超低能耗建筑設(shè)計(jì)方法與典型案例研究

車嵬嵬 王智涵

摘要：結(jié)合實(shí)際，對(duì)超低能耗建筑設(shè)計(jì)方法進(jìn)行研究，同時(shí)在闡述超低能耗建筑設(shè)計(jì)方法的同時(shí)，對(duì)典型的案例設(shè)計(jì)項(xiàng)目進(jìn)行闡述，實(shí)踐可知，在設(shè)計(jì)的過程中，合理的應(yīng)用超低能耗建筑設(shè)計(jì)方法能夠切實(shí)的 將設(shè)計(jì)項(xiàng)目的質(zhì)量提升，這對(duì)提高我國建筑事業(yè)的發(fā)展有重要作用。

關(guān)鍵詞：超低能耗；建筑設(shè)計(jì)；方法；典型案例

就當(dāng)前的建筑行業(yè)發(fā)展形勢而言，在實(shí)踐過程中，受到了全球超低能耗建筑設(shè)計(jì)理念的影響，我國的很多城市中都出現(xiàn)了超低能耗的建筑形式，其最初是從德國設(shè)計(jì)師提出的設(shè)計(jì)理念——“被動(dòng)房”，該建筑結(jié)構(gòu)形式具備超低能耗的特點(diǎn)，可以根據(jù)建筑所處的地理環(huán)境以及氣候條件來進(jìn)行調(diào)整，同時(shí)也具備較強(qiáng)的隔熱性能與氣密性，可以更好的圍護(hù)建筑結(jié)構(gòu)，還能夠充分的利用風(fēng)熱回收技術(shù)實(shí)現(xiàn)能源的節(jié)約，可以多次重復(fù)的使用自然資源，讓人們的居住生活更加的舒適，也能符合可持續(xù)發(fā)展的要求。

1 超低能耗建筑的通用設(shè)計(jì)方法

1.1 關(guān)鍵參數(shù)限額法

這種方法主要是通過小建筑能耗為導(dǎo)向，根據(jù)不同氣候條件的影響來合理的應(yīng)用，同時(shí)還要控制建筑中各個(gè)影響因素，合理的利用風(fēng)熱回收技術(shù)，可以滿足居住人群生活的基本需求的一種建筑設(shè)計(jì)方法。該設(shè)計(jì)方法已經(jīng)完全脫離了大量能源消耗的影響，并且也沒有進(jìn)行過多的模擬數(shù)據(jù)計(jì)算，實(shí)踐應(yīng)用中就能夠達(dá)到新型的節(jié)能要求，并且能夠?qū)崿F(xiàn)改善環(huán)境的目標(biāo)。應(yīng)用該方法之后可以有效的提升建筑的節(jié)能效果，避免造成環(huán)境污染的影響，從而可以改善人類的居住生活環(huán)境。

1.2 雙向交叉平衡法

這種設(shè)計(jì)方法在應(yīng)用的過程中，需要將能耗、舒適性等作為主要的技術(shù)指標(biāo)，不僅要從建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的角度出發(fā)，還要將再生能源的使用列入到其中，必須要使用再生能源，可以實(shí)現(xiàn)能量的供應(yīng)與需求實(shí)現(xiàn)完全的平衡。這種設(shè)計(jì)方法就是要充分考慮到朝向、窗戶等結(jié)構(gòu)形式來提升其結(jié)構(gòu)效果。

1.3 經(jīng)濟(jì)環(huán)境決策法

這種方法在設(shè)計(jì)的實(shí)踐中需要將能耗、舒適度以及經(jīng)濟(jì)性作為主要的考慮內(nèi)容，并且需要通過改變建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)再生資源的有效使用，從而可以降低能源的消耗，并且還具有較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)效益，是一種比較先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法。這種方法的應(yīng)用實(shí)踐過程中，將上述幾個(gè)指標(biāo)進(jìn)行充分的融合，平衡的考慮到各方的經(jīng)濟(jì)利益，然后在使用循環(huán)迭代的計(jì)算方法進(jìn)行定量的分析，在實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)函數(shù)最優(yōu)化的控制之下滿足業(yè)主生活的需要，最終也能夠?qū)崿F(xiàn)能源消耗的降低，滿足節(jié)能降耗的需要，最終可以保護(hù)環(huán)境免被損害。

1.4 幾種超低能耗建筑設(shè)計(jì)方法的總結(jié)

除了上述幾種方法之外，還有經(jīng)濟(jì)環(huán)保決策法、雙向交叉平衡法、關(guān)鍵參數(shù)限額法等方式，都能夠達(dá)到節(jié)能降耗的要求，并且可以在多種環(huán)境中使用，也不會(huì)受到自然條件、建筑種類等方面的影響，對(duì)于住宅建筑、工業(yè)建筑、商業(yè)以及教育建筑方面都起到了積極的促進(jìn)作用，而這些方法也能夠通過對(duì)已經(jīng)建設(shè)投入使用的建筑進(jìn)行改造來達(dá)到節(jié)能的效果，從而可以提升環(huán)保效益，符合節(jié)能的政策需要，充分的保護(hù)環(huán)境。

其中，關(guān)鍵參數(shù)限額法具備簡單方便的特性，可以應(yīng)用在 一些對(duì)于舒適性有著較高要求的小高層公共基礎(chǔ)設(shè)施中，其可以通過投入較少的資金來提升經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)用性比較強(qiáng)，對(duì)于改變社會(huì)的環(huán)境形勢有著非常好的效果。

2 超低能耗建筑的典型案例研究

2.1 英國水晶公館

西門子在英國建立了西門子水晶公館，從而開啟了城市化長遠(yuǎn)發(fā)展的模式，該公館在建設(shè)投入使用之后，在全年時(shí)間內(nèi)每年會(huì)吸收大量的游客來參觀和旅游。從建筑結(jié)構(gòu)方面來分析，水晶公館的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可謂人類智慧的潔凈，水晶是一種具備較高環(huán)保特性的建筑材料之一，能夠?qū)崿F(xiàn)自然光的反射，在白天就能夠?qū)⒆匀还膺M(jìn)行充分的利用，給內(nèi)部空間提供必要的照明供應(yīng)，而電力能源主要是通過在外墻體中設(shè)置的太陽能板來提供，從而可以實(shí)現(xiàn)節(jié)約電力能源的目的。同時(shí)，該建筑在外表面中設(shè)置了一個(gè)集成的LED與熒光燈作為主要裝飾的結(jié)構(gòu)，開關(guān)設(shè)計(jì)主要是自然自動(dòng)的處理方式。晶體公館另外一個(gè)比較有特點(diǎn)的地方就是其能夠有效的回收和利用雨水與黑色水，在整個(gè)建筑的屋頂位置上設(shè)置有雨水采集系統(tǒng)，可以將自然界的降水進(jìn)行有效的收集和使用，同時(shí)將生活中產(chǎn)生的污水進(jìn)行有效的處理，使其變?yōu)榭梢怨┤祟愂┕び玫乃苯语嬘?，水資源的利用率得到很大的提升。

2.2 美國國家可再生能源實(shí)驗(yàn)室辦公大樓

該建筑處在美國科羅科多州格爾登，下面將其簡稱為RSF，總共的占地面積超過了20000m2，內(nèi)部的容量可以滿足800人的日常辦公需要。該項(xiàng)目在建設(shè)之初的理念就是要建立更加完善的超低能耗建筑基礎(chǔ)設(shè)施，并且通過該建筑的建設(shè)和使用可以實(shí)現(xiàn)在大范圍內(nèi)推廣使用。該建筑是建筑史上的LEED得分最高的一大建筑，并且在2011年度中已經(jīng)被評(píng)選為LEED白金建筑。RSF建筑的設(shè)計(jì)理念中體現(xiàn)的是一體化設(shè)計(jì)，同時(shí)也在其建筑設(shè)計(jì)的過程中加入了雙向交叉平衡設(shè)計(jì)方法，在設(shè)計(jì)的過程中需要從以下的幾個(gè)方面來進(jìn)行。

（1）重點(diǎn)進(jìn)行建筑周邊區(qū)域的環(huán)境狀況分析，AUTODESK ECO-TECT ANALYSIS軟件來進(jìn)行綜合的分析，確定其輻射狀態(tài)、風(fēng)向與朝向等方面的要求，并且給建筑的照明設(shè)計(jì)與通風(fēng)設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)條件。

（2）建筑設(shè)計(jì)中主要實(shí)施的是被動(dòng)設(shè)計(jì)方法，利用采光窗的加入可以在更大程度上使用自然光，觀光窗的使用還能夠有效的消除炫目，使得人類的居住更加的舒適。

（3）建筑實(shí)施主體優(yōu)化，對(duì)于任何一個(gè)系統(tǒng)中都要加入智能化系統(tǒng)技術(shù)，并且利用二氧化碳濃度測試器來進(jìn)行風(fēng)的開啟和關(guān)閉自動(dòng)控制，最終可以保證室內(nèi)環(huán)境達(dá)到我們所需要的狀態(tài)。

（4）全面的應(yīng)用可再生資源，需要使用太陽能資源全部的取代石油能源，然后利用 NREL PV WALL 軟件來優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)中的光伏系統(tǒng)，達(dá)到自然資源的有效時(shí)候，最終可以滿足節(jié)能降耗的要求。

3 結(jié)束語

綜上所述，本文從集中超低能耗建筑設(shè)計(jì)方法入手分析，并且以當(dāng)前國際上影響范圍比較大的超低能源設(shè)計(jì)項(xiàng)目為案例進(jìn)行分析，進(jìn)一步總結(jié)出其實(shí)現(xiàn)超低能耗的技術(shù)要求，加深對(duì)于該方面的理解和分析，為我國建筑發(fā)展指明方向，最終可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1] 韓小霞，韋古強(qiáng)，胡叢川，范天剛，林波.超低能耗被動(dòng)式建筑設(shè)計(jì)方法探討[J]. 建設(shè)科技. 2016（05） .

[2] 王學(xué)宛，張時(shí)聰，徐偉，孫育英，王偉.超低能耗建筑設(shè)計(jì)方法與典型案例研究[J]. 建筑科學(xué). 2016（04） .

[3] 王曉.探索場所中的建筑設(shè)計(jì)方法[J]. 陜西建筑. 2009（09） .

[4] 李岳曦.當(dāng)前我國建筑設(shè)計(jì)方法的現(xiàn)狀和發(fā)展探討[J]. 中國高新區(qū). 2018（09） .

[5] 邵文明.基于低碳節(jié)能的建筑設(shè)計(jì)方法探討[J]. 建材與裝飾. 2016（40）.

（作者單位：沈陽天華建筑設(shè)計(jì)有限公司）