被動優先設計策略在綠色建筑中的應用

張 曉 峰

(陽泉市建筑設計院,山西 陽泉　045000)

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被動優先設計策略在綠色建筑中的應用

張 曉 峰

(陽泉市建筑設計院,山西 陽泉045000)

介紹了綠色建筑與被動優先設計的概念，從建筑整體規劃、建筑單體形態與功能布局、建筑圍護結構保溫隔熱設計等方面，闡述了被動優先建筑設計策略，指出被動優先設計具有生態環保、節能高效、綠色舒適的特點。

被動設計，綠色建筑，生態環保，圍護結構

0　引言

現代建筑中，很多所謂的“綠色建筑”，實際上并未能真正實現節能效果，有些建筑以為采用了某項節能技術、盲目堆砌新技術就是低碳節能、綠色環保的體現，事實上建筑在運行中的實際能耗更大。因此，綠色建筑不應是簡單的節能技術的堆砌，而是要充分考慮建筑所在地區的自然環境、資源條件、建筑形體和功能等等因素，采用被動優先并輔助主動節能技術進行綜合優化設計，這樣才能真正實現建筑的低能耗、低成本、綠色環保。本文分析了以被動優先為設計理念，其在綠色建筑中的設計策略，及設計的主要方法。

1　綠色建筑與被動優先設計

綠色建筑，是指在建筑使用壽命周期內，能夠最大限度地節水、節能、節地、節材料，減少環境污染和破壞，實現建筑與環境的和諧共生，高效節能。被動優先設計，是指在對擬建建筑項目所在地區自然、氣候狀況分析的基礎上并在滿足功能需求的前提下，通過設計建筑的朝向、布局、體型系數、內部空間，使建筑能夠最大限度利用自然條件來實現自然采光、自然通風、遮陰保暖，從而使建筑在使用運行過程中減少對能源的消耗，降低有害物質的排放。被動式建筑是綠色建筑的一種提升，其主要特點是依靠建筑的朝向、布局、體型系數、內部空間等來利用自然條件，從而降低建筑能耗。被動優先設計理念已成為綠色建筑重要的設計理念，在綠色建筑設計行業得到了廣泛的應用和發展。

2　被動優先設計的特點

2.1生態環保

生態環保是被動優先綠色建筑的突出特點，它不同于一般的綠色建筑，因為被動優先綠色建筑更注重被動式節能技術的使用，減少主動技術設備的使用，在建筑運行過程中減少有害氣體的排放、降低了對大氣的污染，從而有效的保護了生態環境。

2.2節能高效

被動優先綠色建筑設計的目的在于減少建筑使用過程中的能源損耗，實現高效節能的一個原則就是要因地制宜，根據項目所在地區的不同氣候、自然資源特點，采用被動優先的綠色建筑節能技術，依據建筑所處的客觀環境及建筑特點進行設計和選擇。比如，在溫熱地區夏天比較炎熱，需要使用空調降溫設備，空調降溫設備會消耗大量電源，而且還會產生污染，這就需要通過被動優先設計策略，采用外墻恒溫材料，反射太陽能，避免太陽熱量的聚集，從而實現高效節能目標。

2.3綠色舒適

被動優先綠色建筑關注對自然光照、自然通風及外圍護結構的被動式保溫等節能措施的應用，借助被動手動來調節聲、光、熱環境條件，在減少對能源消耗的同時又有益于人體的健康，讓人更親近陽光和新鮮空氣。同時，被動式節能措施還能夠調節建筑物內部的溫度和濕度，從而營造健康舒適的生活空間。

3　被動優先建筑設計策略

3.1建筑整體規劃

被動優先設計需要對建筑場地進行詳細分析規劃，充分掌握建設場地地理位置和環境條件，充分考慮熱輻射角度、場地綠化、自然通風方向、場地高差及土地平整度、建筑物朝向、建筑體型系數、場地內現有構筑物對建筑的遮擋等等。其中，建筑間距、建筑位置與朝向、自然通風、自然采光等這些是決定建筑能否被動優先的先決條件，也是必要條件。具體設計策略分析如下：

1)合理確定建筑間距。日照采光對節能建筑的作用至關重要，而且也會影響到在建筑中活動的人們的身心健康。合理提高建筑間距，可以獲得更多的日照采光，爭取到更多的日照量和更好的日照質量。所以在優先被動設計中：a.將建筑選址選在向陽的平地或山坡上，以爭取到更多的日照；b.建筑滿足最佳朝向范圍，確保建筑各使用空間有良好的朝向；c.將間距控制在合理范圍內，能夠滿足必要的日照采光即可，若間距太大會造成土地浪費。

2)優化建筑位置與朝向。不同季節和不同地區的日照量是不一樣的，一般情況下，寒冷地區年太陽照射量少，夏天得到的太陽照射量比較多，太陽的照射量情況會影響到室內熱環境的舒適度，所以在被動優先設計時，要實現夏天少得熱、冬天多得熱，盡可能選擇最大的南向太陽輻射。建筑所在位置要求平坦、向陽，通過太陽方位角來選擇建筑的最佳方位及朝向，根據經驗，人們得出了“建筑最佳方位為正南東西偏西10°以內”這一原則，以實現建筑物冬季增加得熱、夏季少得熱的目的，同時在寒冷地區實施“建筑物的長軸東西向布置”，可以得到更多的太陽輻射。此外，建筑物開窗方向南向開窗大些、北向開窗小些，這樣就可以爭取多些熱量從南向進入，減少寒風從西北向窗戶進入。

3)合理設計自然通風。通風是否順暢是影響建筑居住質量的一個重要標志，設計合理通風可以保持室內空氣清新，溫度適宜，減少對空調設備的使用，從而降低建筑耗能能力和減少有害氣體的排放。通風設計要考慮到冬夏兩季的不同情況，在冬季，如果室內通風過強，室內的熱量就會散得快；在夏季，如果室內通風過強，就會減少冷量的輸入。此外，如果室內空氣流動過快也不利于通風換氣量和空氣清新度要求。所以合理設計自然通風可采用以下方法：a.在夏季，可以通過自然通風來驅散熱量；在冬天，可通過控制氣流來降低室內熱量的散失；b.充分利用建筑基地內的物質因素，以低成本方式創造良好的通風環境。比如，改變空氣流動速度和流動方向，根據自然條件來合理布局建筑方向；c.利用建筑形體引導風向或阻擋風向，以改變風速。

3.2建筑單體形態與功能布局

控制建筑物單體的整體形態是被動式建筑設計的一個重要方面，適宜的單體形態可以保證建筑物在夏季擁有良好的隔熱，冬天可以接收足夠多的太陽照射。通過設計合理的體型系數可以將建筑物形態控制在合理范圍內，可以有效減少建筑與外部的接觸面積，減少熱量交換，從而達到節能效果。根據現有技術，減少體型系數的方法有：使建筑平面布局緊湊，減少外墻的凹凸變化，適度增加建筑進深，合理采用弧形表面。且設計師在控制體型系數的同時也要注意建筑的形式美，不能一味地追求綠色低耗而使得整體建筑形態過于單調。另一方面，建造被動優先綠色建筑要從實際情況出發，順應自然、保護自然，實現建筑與環境的整體融合，充分考慮建筑布局功能的合理性、兼顧好通風、采光問題，減少不必要的建筑外表面積值，以降低建筑體型系數。

3.3建筑圍護結構保溫隔熱設計

建筑圍護結構，主要是采用外墻自保溫材料，建設自保溫系統，以減少對空調及供暖設備的使用，從而減少對電能的消耗，減少有害氣體的排放。隨著外墻保溫系統得到越來越廣泛的應用，安裝越來越便捷，保溫性能也取得了良好的效果，而且還不需要維修。另外，采用建筑降溫隔熱涂料可以在夏天起到隔熱降溫作用，這是一種集反射、輻射與空心微珠隔熱為一體的新型材料，能夠對太陽紅外線和紫外線起到很高的反射效果。通過涂刷這種材料，可以避免太陽熱量在建筑體累積升溫，還能輻射熱量散熱降溫，此外，還可以在涂料中混入導熱性差的空心微珠以隔絕熱能的傳遞，以防止高溫天氣下熱量向建筑內部傳導，在這種材料的包圍下建筑空間就能保持恒溫狀態。

4　結語

隨著能源短缺、環境破壞的日益嚴重，如何在生活生產中做到低碳節能，提高能源利用效率已成為各行業、各領域共同努力的方向。在綠色建筑中應用被動設計策略，在建筑設計過程中最大限度地借助氣候和建筑自身的調節功能，減少人工設備、主動技術的使用，從而實現整個建筑的節能減排，降低整個建筑的能耗。

[1]王靜.綠色建筑設計中被動設計與性能工具的應用思路與策略研究[J].華中建筑，2014(8)：25.

[2]鹿少博.被動優先的綠色實驗樓建筑設計探析[J].建筑設計及其理論，2015(3)：16.

[3]朱正陽.綠色與地壇建筑設計策略與德國被動房設計實踐[J].建筑安全，2012(2)：31.

The application of passive optimization design strategy in green building

Zhang Xiaofeng

(YangquanArchitecturalDesignInstitute,Yangquan045000,China)

This paper introduced the concept of green building and passive optimization design, from building overall planning, building monomer form and functional layout, building envelope insulation design and other aspects, elaborated the passive optimization building design strategies, pointed out that the passive optimization design with ecological and environmental protection, high efficiency and energy saving, green and comfortable and other characteristics.

passive design, green building, ecological environment protection, building envelope

1009-6825(2016)19-0180-02

2016-04-22

張曉峰(1978- )，男，工程師

TU201.5

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