饰美观性的前提下，根据需要降低天棚顶高；用户可自主调整室内净空高度下降幅度，在层高较高的农村住宅中，通过室内二次装饰实现节能改造，降低采暖、制冷的能耗。保温塑料幕布则可根据个性化需要，设置不同的粘贴性装饰图画，既便于更换，亦便于不同风格的天棚效果欣赏，还可以根据需求，设置天棚为倾斜状态，更加人性化。本幕布方便拆卸，亦可对幕布清洗和维护，甚至可以做竖向改造，作为南向卧室遮蔽性窗帘，降低赣北农村住宅夏季因遮阳不足造成的能耗损失。通过在赣北农村住宅卧室安装多功能天棚，以天棚可升降、可保温的功能特点，实现灵动的空间高度和封闭的空气保温层，在降低室内初始采暖制冷能耗的同时，减少了室内外温差所导致的能耗损失，可解决农村卧室净空高度过高、能损过多的问题，实现降低建筑运行管理过程中能耗的目的。特殊季节下，在卧室天棚内侧设置分隔层，选择性填充适宜的保温性材料，可进一步起到提高室内舒适性、低价保温改造、降低能耗的作用。农村建筑产权私有化决定了未来节能改造主体应是农户。农户在考虑节能措施的同时，会更加关注经济成本[13][12]刘猛,张会福，