文/陳宛東 中冶時(shí)代置業(yè)有限公司 河北唐山 063000
被動(dòng)式超低能耗建筑是用保溫性良好、氣密性高的圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行建筑設(shè)計(jì),通過使用熱回收技術(shù),利用可再生能源,為人們提供舒適、怡人的居住環(huán)境,相關(guān)設(shè)計(jì)要符合不同地區(qū)的氣候特征和自然條件,保證建筑的優(yōu)良性能。
被動(dòng)式節(jié)能主要是針對配備各類節(jié)能設(shè)備的主動(dòng)式節(jié)能而言,強(qiáng)調(diào)通過對各種自然元素的合理利用,降低建筑對能源的損耗,減輕運(yùn)行負(fù)載。住宅建筑被動(dòng)式節(jié)能設(shè)計(jì)的核心,是借助相應(yīng)的技術(shù)手段,對建筑所處區(qū)域的微環(huán)境氣候進(jìn)行調(diào)節(jié),換言之,被動(dòng)式節(jié)能設(shè)計(jì)能夠使住宅建筑更好地適應(yīng)周圍的環(huán)境和氣候,在不增加外部輔助設(shè)施的情況下,借助陽光、風(fēng)力、地形等因素,完成對建筑室內(nèi)環(huán)境的有效調(diào)節(jié)。被動(dòng)式節(jié)能設(shè)計(jì)不需要設(shè)置外部輔助設(shè)施,因此,設(shè)計(jì)相對簡單,在建筑使用過程中,對先進(jìn)技術(shù)沒有很強(qiáng)的依賴性,而且能夠顯著降低建筑需要承受的負(fù)載,有效減少能源消耗。被動(dòng)式節(jié)能設(shè)計(jì)的優(yōu)勢體現(xiàn)在以下3個(gè)方面:(1)可以對自然資源進(jìn)行合理的利用,這是被動(dòng)式住宅設(shè)計(jì)建筑具有節(jié)能功能的重要一步,例如:太陽光、水流等自然資源,這些都可以形成自然的動(dòng)能,可以免去重新使用資源來開發(fā)動(dòng)能這一步驟,所以這對節(jié)約資源是十分有幫助的;(2)可以對整體布局有一個(gè)更好的提前計(jì)劃,被動(dòng)式節(jié)能的設(shè)計(jì)會(huì)讓整個(gè)步驟的進(jìn)程放慢,這對當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)有一個(gè)很好的考量,實(shí)時(shí)實(shí)地的分析,會(huì)對當(dāng)時(shí)的環(huán)境有一個(gè)更深的了解。這對于整體的住宅建筑設(shè)計(jì)是十分有幫助的;(3)被動(dòng)式節(jié)能在很大一方面都十分具有科學(xué)性,這會(huì)幫助你更好的找到整個(gè)建筑設(shè)計(jì)的核心部分,更有利于以后的施工建設(shè)。
我國是人口大國,雖然地域廣闊、資源豐富,但是持續(xù)增長的人口還是給我國造成巨大的壓力。各類不可再生資源迅速減少、生態(tài)環(huán)境惡化加劇,人們在享受現(xiàn)代生活帶來的便利的同時(shí),更是經(jīng)受著自然環(huán)境變化帶來的不良影響,在這種情況下,環(huán)境保護(hù)已經(jīng)成為現(xiàn)代人們最重要的任務(wù)。住宅建筑作為我國主要的建筑類型,其建筑規(guī)模與數(shù)量都極為龐大,造成的能源康浪費(fèi)更是巨大,必須要加強(qiáng)被動(dòng)式節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用,通過改善房屋結(jié)構(gòu)和布局來降低住宅使用中產(chǎn)生的能耗問題,減少其對自然環(huán)境造成的不利影響,這也是時(shí)代發(fā)展變化的要求,是保護(hù)環(huán)境的現(xiàn)實(shí)需要。
住宅建筑施工中要消耗各種建筑材料,因此合理選擇建筑材料與施工方式,發(fā)揮各類資源的最大價(jià)值也能夠降低能源消耗,實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目的。設(shè)計(jì)人員應(yīng)該根據(jù)創(chuàng)建資源節(jié)約型社會(huì)要求合理的利用大自然中的各種資源,在各施工環(huán)節(jié)中合理的配置各種資源的使用,從而降低建造過程中的能源消耗,業(yè)主的房屋使用成本,并且減少后期運(yùn)營使用環(huán)節(jié)的能耗問題。
現(xiàn)代人們的思想觀念有了極大的改變,針對住宅建筑的使用要求也更高。在住宅建筑設(shè)計(jì)中最重要的也是要結(jié)合業(yè)主的實(shí)際需要進(jìn)行室內(nèi)環(huán)境的功能設(shè)計(jì)等方面。除此以外,還應(yīng)該將一些健康合理的生活方式引入其中。而被動(dòng)式節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用要求設(shè)計(jì)人員可以結(jié)合自然環(huán)境和住宅建筑設(shè)計(jì)要素和要求制訂出最佳的節(jié)能建筑設(shè)計(jì)方案,并合理控制建筑物朝向、形式布置等等多個(gè)方面,在滿足居民生活要求的同時(shí)實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目的,提高居民的生活質(zhì)量。
首先,技術(shù)人員要加強(qiáng)對保溫、采暖系統(tǒng)材料的選擇,相關(guān)施工材料要嚴(yán)格符合施工標(biāo)準(zhǔn),確保材料的無污染、綠色化,避免在施工過程中出現(xiàn)質(zhì)量問題,當(dāng)前大多數(shù)被動(dòng)式超低能耗建筑選用的材料為無機(jī)保溫砂漿、納米隔熱板和GSE泡沫板,這些材料的可控制性較強(qiáng),能夠幫助設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí),提高操作的可行性,提高保溫層的厚度。其次,保溫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要注重散熱功能,通過加強(qiáng)墻面的垂直綠化和通風(fēng)墻、蒸發(fā)墻面的設(shè)計(jì),將高溫產(chǎn)生的熱量快速消散。比如:我國的南方地區(qū)在冬季經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)建筑物室內(nèi)熱量大量流失的問題,建筑企業(yè)可通過使用復(fù)合苯材料,提高墻體夾層的厚度,提高建筑的保溫性能。最后,要加強(qiáng)屋面保溫系統(tǒng)的設(shè)計(jì),傳統(tǒng)的保溫材料已經(jīng)無法滿足時(shí)代發(fā)展的需求,相關(guān)企業(yè)要加強(qiáng)建筑的一體化設(shè)計(jì),盡可能加強(qiáng)建筑的使用壽命。在屋面保溫中要進(jìn)行蓄水、種植,將通風(fēng)空氣層夾板放置在隔熱屋面上,促進(jìn)空氣流通,加強(qiáng)吸熱能力。在材料選取上,盡可能選擇保溫砂漿和保溫板,并在相關(guān)材料上鋪設(shè)混凝土保護(hù)層,提高保溫系統(tǒng)的保溫效果。
被動(dòng)式超低能耗建筑要求建筑物內(nèi)部的環(huán)境穩(wěn)定,與外界環(huán)境隔離,內(nèi)部能量盡量不消耗。而在普通建筑中,透過門窗的散熱損失占整個(gè)外圍護(hù)結(jié)構(gòu)能量損失的50%左右。這就要求必須降低門窗的傳熱系數(shù),必須采用高性能的門窗。建筑物的整體能耗指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)需要多次優(yōu)化調(diào)整窗墻比、窗戶玻璃層數(shù)、厚度等影響K值的因素,選擇與外界氣候條件相匹配的門窗。高性能的門窗不僅要滿足高保溫、高氣密性的要求,在安裝施工時(shí)還要進(jìn)行無熱橋設(shè)計(jì)。為了實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo),不僅對窗戶的材質(zhì)有要求,而且門窗的外形設(shè)計(jì)與制作、門窗的安裝位置及安裝方式、五金配件的選擇、施工質(zhì)量及檢測等都會(huì)對門窗的性能有影響。高性能的窗戶多采用3玻2腔的玻璃,面積較大時(shí)窗戶較重。在設(shè)計(jì)中的一些構(gòu)造做法也與普通窗戶有所不同,在窗戶四周需要設(shè)置抱框柱、窗臺梁及窗上過梁。
就當(dāng)前住宅建筑中的屋面結(jié)構(gòu)形式來說,一般倒置式屋面具有更好的節(jié)能效果。再加上具有較好防水性的保溫材料可以起到防水隔熱效果,且保溫層在防水層上部又能夠大大延長防水層的使用壽命,減少居民居住期間頂樓漏水的情況,也可以提高建筑的價(jià)值。在被動(dòng)式節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用中也開始廣泛使用節(jié)能金屬屋面,其主要是利用鋼結(jié)構(gòu)、玻璃棉、石棉以及金屬底板等材料構(gòu)建屋面金屬板、防水透氣膜以及防潮隔汽層,從而提高防滲漏效果和隔熱保溫性,使用壽命也相對較長;屋頂綠化設(shè)計(jì)也是提高建筑保溫隔熱能力的重要手段,只需要加強(qiáng)防水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)即可。除此以外,坡屋面采用太陽輻射吸收率小于0.7的淺色飾面,平屋面采用太陽輻射吸收率小于0.5的淺色飾面,或同時(shí)采用太陽輻射吸收率低的屋面材料和綠化屋面,可降低建筑屋面表面溫度,減少建筑能耗。
住宅的采光通風(fēng)設(shè)計(jì)對于人來說,是住宅設(shè)計(jì)中一個(gè)非常重要的部分,有的人喜歡光照充足,通風(fēng)暢快的住宅,而有的人則喜歡較為背光的地方,每個(gè)人的個(gè)人喜好不同,由此,對于住宅的實(shí)際需求也會(huì)不一樣,但這項(xiàng)采光通風(fēng)設(shè)計(jì)對于設(shè)計(jì)者的考察技術(shù)是十分嚴(yán)格的,只有對采光通風(fēng)技術(shù)知識有一個(gè)充分的了解,這樣才能完成這項(xiàng)設(shè)計(jì)。企業(yè)要重視員工的專業(yè)技術(shù)水平,嚴(yán)格按照企業(yè)的招進(jìn)制度,按照需求選擇好適合企業(yè)發(fā)展的、企業(yè)所欠缺的通風(fēng)采光設(shè)計(jì)的人才,同時(shí)企業(yè)也要加大對員工的培養(yǎng),例如:為企業(yè)的員工設(shè)置培訓(xùn)專業(yè)的課程,這種專業(yè)性較強(qiáng)的課程,一定要選擇先進(jìn)的項(xiàng)目,這樣才能保證員工學(xué)到的都是領(lǐng)先的、專業(yè)的知識。同時(shí),還要獎(jiǎng)懲分明,對認(rèn)真對待培養(yǎng)課程、專業(yè)技術(shù)過硬的員工進(jìn)行獎(jiǎng)勵(lì):也還要對不認(rèn)真對待專業(yè)培養(yǎng)課程的員工進(jìn)行懲罰,這樣,企業(yè)員工才會(huì)有一個(gè)正確的態(tài)度來對待企業(yè)的技能培養(yǎng)課程,這種措施才會(huì)在員工的身上起作用,這樣才能做好一個(gè)完美的住宅采光通風(fēng)設(shè)計(jì)。
自然采光與通風(fēng)是被動(dòng)式超低能建筑工程建設(shè)的基礎(chǔ)環(huán)節(jié),在設(shè)計(jì)時(shí)要注意工程地點(diǎn)的自然環(huán)境條件,收集相關(guān)氣候信息數(shù)據(jù),根據(jù)實(shí)際情況分析、研究、確定最優(yōu)的方案策略。在工程中要對內(nèi)側(cè)的抹灰層進(jìn)行縫隙封堵,確保氣密性嚴(yán)實(shí),同時(shí)在內(nèi)側(cè)設(shè)置防水膜,進(jìn)而保證相關(guān)使用電線不會(huì)被室內(nèi)的水蒸氣浸泡,出現(xiàn)電路故障,要按照30m2/h的標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)量設(shè)置新風(fēng)系統(tǒng),保證空氣過濾等級在G4以上,并在進(jìn)風(fēng)和排風(fēng)管道上安裝消音設(shè)備,降低通風(fēng)時(shí)產(chǎn)生的噪音。
被動(dòng)式超低能耗建筑設(shè)計(jì)要注意建筑物的朝向設(shè)置,要盡可能采用南北朝向的設(shè)計(jì)方式,從而提高采光度和自然通風(fēng)量,相關(guān)技術(shù)人員要結(jié)合不同地區(qū)的地勢、地貌進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整,避免房屋遭受陽光的直射。在建筑型體設(shè)計(jì)中,要盡可能體現(xiàn)建筑的合理性、簡潔性,不能一味的追求低耗能源策略而使建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜化。并且被動(dòng)式建筑要注意保持合理的風(fēng)速與風(fēng)量,使建筑穿堂風(fēng)能夠有效成型,為后期設(shè)計(jì)提供便利。相關(guān)朝向設(shè)計(jì)要盡可能保證建筑成本和節(jié)能損耗間的經(jīng)濟(jì)平衡,能夠有效提高各建筑產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益,使其符合國家規(guī)定的相關(guān)能源使用標(biāo)準(zhǔn),為人民群眾提供良好的建筑環(huán)境,提高人民生活質(zhì)量,調(diào)動(dòng)人們的選購欲望。
被動(dòng)式超低能耗建筑能充分利用可再生能源,如太陽能、地?zé)崮?、風(fēng)能、水能等,需要結(jié)合建造地點(diǎn)的實(shí)際情況,合理選擇可再生能源,其核心理念是建筑需要充分吸收大自然所提供的“養(yǎng)分”。建筑是建造在自然環(huán)境中的,不能將建筑視為一堆鋼筋混凝土的人類科技合成物,要與當(dāng)?shù)氐臍夂颉⑷宋沫h(huán)境充分結(jié)合,充分利用人類幾千年的智慧和生活經(jīng)驗(yàn),打造出低碳環(huán)保、舒適宜居的建筑。已建成的被動(dòng)式超低能耗建筑充分考慮了可再生能源的利用,比如位于河南省鄭州市的中原地區(qū)首個(gè)被動(dòng)式超低能耗示范項(xiàng)目“五方科技館”,采用了地源熱泵、太陽能光電技術(shù)、太陽能光熱技術(shù)等可再生能源技術(shù)。
戶型設(shè)計(jì)與業(yè)主的居住體驗(yàn)感息息相關(guān)。在被動(dòng)式節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用中,戶型設(shè)計(jì)上最重要的就是滿足采暖和通風(fēng)要求,因此設(shè)計(jì)期間需要結(jié)合當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)環(huán)境和太陽輻射等因素,并按照不同房間的實(shí)際需要進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),以便可以合理的使用太陽光。比如在房屋內(nèi)的走廊設(shè)計(jì)上應(yīng)該與房間窗戶的進(jìn)出口對應(yīng),節(jié)約建筑面積的同時(shí)確保通風(fēng)良好;再就是入戶門的設(shè)計(jì)也需要盡可能的避免冬季寒風(fēng)侵入。由此可見,科學(xué)的戶型設(shè)計(jì)也可以達(dá)到冬暖夏涼的被動(dòng)式節(jié)能設(shè)計(jì)效果,從而提高居民的居住體驗(yàn)感。
水資源在建筑建設(shè)中起著非常大的作用,沒有水的工程設(shè)施根本完成不下去,就目前情況而言,我國的水資源浪費(fèi)情況還是十分嚴(yán)重,人們的節(jié)水意識還是沒有提高,我們一定要切記要提高保護(hù)、節(jié)約水資源的意識,讓人們把這種意識這一塊上,我們要積極的把這種意識落實(shí)到我們的實(shí)際現(xiàn)實(shí)生活中,這樣,才能做到真正的保護(hù)水資源,讓水資源在建筑設(shè)計(jì)中發(fā)揮到自己特有的作用。水資源的設(shè)計(jì)有很多種,但一個(gè)真正好的水資源設(shè)計(jì)就是能將水資源與現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用有效的結(jié)合,而不是強(qiáng)拉硬扳,例如:一個(gè)住宅,客戶既想要向陽面,但又不想房屋很干燥炎熱的情況下,水資源設(shè)計(jì)在這一方面就顯得十分重要,可以將水資源引進(jìn)到房屋墻體的附近,由于水有吸熱的作用,水資源引進(jìn)到墻體的附近,就能有效地吸走墻體房屋部分的熱量,這就能有效的為房屋降溫,其次,水資源在蒸發(fā)的過程中,會(huì)產(chǎn)生很大一部分的水汽,這樣水汽到房屋墻體內(nèi),就能很好的改善了房屋墻體因強(qiáng)烈的日照而嚴(yán)重干燥的局面。
在建筑功能設(shè)計(jì)上應(yīng)用被動(dòng)式節(jié)能設(shè)計(jì)主要指的就是自然通風(fēng)和太陽光照設(shè)計(jì)。比如在臥室、廚房和衛(wèi)生間的位置設(shè)計(jì)上需要根據(jù)當(dāng)?shù)丶撅L(fēng)氣候的影響,合理的調(diào)整建筑功能和門窗位置等等,從而產(chǎn)生不同的氣壓變化來保證室內(nèi)的受風(fēng)均勻。同時(shí)還可以選擇彎曲、多節(jié)段平面設(shè)計(jì)方式可有效控制建筑迎風(fēng)坡以及背風(fēng)坡的壓力差,或者根據(jù)太陽高度角和住宅建筑設(shè)計(jì)高度來控制日照時(shí)間,或使用坡屋頂設(shè)計(jì)等等;在一些建筑中還可以設(shè)置天窗引導(dǎo)自然風(fēng)的流向,增強(qiáng)空氣對流的同時(shí)還可以增加陽光映射面積。
企業(yè)的員工應(yīng)學(xué)習(xí)專業(yè)的綠化知識,例如:讓植物圍繞著墻體生長,這樣能夠有效的給墻體降溫,在夏季,植物生長茂盛時(shí),可以有效地使室內(nèi)的溫度減少,充分的利用好這些有機(jī)的綠色植物,才能使整體的綠化設(shè)計(jì)有一個(gè)質(zhì)的飛躍,其次,員工一定要學(xué)習(xí)專業(yè)的綠化設(shè)計(jì)。提高員工學(xué)習(xí)綠化知識的積極性,只有員工的積極性提高,他們在工作中的效率自然也會(huì)提高,這樣才會(huì)有利于企業(yè)整體工作效率有質(zhì)的飛躍。高度的工作效率會(huì)使企業(yè)產(chǎn)品在整個(gè)市場的占有率提高,也相應(yīng)的提高了建筑綠色設(shè)計(jì)的市場競爭力,增強(qiáng)競爭優(yōu)勢。企業(yè)一定要提高對培養(yǎng)員工積極性工作的重視程度,這樣才能使整個(gè)建筑設(shè)計(jì)企業(yè)能有序、均衡的生存。綠化設(shè)計(jì)在我們的現(xiàn)實(shí)生活中,應(yīng)用的十分廣泛,不僅僅知識在被動(dòng)式節(jié)能住宅建筑上,另外,在道路建設(shè)的過程中,道路的綠化也可以被應(yīng)用到這一方面來,所以,員工學(xué)習(xí)好這方面的專業(yè)知識,是十分有必要的,企業(yè)的員工學(xué)習(xí)好這方面的知識后,就能夠舉一反三,不僅僅只會(huì)應(yīng)用到這方面,學(xué)習(xí)知識,對于專業(yè)的設(shè)計(jì)者,最重要的就是能夠?qū)⒆约核鶎W(xué)的知識有效的應(yīng)用到自己的實(shí)際工作當(dāng)中,這就能是自己的知識學(xué)有所用,這樣能夠很大的提高企業(yè)員工的學(xué)習(xí)積極性,認(rèn)為自己學(xué)習(xí)的知識是有用處的,這對于企業(yè)的健康、持續(xù)發(fā)展也有著重要作用。
伴隨著我國“被動(dòng)式建筑”研究的“小熱潮”,“被動(dòng)式建筑”研究的觸角已經(jīng)延伸到不同的相關(guān)研究領(lǐng)域中,如能源與動(dòng)力、環(huán)境科學(xué)、生理與心理、經(jīng)濟(jì)管理、材料科學(xué)、工業(yè)技術(shù)和生物科學(xué)等,包含建筑室內(nèi)外熱環(huán)境提升、人體熱舒適、不同設(shè)計(jì)優(yōu)化等多個(gè)研究分支。但目前尚未形成一系列完善的被動(dòng)式優(yōu)化設(shè)計(jì)策略、措施以及相應(yīng)的評價(jià)指標(biāo),未來仍需進(jìn)一步完善相關(guān)研究:(1)進(jìn)一步完善不同地域被動(dòng)式設(shè)計(jì)研究。被動(dòng)式設(shè)計(jì)條件復(fù)雜,不同地域地形和氣候情況存在差異,室內(nèi)外環(huán)境對建筑能耗的影響仍需進(jìn)一步深入,適用于不同氣候條件特征的有效被動(dòng)式建筑設(shè)計(jì)策略依然比較缺乏,對于被動(dòng)式策略的綜合優(yōu)化研究依然是未來被動(dòng)式設(shè)計(jì)研究的方向。(2)增強(qiáng)被動(dòng)式太陽能設(shè)計(jì)的適用性和覆蓋率。作為可再生清潔能源的一種,太陽能具有光熱效應(yīng)、光電效應(yīng)等特性。隨著太陽能利用率的提高,被動(dòng)式太陽能建筑規(guī)模不斷從嚴(yán)寒、寒冷等太陽能充足的地區(qū)向內(nèi)地?cái)U(kuò)展,太陽能建筑一體化設(shè)計(jì)、高層住宅太陽能利用都是太陽能利用技術(shù)在建筑層面的發(fā)展方向。此外,未來我國被動(dòng)式太陽能設(shè)計(jì)將從建筑單體層面不斷走向規(guī)劃層面,與城市風(fēng)貌融為一體,形成有小范圍針對性的有機(jī)整體。
通過對國內(nèi)“被動(dòng)式建筑”發(fā)展脈絡(luò)的梳理以及相關(guān)研究文獻(xiàn)的歸納與總結(jié)發(fā)現(xiàn),我國“被動(dòng)式建筑”研究雖起步較晚但發(fā)展迅速,尤其是地域性及氣候性相關(guān)的研究生生不息,跨領(lǐng)域結(jié)合的研究更是勢頭迅猛,隨之而來的是缺少全面、有效的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)庫以及形成相應(yīng)的統(tǒng)一體系。未來研究應(yīng)在國家大力提倡“生態(tài)建設(shè)”與綠色節(jié)能建筑的大背景下,結(jié)合“以人為本”的思想,應(yīng)鼓勵(lì)跨學(xué)科交叉研究,綜合多因素因子的影響,有針對性地建立統(tǒng)一的被動(dòng)式節(jié)能研究體系。下一個(gè)10年,在節(jié)能、健康與舒適的多重關(guān)注下,被動(dòng)式低能耗建筑將面臨規(guī)?;c區(qū)域化發(fā)展的新趨勢。找到適合我國節(jié)能建筑的發(fā)展方向,探索符合國家利益和時(shí)代需求的建筑節(jié)能方案,是建筑發(fā)展、變革從而走向成熟的必經(jīng)之路。