被動式超低能耗建筑研究

陳懷平

摘 要：近年來，伴隨我國城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，我國社會對于能源的需求量也在不斷增加。我國雖然是一個經(jīng)濟和能源大國，但仍存在著能源短缺的問題，而其中20%-25%的能源都是建筑能耗。在這樣的情況下建立在傳統(tǒng)建筑基礎(chǔ)上的低耗能建筑的出現(xiàn)滿足了建筑事業(yè)發(fā)展的要求，也滿足了人們對建筑舒適度的要求，更滿足了環(huán)保的要求。而被動式設(shè)計作為低耗能建筑中的一個重要組成部分，以不同于主動設(shè)計的自然理念結(jié)合本地的發(fā)展因地制宜應(yīng)該得到更多的重視和研究。基于此，文章對被動式超低能耗建筑方面的內(nèi)容進(jìn)行了分析與研究，以供參考。

關(guān)鍵詞：被動式設(shè)計；低耗能建筑；設(shè)計要點

1 被動式超低能耗建筑設(shè)計原理

所謂的被動式超低能耗建筑設(shè)計，就是在考慮了天氣，地區(qū)，經(jīng)濟等情況下，對環(huán)保型可再生能源的一種利用。這種利用之所以稱之為被動，是因為需要在設(shè)計的時候，考慮當(dāng)?shù)氐那闆r，按照實際的情況進(jìn)行能源的選擇和調(diào)整。而不是直接去尋找其他的物質(zhì)作為能源。這樣就起到了對地區(qū)資源有效利用的作用，而且也做到技能環(huán)保的要求。但是在進(jìn)行超低能耗建筑設(shè)施的同時，不能僅僅考慮能耗的因素，還需要注意建筑物的舒適性，這樣才能算作是合格的建筑。

2 研究被動式超低能耗建筑設(shè)計基礎(chǔ)與運用的現(xiàn)實意義

隨著城市化進(jìn)程的不斷深入，人們居住環(huán)境的可持續(xù)性，得到越來越多的關(guān)注。具體來說，就是在建筑設(shè)計過程中，既考慮到建筑工程的建設(shè)使用質(zhì)量，還要提高相應(yīng)的節(jié)能減排效果、環(huán)境保護效果以及傳統(tǒng)地域文化的傳承。然而，工業(yè)化發(fā)展的大背景，使得現(xiàn)代化建筑體系無法在短時間內(nèi)實現(xiàn)上述目標(biāo)。換句話說，就是建筑工程雖滿足了人們的居住需求，但未兼顧污染、能耗以及地域文明破壞的影響。此情況下，建筑工程建設(shè)使用就難以促進(jìn)現(xiàn)代化經(jīng)濟建設(shè)的可持續(xù)性發(fā)展進(jìn)程。故，相關(guān)建設(shè)人員應(yīng)加大被動式超低能耗建筑設(shè)計的研究力度，即將太陽能、風(fēng)能以及其他清潔性能源充分利用起來，以實現(xiàn)既滿足建筑室內(nèi)環(huán)境的舒適度功能需求，又能夠控制對生態(tài)環(huán)境帶來的不可逆影響。

3 被動式超低能耗建筑設(shè)計的基礎(chǔ)

3.1 建筑基礎(chǔ)

我國有著十分悠久的歷史，不同的歷史之中也有著很多不同種類的建筑類型。尤其是我國幅員遼闊，不同的地區(qū)之間也根據(jù)自己地域特點的不同有很多獨特的建筑。比如我國云南地區(qū)的竹樓。這些建筑物都不是憑空出現(xiàn)的，而是根據(jù)不同的地域環(huán)境出現(xiàn)的。這樣的建筑物，具有十分明顯的主動式建筑方式的特點，并不能體現(xiàn)被動式低能耗建筑的設(shè)計。尤其是很多建筑物已經(jīng)并不能適應(yīng)現(xiàn)代的社會。還有些地區(qū)的房屋空置率十分之高。這樣的房屋耗費了大量的資源，但是效果卻不是很好。所以為了適應(yīng)現(xiàn)代社會的發(fā)展，建筑師應(yīng)該以這些原有的房屋為基礎(chǔ)，設(shè)計出采取被動式低能耗技術(shù)的建筑。

3.2 地域環(huán)境基礎(chǔ)

我國不同的地域有著不同的地域環(huán)境。比如南方水鄉(xiāng)和陜北高原。雖然都在同一個國家，但是這兩個地方的地域環(huán)境確是極為不同的。同理，陜北的窯洞不能被蓋在江南，而江南的小樓也不能蓋在陜北。所以在我國的地域環(huán)境差距如此之大的情況下，采取被動式低能耗建筑技術(shù)，必須從地域環(huán)境本身的特點人手。

3.3 氣候環(huán)境基礎(chǔ)

我國是一個氣候環(huán)境分布十分不均衡的國家。北方最冷的地方年溫差能達(dá)到60°C，但是在南方的部分城市卻能達(dá)到四季如春。而建筑與氣候之間的關(guān)系有很密切。明確室內(nèi)外的氣候差是被動式超低能耗建筑設(shè)計中最為基礎(chǔ)的一個方面。和主動式的建筑不同，被動式的建筑不能對氣候進(jìn)行很大的改變，而是通過對外界氣候的變化進(jìn)行的預(yù)測來進(jìn)行調(diào)節(jié)。所以，設(shè)計師在進(jìn)行設(shè)計的時候，需要掌握當(dāng)?shù)氐臍夂蜃兓?guī)律，并且針對這個變化的規(guī)律來進(jìn)行建筑的設(shè)計。

4 被動式超低能耗建筑設(shè)計的應(yīng)用初探

4.1 門窗設(shè)計

門窗方面的設(shè)計，是有關(guān)保溫的薄弱環(huán)節(jié)。如果不能保證門窗的氣密性，那么整個保溫系統(tǒng)都會出現(xiàn)問題。而從能耗的角度考慮，整個門窗的能耗能達(dá)到整體耗能的三分之一以上。所以，想要進(jìn)行被動式超低能耗的建筑設(shè)計，需要對不同門窗的傳熱系數(shù)進(jìn)行了解，以便在設(shè)計的過程中隨時進(jìn)行調(diào)整。同時，還要結(jié)合當(dāng)?shù)靥柕慕嵌冗M(jìn)行考慮。在設(shè)計中加人PVC材料，或者使用真空玻璃等材料來對門窗進(jìn)行設(shè)計。

4.2 無熱橋設(shè)計

在建筑的設(shè)計過程中，熱橋包括很多方面，比如幾何熱橋、集中熱流熱橋等等。而在進(jìn)行被動式超低能耗建筑設(shè)計的過程中，可以將陽臺和主要結(jié)構(gòu)放開，依靠挑梁來支撐陽臺，同時在兩者中間加人保溫材料。這樣，就可以在很大程度上阻斷熱橋。而對于陽臺的門框，則可以加人保溫材料進(jìn)行保溫。這樣，才能在保證低能耗的基礎(chǔ)上同時兼顧房間的保溫問題，不至于讓生活在其中的人感覺到冷。

4.3 通風(fēng)和采光方面的應(yīng)用

與主動式的建筑設(shè)計不同，被動式超低能耗建筑設(shè)計中，利用自然進(jìn)行通風(fēng)和采光是必不可少的。比如在建筑的過程中，利用導(dǎo)光板進(jìn)行采光。在高強度反射的原理下，導(dǎo)光板可以將很遠(yuǎn)處的光進(jìn)行反射。只要設(shè)計好角度，就可以使大量的光進(jìn)人到建筑物當(dāng)中。這樣，就可以大量的節(jié)約光伏能源的消耗。陽光強時，通過金屬環(huán)適當(dāng)?shù)倪M(jìn)行遮擋，防止大量的光對人體造成傷害。而在陽光不足的時候，可以通過收集功能對陽光進(jìn)行收集，滿足人們的生活需要。而在通風(fēng)方面，可以通過對當(dāng)?shù)仫L(fēng)向的研究，進(jìn)行窗戶的設(shè)計，采取“穿堂風(fēng)”的方式，讓大量的自然風(fēng)進(jìn)人到房屋之中。這樣，夏天的時候也可以減少空調(diào)的使用頻率，節(jié)約資源。

4.4 保溫隔熱方面的設(shè)計

對于一個建筑物而言，最重要的就是保溫隔熱方面的設(shè)計。只要在這部分設(shè)計好了，就能節(jié)約大部分的資源。所以，在進(jìn)行設(shè)計的時候，建筑師應(yīng)該在最大程度上提高建筑物本身的保溫隔熱性。第一，可以在對外墻進(jìn)行保溫設(shè)計的時候，選擇綠色的環(huán)保材料。這樣，既能保證人們生活的舒服，又能做到資源的節(jié)約。同時，還需要在設(shè)計中加人防火的材料。這樣同時能減少火災(zāi)對人們生活的威脅。尤其是在建筑物越來越高的今天，減少火災(zāi)能保證很多人的幸福生活。第二，就是保證地板保溫?？梢酝ㄟ^使用雙層保溫板加保溫砂漿密封的方式，保證地板的保溫。

5 結(jié)束語

被動式超低能耗建筑設(shè)計在應(yīng)用過程中，設(shè)計師要根據(jù)建筑物所在的地理位置的環(huán)境氣候和人文生活習(xí)慣合理分析人體熱舒適度，于此同時，根據(jù)人體熱舒適度和室外氣候和室內(nèi)的微氣候之間的關(guān)系，并利用室外環(huán)境氣候的精細(xì)化表征方法結(jié)合被動式設(shè)計技術(shù)的應(yīng)用，達(dá)到建筑物低能耗或零能耗，在建筑質(zhì)量達(dá)到建筑標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上實現(xiàn)環(huán)保節(jié)能。

參考文獻(xiàn)：

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