被動式超低能耗建筑設計與應用研究

文/王香兵 山西四建集團有限公司 山西太原 030000

1、被動式超低能耗建筑設計的重要意義

這幾年，房地產業快速的發展，加快了現代化城市建設的發展，與此同時也增加了能源的消耗。政府就開始倡導可持續發展戰略，每個人都開始重視對環境的保護。環境保護與節約能源的消耗與人們的生活是離不開的，人們生活質量的提高加快了能源的消耗，帶來的污染問題也比較多。現在人們不僅對住房的結構有所要求，還對住房的舒適度要求十分高。所以，在對建筑方面的材料質量要求就不斷提高。傳統的建筑設計方法和設計理念現在都不能夠達到人們的要求。那么我們就可以把被動式超低能耗建筑設計加入在房屋建筑當中，將其納入建筑設計成已成為時代的主題。

2、設計原則

2.1 因地制宜

因為我國是一個占地面積十分大的國家，每個地區的環境都不一樣，所以采用的建筑設計方式都是不同的。比如：北方的冬季是比較寒冷且十分干燥，相對于南方來說就需要抵制寒冷保暖設計加厚的墻部，將被動建筑設計運用其中還要考慮天氣寒冷的因素，在保證房屋溫度適宜的前提下節約能源的損耗。與此相反，對于夏季的南方來說，天氣是又熱又潮，我們要考慮房屋要朝著向陽的方向，還要通風散熱，在選擇材料和房屋設計是就要考慮該地的天氣和環境。

2.2 資源循環

節約能源的損耗是資源循環利用的重要方法，同時也是被動式建筑設計中的重要理念，為了保證室內居住的舒適與環保，就要將資源合理的重復利用達到節約成本的目的。舉個例子，北方的哈爾濱，四季分明的城市，冬季冷的寒風入骨，最寒冷的時候溫差達到六十攝氏度，對于被動式節能設計就是一個難題。為了保證自然資源的合理化使用，我們在設計建筑時用的是太陽能來取暖，少用煤炭來保暖。其實我們都知道，北方的冬天用煤炭的燒火取暖，最易導致環境污染，霧霾很嚴重，因此，利用可再生的資源取暖，可以減少污染的排放，環保又節能。

2.3 氣候分區

地點和氣候的區別是被動式建筑在設計的重要階段，分析各個地方的氣候來運用被動式技術，就可以掌握氣候的不同之處。運用被動式技術就要考慮氣候的因素，比如說太陽，輻射熱量和室外溫度是提高其利用率的主要原因，它們都是不可或缺的，少了其中一個都無法發揮最大的利用率。夏天預熱的過程中需要通風系統的配合，例如屋外的氣候溫度過高，風力過大，通風系統都不會達到想要的效果。總的來說，要想將被動式技術運用到實際生活當中，就要把握好氣候因素。

根據數據顯示，東北北部、南海諸島、昆明、廣東、廣西以及青藏高原等地區都不是四季分明的城市，其余城市基本都是冬天冷夏天熱，氣候變化較大。當然對四季溫差大的城市，該怎么運用被動式設計呢？我們可以分析各個地區的氣候，劃分地域，保證設計方案的有效性。

3、被動式超低能耗建筑的優化設計方案

3.1 采光通風系統

節約能源的消耗的有效方法就是通風系統和良好的采光的運用，選光就要選自然光。要想光線好，房屋設計就要選擇坐北朝南的方向，室內裝修顏色選擇亮色，還可以選擇墻體、地板、反光的器材增加室內的光線。降低溫度首選的就是門、窗戶的自然通風，采用智能化通風系統調節室內的溫度，節約能源的消耗。另外，還要考慮建筑物的設計遮蔽陽光，防止陽光照射到室內增加溫度的上升。遮陽方法可以分為三種分別是：水平遮陽、擋板遮陽、垂直遮陽。擋住窗戶上部的陽光就是水平遮陽，適用于南向外窗；運用百葉窗和花格遮蔽陽光就是擋板遮陽；遮蔽窗戶兩邊的陽光就是垂直遮陽，適用于北向外窗。

3.2 建筑熱橋阻斷

熱傳導性好的混凝土材料實質上是物理效應起的效果，房屋內的保暖裝置做的好但是通風系統卻不好，導致室內外溫差過大，在冷熱溫度的壓力下墻體受熱不均勻就產生了熱橋效應，室內就會滲出水、有水珠接在地板上就會很潮以至于發霉。為了防止熱橋效應，可以采用隔熱橋、中空的玻璃、保溫板等把取暖的空間包住，與墻體的厚度一樣。防止熱橋效應的目的就是降低能源的損耗，是室內的溫度達到冬暖夏涼的效果，這種方法就像被雪糕用厚的被子包裹起來隔熱，防止熱橋效應產生。

3.3 減少建筑能耗

建筑物給人們提供了居住地和工作的場所，無形之中也成為了不可再生能源的一種消耗，利用被動式超低能耗建筑的改良設計，將可再生的能源轉化為可利用的資源的損耗。中國現在在建筑方面能源消耗最大的就是制冷系統和供暖系統，設計低耗能的技術時，把供暖系統和制冷系統作為研究設計的重點。針對供暖系統低能耗改良時，可以在外部的墻體中放入保溫板，起到保溫的作用，降低人們對取暖設備的依賴。針對制冷系統的低耗能改良時，依據太陽光的強度，安裝遮擋陽光的設備，減少陽光的射入，降低室內溫度，使人們減少對空調的使用，降低電能源的消耗。

3.4 利用可再生能源替代傳統能源

對被動式超低能耗建筑的優化，提高了可再生能源的轉化率。可再生能源的使用降低了不可再生能源的損耗，提升了人們的生活質量。我國西北地區可以通過建設風能轉化設備，因為地勢屬于平原地區，風沙十分大，把可再生風能轉換成電能提供電力，降低了電力能源的損耗；對于處于沿海地區的人們，可以利用水資源，通過水位差與水的流速，將動能轉換成電能的系統，原理就是能量之間的轉化，儲存電力，錯開用戶用電的高峰期，降低火力發電廠的壓力；利用太陽光的照耀，把太陽能轉換成電能，可以用在家用的電視機、熱水器、空調等設備，降低電量的使用，用戶還可以儲存電力，供電局停電時，就能正常使用電；降低不可再生能源的損耗提高可再生能源的使用，減輕地球的壓力，提高人民的生活質量。

3.5 創建環境技術

人們最喜歡的通風方式就是打開窗戶，降低室內溫度，自然的通風方式，讓人們處于一種舒適的狀態之中，對于這一點被動式超低能耗建筑的設計也考慮到了。除此之外，由于一些原因無法從外面獲得自然風時，被動式超低能耗建筑利用其有效的新風設備給人們提供涼爽，保證室內溫度的適宜。

結論：

總結全文，本文首先對被動式超低能耗建筑的優化設計進行了講解，接著對現代社會面臨的問題以及現狀分析，最后對其使用范圍研討，能夠降低建筑能源消耗、加強建筑物的通風、提升建筑的采光性、提高可再生資源的利用率。希望我國的科學技術不斷提高，被動式超低能耗建筑優化設計能夠在更多的領域運用，降低不可在生能源的損耗，提高人們的生活質量。