被動式超低能耗建筑設計基礎與應用

文/冀學良，內蒙古北方時代設計研究院股份有限公司

1 被動式超低能耗建筑設計基礎

1.1 建筑選址

建筑的選址應盡可能保障自然資源的有效利用，相較于高層對陽光的吸收，地下室所耗費的電能與熱能更多，從這以簡單的例子可以看出，建筑的選址應保障陽光的照射，同時減少大風的侵襲，建筑的選址要遠離山根，一些建筑以“依山傍水”為噱頭售賣，實際上也存在著較大的弊端，不適宜選擇在山谷、洼地及凹地等處,因為冬季冷氣流易在凹地里形成對建筑物的“霜洞”效應, 位于凹地的底層或半地下建筑為保持所需的室內溫度所消耗的能量, 就會相應地增加。

1.2 建筑布局

住宅群的形狀和道路的不同走向對風向和風速有明顯的影響,住宅群和道路之間多為速度較小、方向豎直的管狀氣流,很難穿越建筑物, 所以必須考慮建筑群體的形狀與體量的組合和布局, 適當布置建筑物, 做到不同體量、不同角度、不同間距、不同道路走向的建筑物合理組合, 充分利用自然通風和日照。冬季降低冷風風速避免冷風滲透, 減少建筑物和場地表面熱損失, 節省能耗; 夏季可以組織良好的通風, 在建筑物之間及建筑內部形成良好過堂風, 達到自然通風和降溫。從建筑群的平面布局來說, 宜采用錯列式、斜列式及自由式等形式, 而不宜采用不利于自然通風的周邊式和并列式布局。從豎向布局來說, 宜將較低的建筑布置在夏季風的迎風面的前端, 這樣有利于季風的滲透。

1.3 建筑朝向

在購置商品或者居住用房時，建筑的朝向往往是購房者較為關注的問題，實際上建筑的朝向除了簡單的光照條件外，還可以利用自身的朝向優勢減少能源的損耗，不僅要考慮日照的強度，同時還有保障建筑的環境能夠實現良好的自然通風，這樣能夠避免后期的人工供熱與風力造化的二次能源浪費，盡肯能的秉持天然資源循環利用的原則，減少后期的能源補充，所謂的“南北通透、坐北朝南”不是沒有道理，應根據當地的風向常規走勢，以風力的自然形成條件作為房屋的建筑結構，也就是說坐北朝南不一定適用于所有的地區，應以宏觀的角度進行吸收陽光日照或者風力貫穿的角度測量，但究其根本，建筑的朝向設計都需要根據以下幾點自由發揮：根據天氣的影響，冬季較為干燥寒冷，那么就要保障冬季的暖陽能夠照射到室內且普照的面積越大越好，而到了炎熱的夏季，就要反面的減少室內的陽光照射強度，并非夏季陽光的投入不好，而是要在陽光的射入下保障光線的柔和度，夏季的通風狀態需要優于冬季，日照與風力是朝向的兩大把控因素，應具體根據陽光的照射角度與風力的方向等問題進行細致的統籌，以明確的數據分析保障朝向的設計科學性。

2 被動式超低能耗建筑應用

2.1 玻璃幕墻的應用

玻璃有著通透、輕質、美觀等優點，在商場建筑外圍護結構中有著比較廣泛的應用，尤其是在商場臨街的主要立而上，玻璃幕墻的使用更為頻繁，因此，玻璃幕墻是商場建筑外墻的重要組成部分，對玻璃幕墻應當進行節能設計，使其滿足商場建筑外圍護結構的隔熱保溫要求。玻璃幕墻的熱工性能受許多因素的影響，其中影響最大的指標就是傳熱系數和遮陽系數。一般來說，傳熱系數受構造和材料厚度的控制，遮陽系數則受玻璃材料本身特性和遮陽設施的控制。

2.2 總平面布局的合理安排

建筑是其周圍環境的有機組成部分，建筑物的總體布局反映了建筑與周圍環境的對應關系，它對建筑的節能潛力亦具有重要影響。商場建筑在與基地條件相協調的過程中，應充分尊重微氣候環境，通過合理的平面布局達到有利于建筑的整體節能效果。

2.3 建筑物出入口的規劃

在諸如商場建筑等公共人群集中的場所里，其出入口的使用頻率極大。調查中發現，許多商場的底層出入口是直接向著外界敞開的，甚至在炎熱天氣商場出入口也是直接開向室外，較少采取相應的保溫和隔熱措施，導致建筑內部的冷氣源源不斷地流向室外。顯然，商場出入口部位己經成為圍護結構上與外界進行熱交換的薄弱環節，這是由于設計中對出入口熱控制的忽視，而造成了商場建筑夏季制冷能耗的浪費。

2.4 屋面的設計

建筑屋面和外墻是建筑與周圍環境進行能量交換的媒介體，它具有通風隔熱、遮陽蔽雨等明確的庇護功能，也是體現建筑形象藝術特征的重要部分。建筑屋面和外墻將室內空間從外部空間中分隔出來，將對人類居住環境不利的惡劣自然因素“阻隔”在建筑外面，庇護人的居住空間；同時，作為建筑物內外不同空間的中介物，還肩負著“傳遞”自然資源的任務，例如自然風、自然光等氣候資源的功能。被動式設計方法既是強調利用屋面和外墻的傳遞能量的功能，充分利用自然界的有用資源，而將不利因素阻隔在建筑外面，在“用”與“防”之間達到平衡。

3 結束語

我國地域遼闊，各地建筑風格迥異、資源不同、經濟水平發展不均。當前不同氣候區域都已有超低能耗建筑示范項目，在此基礎上結合地區環境特色、因地制宜，探索分析適用于我國5個氣候區域的超低能耗建筑設計方法勢在必行。

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