被動式超低能耗建筑設計基礎與應用

【摘要】促進人居環境質量和建筑環保質量同時發展，是當前我國倡導節能減排的重要舉措。應用被動式超低能耗建筑設計可以調節人居環境的氣候，促進資源環境條件改善，促進社會的可持續發展。本文主要根據被動式建筑設計的基本概況入手，分析被動式超低能耗建筑設計在建筑工程中的應用，旨在促進我國建筑朝著節能環保的方向發展。

【關鍵詞】被動式；超低能耗；建筑設計；應用

隨著我國經濟發展水平的不斷提高，我國對推進城市化進程也不斷加深，人們對居住條件的要求也逐漸提高，居住環境問題一直是人們談論并且關心的問題。隨著建筑用地的不斷增加，資源消耗和環境惡化問題也逐漸嚴重。現在被動式超低能耗建筑設計引進我國建筑施工中，給我國建筑業技術注入了新的血液，可以促進建筑施工綠色發展，節約材料，為人們提供一個健康適宜的居住環境。建筑業提倡節能減排降低消耗，突出表現在降低建筑低耗和建筑供暖或制冷低耗方面，可以節約能源、降低能耗，提高資源的循環利用率。

1、被動式建筑設計的產生背景

隨著人民生活水平不斷向優質和舒適邁進，我國的建筑業也隨著得到了很大的發展。建筑的不斷擴大給環境也帶來了不小的傷害，所以我國對環境和資源的保護重視程度提升，根據調查的數據分析，我國的居民生活平均質量和環境之間有密切的關系。根據我國居民對建筑的要求不斷提升，建筑單位在保證好建筑物質量的同時要把環保理念貫穿其中，之前的建筑方式已經不能適應建設資源節約型、環境友好型社會的建立。所以被動式超低能耗建筑設計理念的提出得到廣泛認可，在建筑設計中得到強烈的推廣。在2015年12月3日召開的第21次聯合國氣候大會中關于建筑的節能減排計劃，就從中國的實際情況出發，我國制定了“被動優先、主動優化、經濟使用”的超低能耗建筑的原則。“被動式超低能耗綠色建筑”是指超低能耗和近零能耗建筑，主要的要求就是促進綠色建筑的發展。

2、被動式超低能耗建筑設計原理

當然現在的城市化建設中，節能環保理念已經普及到人們中，建筑業作為和人們生活息息相關的產業一直都是在人民心中重視的焦點，如何在建筑設計和施工中做到環保綠色是建筑行業要思考的重要問題。被動式超低能耗建筑設計主要是根據建筑施工的當地的自然條件和經濟水平，選取環保型可再生能源進行建筑設計。被動式超低能耗的好處是可以在確保建筑物舒適的情況下實現環保節能。

被動式建筑設計的設計原理和其他的建筑設計理念不同，傳統的設計理念主要是人工主控環境，利用空調和采暖等設備，目的是為了達到對室內環境進行調控，使其調整到適合人居住的溫度。但是主動式的控制對能源的消耗非常大，而且會隔絕室內和室外的空氣流通，人長期居住會對健康狀況造成不良的影響。被動式設計技術主要是通過對自然資源提供采暖通風，讓室內的和室外的環境互相融合。比如在住宅的基本溫度在18-26℃時是人類居住最適宜的溫度。1室外有太陽可以提高室內溫度，可以讓人居住更加舒適，還可以減少資源的消耗，讓建筑實現低能耗環保。

室外環境氣候可以使用精細化表征方法表示，因為以人體的舒適度和建筑環境為基礎描繪室外氣候特征是被動式超低能耗建筑設計的必要條件，和當前的發達國家相比，我國在建筑節能相關的氣候參數方面還有需要提高的地方，有關于建筑節能精細化數據方面存在需要完善的地方，這對于為被動式超低能耗建筑節能提供精準的數據依據。所以國內專家根據我國的典型氣候年為基礎，結合氣象數據和建筑熱環境的實際要求，提出以典型氣象年的室外環境氣象表現方法，利用氣象數據反映典型的氣象變化，實現室外環境氣候的精細化表征。

3、我國目前被動式超低能耗建筑設計存在問題

被動式超低能耗建筑在我國的建筑設計中得到了充分的重視，可以在一定程度上改造建筑圍護的空間基礎，優化建筑能源合理運用，有效減少建筑能耗。我國目前對于被動式超低能耗建筑技術風格并沒有一個成熟的規定，需要從我國的基本國情入手，包括地域、氣候、建筑環境等實際情況設計方案，探究影響被動式超低能耗的多種因素，建立完整的被動式超低能耗居住建筑的體系。

3.1環境因素

我國本身就幅員遼闊、自然環境條件復雜，氣候、地域、經濟發展水平都不均衡，不同的地區氣候存在較大的差異，建筑整體的設計要考慮到建筑整體的通透性，要使用建筑通風保證新鮮空氣可以通暢流通，我國居民主要的通風方式一般是開窗通風。夏季室內的溫度較高，冬季室內的溫度較低，一些寒冷地區在冬季溫差較大，通風情況不好。建筑室內環境和室外的氣候聯系非常緊密，要認真分析室外的自然氣候和室內氣候、人體熱感覺之間的聯系，這樣可以為建筑暖通空調工程設計提供必要的參考依據。被動式控制技術非常重視室外自然氣候和室內氣候二者的相互作用關系。室外的自然氣候和室內的氣候始終各自運行，保持相對自由的狀態，室外的自然氣候可以調節室內微氣候。2

3.2氣候因素

我國在不同的地域氣候的變化也有不同的變化，由于各個地域氣候變化存在的差異很大，不同的氣候會對建筑帶來不同的影響，對實施建筑技術實施業也帶來不同程度的影響，不同氣候區域要根據當地的實際情況采取被動式超低能耗建筑。比如在黑龍江比較靠近北極，在冬季供暖日較多，夏季的供暖日較少。由于不同地域的氣候差異導致國家不能實施統一標準的被動式超低能耗建筑技術。

3.3建筑因素

我國的居住建筑由于地域的不同情況主要采用的是多層建筑，這是我國建筑居住的主要形式。我國的建筑密度高、面積大、公共的空間廣，進行被動式超低能耗建筑設計中存在一定的不足。空置率過高導致戶間傳熱損失較大和集中設備負荷率低對建筑能耗會產生影響，所以我國的被動式超低能耗建筑技術在實施中要考慮到我國不同建筑的特點。

3.4建筑能耗因素

我國大多數建筑能耗的特點是高能源、高熱量的能耗，但是在效果上卻是舒適度較低、保證率也較低。能耗業也會受到氣候、地域、環境等多種因素的影響。

4、被動式超低能耗建筑設計在建筑工程中的應用

4.1門窗系統

在建筑物的安裝門窗時，門窗結構中的保溫、防水、氣密性是最重要的，同樣也是處理難度最大的。基本上能耗損失可以占到總能耗損失的30%左右，在建筑工程中引入被動式超低能耗建筑設計理念時，要首先運用在門窗的傳熱系統設計中，要考慮太陽能透射比的因素。窗戶的材料可以選擇PVC塑料材料，用發芯材料作為填充物。窗戶的玻璃選用復合真空玻璃，要使用耐性比較好的暖條代替傳統的鋁合金隔條。窗洞、窗框之間的縫隙使用帶有粘性的預壓自膨脹密封帶。

4.2保溫隔熱系統

我國北方是供暖的主要地區，被動式超低能耗建筑設計在北方使用的范圍比較廣，主要體現在保溫隔熱系統。建筑的挖墻保溫采用的是B1級的模塑聚苯板，厚度大約在210-260mm之間。這種材料的成分中紅外洗劑，吸收和反熱輻射的效果較好。在模塑聚苯板四周安裝300mm寬度的防火隔離帶，提高外保溫層的防火性能。同時可以采用雙層保溫板，地板縫使用粉聚笨顆粒保溫砂漿填補密封。

4.3自然采光和通風結合

在被動式超低能耗建筑設計中，可以同時應用自然采光和通風是節能效果最好的措施，在國家的節能建筑標準中，建筑采光和通風設計要充分考慮到當地的自然條件。可以利用自然光構造良好的光照環境，可以滿足人們長期的生活和工作的環境需求。我國的絕大部分地區都處于溫帶氣候，依靠自然的光照比較充足，為建筑設計中利用自然光提供了充足的條件。在進行自然采光的設計中，要先確定自然采光的基本方案和措施，然后再選擇窗戶材料、玻璃材料，決定是否需要開天窗，分析人工照明和自然采光是否需要相結合。

4.4阻斷建筑熱橋

在建筑工程的施工中，由于建筑構件保溫層的厚度等因素，容易發生熱橋現象，主要體現在陽臺的設計上。被動式超低能耗建筑設計中，可以將陽臺板和主體結構分開，中間使用保溫材料，厚度和墻體的厚度差不多。或者可以將陽臺門設計成室內形式，門窗用保溫材料覆蓋，也可以提高建筑室內保溫效果。

結語：

綜上所述，被動式超低能耗建筑設計的應用可以促進人類居住環境更加環保和適宜，也是促進資源節約型、環境友好型社會的建立。在應用被動式超低能耗建筑設計中，要注意分析施工當地的氣候環境，明確室外氣候和室內氣候和人類舒適度之間的關系。積極地分析施工中的實際情況，要積極把被動式技術應用到建筑設計中。實現建筑綠色環保，提高資源的重復利用率，實現經濟效益和環保效益同時實現。