超低能耗建筑設計方法與典型案例研究

車嵬嵬 王智涵

摘要：結合實際，對超低能耗建筑設計方法進行研究，同時在闡述超低能耗建筑設計方法的同時，對典型的案例設計項目進行闡述，實踐可知，在設計的過程中，合理的應用超低能耗建筑設計方法能夠切實的 將設計項目的質量提升，這對提高我國建筑事業的發展有重要作用。

關鍵詞：超低能耗；建筑設計；方法；典型案例

就當前的建筑行業發展形勢而言，在實踐過程中，受到了全球超低能耗建筑設計理念的影響，我國的很多城市中都出現了超低能耗的建筑形式，其最初是從德國設計師提出的設計理念——“被動房”，該建筑結構形式具備超低能耗的特點，可以根據建筑所處的地理環境以及氣候條件來進行調整，同時也具備較強的隔熱性能與氣密性，可以更好的圍護建筑結構，還能夠充分的利用風熱回收技術實現能源的節約，可以多次重復的使用自然資源，讓人們的居住生活更加的舒適，也能符合可持續發展的要求。

1 超低能耗建筑的通用設計方法

1.1 關鍵參數限額法

這種方法主要是通過小建筑能耗為導向，根據不同氣候條件的影響來合理的應用，同時還要控制建筑中各個影響因素，合理的利用風熱回收技術，可以滿足居住人群生活的基本需求的一種建筑設計方法。該設計方法已經完全脫離了大量能源消耗的影響，并且也沒有進行過多的模擬數據計算，實踐應用中就能夠達到新型的節能要求，并且能夠實現改善環境的目標。應用該方法之后可以有效的提升建筑的節能效果，避免造成環境污染的影響，從而可以改善人類的居住生活環境。

1.2 雙向交叉平衡法

這種設計方法在應用的過程中，需要將能耗、舒適性等作為主要的技術指標，不僅要從建筑圍護結構的角度出發，還要將再生能源的使用列入到其中，必須要使用再生能源，可以實現能量的供應與需求實現完全的平衡。這種設計方法就是要充分考慮到朝向、窗戶等結構形式來提升其結構效果。

1.3 經濟環境決策法

這種方法在設計的實踐中需要將能耗、舒適度以及經濟性作為主要的考慮內容，并且需要通過改變建筑的圍護結構來實現再生資源的有效使用，從而可以降低能源的消耗，并且還具有較強的經濟效益，是一種比較先進的設計方法。這種方法的應用實踐過程中，將上述幾個指標進行充分的融合，平衡的考慮到各方的經濟利益，然后在使用循環迭代的計算方法進行定量的分析，在實現了目標函數最優化的控制之下滿足業主生活的需要，最終也能夠實現能源消耗的降低，滿足節能降耗的需要，最終可以保護環境免被損害。

1.4 幾種超低能耗建筑設計方法的總結

除了上述幾種方法之外，還有經濟環保決策法、雙向交叉平衡法、關鍵參數限額法等方式，都能夠達到節能降耗的要求，并且可以在多種環境中使用，也不會受到自然條件、建筑種類等方面的影響，對于住宅建筑、工業建筑、商業以及教育建筑方面都起到了積極的促進作用，而這些方法也能夠通過對已經建設投入使用的建筑進行改造來達到節能的效果，從而可以提升環保效益，符合節能的政策需要，充分的保護環境。

其中，關鍵參數限額法具備簡單方便的特性，可以應用在 一些對于舒適性有著較高要求的小高層公共基礎設施中，其可以通過投入較少的資金來提升經濟效益，實用性比較強，對于改變社會的環境形勢有著非常好的效果。

2 超低能耗建筑的典型案例研究

2.1 英國水晶公館

西門子在英國建立了西門子水晶公館，從而開啟了城市化長遠發展的模式，該公館在建設投入使用之后，在全年時間內每年會吸收大量的游客來參觀和旅游。從建筑結構方面來分析，水晶公館的結構設計可謂人類智慧的潔凈，水晶是一種具備較高環保特性的建筑材料之一，能夠實現自然光的反射，在白天就能夠將自然光進行充分的利用，給內部空間提供必要的照明供應，而電力能源主要是通過在外墻體中設置的太陽能板來提供，從而可以實現節約電力能源的目的。同時，該建筑在外表面中設置了一個集成的LED與熒光燈作為主要裝飾的結構，開關設計主要是自然自動的處理方式。晶體公館另外一個比較有特點的地方就是其能夠有效的回收和利用雨水與黑色水，在整個建筑的屋頂位置上設置有雨水采集系統，可以將自然界的降水進行有效的收集和使用，同時將生活中產生的污水進行有效的處理，使其變為可以供人類施工用的水，直接飲用，水資源的利用率得到很大的提升。

2.2 美國國家可再生能源實驗室辦公大樓

該建筑處在美國科羅科多州格爾登，下面將其簡稱為RSF，總共的占地面積超過了20000m2，內部的容量可以滿足800人的日常辦公需要。該項目在建設之初的理念就是要建立更加完善的超低能耗建筑基礎設施，并且通過該建筑的建設和使用可以實現在大范圍內推廣使用。該建筑是建筑史上的LEED得分最高的一大建筑，并且在2011年度中已經被評選為LEED白金建筑。RSF建筑的設計理念中體現的是一體化設計，同時也在其建筑設計的過程中加入了雙向交叉平衡設計方法，在設計的過程中需要從以下的幾個方面來進行。

（1）重點進行建筑周邊區域的環境狀況分析，AUTODESK ECO-TECT ANALYSIS軟件來進行綜合的分析，確定其輻射狀態、風向與朝向等方面的要求，并且給建筑的照明設計與通風設計提供基礎條件。

（2）建筑設計中主要實施的是被動設計方法，利用采光窗的加入可以在更大程度上使用自然光，觀光窗的使用還能夠有效的消除炫目，使得人類的居住更加的舒適。

（3）建筑實施主體優化，對于任何一個系統中都要加入智能化系統技術，并且利用二氧化碳濃度測試器來進行風的開啟和關閉自動控制，最終可以保證室內環境達到我們所需要的狀態。

（4）全面的應用可再生資源，需要使用太陽能資源全部的取代石油能源，然后利用 NREL PV WALL 軟件來優化建筑結構中的光伏系統，達到自然資源的有效時候，最終可以滿足節能降耗的要求。

3 結束語

綜上所述，本文從集中超低能耗建筑設計方法入手分析，并且以當前國際上影響范圍比較大的超低能源設計項目為案例進行分析，進一步總結出其實現超低能耗的技術要求，加深對于該方面的理解和分析，為我國建筑發展指明方向，最終可以實現節能降耗，實現可持續發展。

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（作者單位：沈陽天華建筑設計有限公司）