淺談被動式建筑節能六要素

楊 光

(哈爾濱商業大學能源與建筑工程學院，哈爾濱 150028)

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淺談被動式建筑節能六要素

楊 光

(哈爾濱商業大學能源與建筑工程學院，哈爾濱 150028)

簡單地概括并介紹了被動式建筑的概念與特點，分析歸納出被動式建筑節能的六個必要因素，為我國被動式建筑的發展提供有益的思路與啟示。

被動式建筑；節能；能耗

近年來，我國建筑規模日漸擴大，其建筑能耗約占全國能耗總量的30%以上，隨著城市建設與發展的不斷推進以及人們對居住環境舒適度要求的不斷提升，這一比值將會繼續上升，甚至有可能將超越工業、交通等行業而居首位。面臨如此嚴峻的狀況，承擔起城市可持續協調發展的社會責任，就必須大力發展節能建筑——被動式建筑。被動式建筑的本質是節能建筑，目前被認為是世界上最先進的節能建筑，中德合作被動式建筑示范項目，如哈爾濱“辰能·溪樹庭院”、烏魯木齊 “幸福堡”綜合樓、長興朗詩布魯克酒店等實踐，在建筑節能降耗方面取得了卓有成效的效果。

1 被動式建筑的概念與特點

被動式建筑是指不依賴自身耗能的建筑設備，而完全通過建筑自身的場地、空間形態以及構件的設建筑計來實現節能的建筑。采用非機械電氣設備干預手段的被動式節能技術，構造保溫隔熱性能良好的建筑圍護結構，極大限度地提高建筑的保溫性與氣密性，并利用新風系統對熱(冷)進行循環回收與再利用，不使用或減少使用主動供應的能源，使建筑達到舒適溫度的要求。被動式建筑是繼可持續建筑、綠色建筑、生態建筑、低碳建筑后當今世界上節能技術領先的建筑，與普通建筑相比有著極其明顯的特點，見表1。一是高效的節能性，其總體節能比例可高達90%以上；二是在低耗能條件下，可得到極為舒適的建筑室內環境；三是建筑的使用壽命可極大的延長。

表1 被動式建筑與普通建筑的比較Tab.1 Comparison of passive building and ordinary building

2 被動式建筑節能要素分析

2.1 被動式設計體現被動式建筑節能理念

建筑節能必須立足于建筑對環境的適應和調控能力，建筑師必須以環境為基礎，引入正確的節能設計理念——被動式設計，積極考慮建筑周圍的環境與氣候特征，使建筑本身與周圍環境相融合，形成良性循環系統[1]。在建筑規劃設計中，通過建筑學方式，對總平面、平面、剖面及細部節點進行節能設計，合理優化建筑的平面布置與結構形式，充分利用自然通風的建筑開口設計，嚴格做好建筑圍護結構的保溫與隔熱處理，利用太陽能等可再生能源，設計出環境品質相對優良的建筑。被動式設計的核心在于節能設計理念，應注重建筑自身收集與儲蓄自然能量的能力，減少建筑自身能源的消耗。

2.2 被動式節能技術是被動式建筑節能的技術支撐

被動式節能技術是指通過建筑自身的形態與結構設計，契合氣候環境，達到環境舒適、環保節能的技術。主動式節能技術是將建筑室內空間與周圍氣候環境隔離，主動采用高效節能的空調設備，為建筑提供采暖、空調、通風，創造宜人舒適的建筑環境。區別于主動式節能技術，被動式節能技術的做法充分利用了建筑環境周圍現有的自然條件，做到因勢利導，不使用或盡量少使用設備，最大化減少設備的能耗，憑借高效的節能門窗技術、墻體保溫隔熱技術、屋面節能技術、減少熱橋技術、新風預熱(冷)技術、光熱轉換技術等，抵御夏季太陽輻射、室外高溫，冬季寒冷、室外低溫等給建筑內部熱環境造成的不利影響，使建筑最大限度地適應周圍環境[2]。

2.3 優異的圍護結構是被動式建筑節能的基礎

建筑的圍護結構通常是指外圍護結構，包括外墻、外門窗、屋面等，被動式建筑節能主要依靠屋面、外墻、外門窗等圍護結構來實現。由于圍護結構的傳熱性能直接影響著建筑采暖空調的能源消耗量，因此，提高圍護結構的保溫隔熱性能是降低建筑能耗的基礎[3]。圍護結構保溫隔熱性能是由各部分材料性能決定的，進行節能設計時，要加強對圍護結構材料的選擇，考慮材料的性能品質，優選具有高熱阻的保溫材料，高熱阻、低蓄熱的隔熱材料，真正地做到冬季不需要供暖，夏季不需要制冷。

2.4 消除熱橋，保證圍護結構的熱工性能

圍護結構中窗過梁、圈梁、鋼筋混凝土抗震柱、鋼筋混凝土剪力墻、梁、柱等部位的傳熱系數遠大于主體部位的傳熱系數，會形成熱流密集通道，即為熱橋。熱橋是圍護結構中熱量最容易通過的構件或部位，是一種十分常見的現象。據初步推算，在普通建筑中，熱橋熱損失占建筑總能耗的5%左右，而在被動式建筑中，通過熱橋的熱損失則可達到25%左右，顯著增加了建筑的能耗水平，因此在被動式建筑中應盡量消除熱橋，降低熱橋對圍護結構熱工性能的影響。熱橋除增加建筑能耗外，還會使圍護結構內表面潮濕、結露、發霉，嚴重影響室內的環境衛生，對圍護結構熱橋部位應采取保溫處理，增加圍護結構傳熱阻，以減少熱橋部位的傳熱損失[4]。

2.5 優良的建筑氣密性是被動式建筑節能的關鍵

基于被動式建筑節能理念，建筑應是盡量不受外界環境干擾，幾乎不與外界進行熱交換的獨立系統，但這是一種理想化狀態，在一定程度上，建筑的氣密性與能耗還有很大關系。提高氣密性，冬季可以減少外界冷空氣與室內熱環境的通透，減少因通透而產生的熱量損耗，間接降低因采暖而增加的能耗，這對被動式建筑節能具有重要意義[5]。優良的氣密性除了可以降低熱量損失外，還可以控制建筑室內環境的溫濕度，保護建筑的主體結構。然而，建筑氣密性與新風滲透量密切相關，提高建筑氣密性將影響進入建筑內部的新風滲透量，不利于建筑內部環境空氣品質的提高，因此，必要的空氣交換只能通過新風系統來完成，這勢必會增加新風系統的能耗。

2.6 新風系統是實現室內環境舒適度的保障

被動式建筑高效的保溫隔熱性和優良的氣密性，決定了建筑室內空間必須供給新風，被動式建筑在設計中僅依靠自然通風無法滿足新風的需求，新風的品質及新風量也無法得到調控。為保持建筑室內空氣的清潔、新鮮與健康，要通過新風系統完成機械通風，但這種做法將增加新風系統能耗，為最大限度地降低新風系統能耗，被動式建筑要求新風系統必須安裝熱(冷)回收交換器，將建筑室內空氣中蓄存的熱量(制冷量)補給新進來的室外新鮮空氣，這樣就可以在保持室內空氣新鮮度的前提下，調節室溫，控制在20 ℃～26 ℃，也不會大量消耗能源。

3 結語

被動式建筑可以為人們提供健康舒適的生活環境，在節約能源方面也有著積極意義。建筑師要樹立全方位的節能意識，重視被動式設計，優選被動式節能技術，改善圍護結構的保溫隔熱性能，消除熱橋，提高建筑氣密性，選用高效新風系統，從多角度、多層面對被動式建筑進行節能研究，為我國被動式建筑發展提供有益探索。

[1] 張輝.被動式節能建筑設計的探討[J].科技風，2010，(04)：248.

[2] 楊光，劉慶華.我國被動式建筑發展的制約因素及對策研究[J]. 城市建筑，2015，(08)：122-123.

[3] 周輝，董宏.瑞典被動式建筑節能技術措施及啟示[J].建設科技，2013，(05)：37-40.

[4] 孫大明，周海珠，田慧峰.建筑熱橋研究現狀與展望[J].建筑科學，2010，(02)：128-133.

[5] 彭琛，燕達，周欣.建筑氣密性對供暖耗能的影響[J].暖通空調，2010，(09)：107-111.

Discussion on six elements of passive energy-saving building

YANG Guang

(School of Energy and Architectural Engineering, Harbin University of Commerce, Harbin 150028, China)

This article simply introduces the concept and characteristics of passive building, sums up the six elements of passive energy-saving building, which provides some useful ideas for the development of passive construction of China.

Passive building; Energy saving; Energy consumption

2016-11-26

楊光(1975-)，女，碩士研究生，講師。

TU201.5

A

1674-8646(2017)04-0084-02