被動式超低能耗建筑設計與應用研究

韓靜

（內蒙古鐵道勘察設計院有限公司，呼和浩特010050）

1 被動式超低能耗建筑設計的重要意義

近年來，我國的房地產建筑行業進入了飛速發展階段，對城市建設起到推動作用的同時也造成了大量的能源消耗。國家積極推行可持續發展戰略，環境保護問題在各個層面引起了越來越多的重視，人們生活質量與生活水平的提高與實現節能減排環境保護工作具有密切的關聯。人們不僅對居住的基本功能提出了需求，也對居住的舒適度有了更高的要求。因此，現代的建筑質量也在不斷提高。傳統的建筑理念模式以及設計方式，已經無法滿足現代人的生活需求。因此，通過采用被動式超低能耗建筑設計的形式，運用于建筑設計當中已經成為現代建筑行業重要的課題[1]。

2 被動式超低能耗建筑的設計原則及技術簡介

被動式超低能耗建筑的設計，與建筑物所處的地區經濟條件、文化情況以及自然氣候條件等有息息相關的聯系。在設計當中，對可再生能源的充分應用可以實現環保的需求，因此，被動式超低能耗建筑，不僅能夠確保建筑物的舒適性和實用性，同時還能促進經濟效益的提升，實現節能環保。傳統的建筑設計中，通過人工手段來對環境進行干預，包括暖氣、空調的使用，以及其他設備的應用來調節建筑物的環境。雖然能夠滿足人們對環境舒適度的需求，但是會產生大量的能源消耗。被動式設計的原理則是通過對自然資源的充分利用，為建筑物提供通風來源以及供暖的能量。被動式超低能耗建筑技術通過將外界自然環境與居住環境視為一個整體，通過充分采用自然資源進行建筑無能耗需求的滿足，既降低了能耗，又避免了對周邊環境的整體性破壞，能夠充分融合室內外的環境。例如，整體的最舒適的居住環境溫度為18～26℃，在溫度偏低時，可以通過利用室外的太陽能提升室內溫度，而在溫度偏高時，則可以通過加強通風等手段滿足人們的身體舒適度需求[2]。

3 被動式超低能耗建筑概述

3.1 高標準的技術要求

要實現對被動式建筑的技術控制，主要有2套控制性指標：室內舒適度指標和能耗指標。該2項指標的實現對建筑材料的選用、建筑物的結構和設備技術都有著很高的要求。具體的技術和設備包括被動式建筑外窗、高效的外保溫系統、能實現熱能回收的新風裝置以及無熱橋設計和氣密性的實現。

3.2 運行能耗低

被動式超低能耗建筑使用無熱橋設計、高性能的外保溫層應用和外圍氣密性良好的結構，使得它相比普通建筑物可以實現90%以上的節能。相對采用了一定技術的新型建筑物也能夠實現75%以上的能耗節約。

3.3 舒適性體現

被動式超低能耗建筑物的設計初衷就是要實現房屋的保暖，這是一項重要的功能，通過保暖層的設計保持室內的溫度恒定，在炎熱的夏天，通過保暖層發揮效用實現屋內的涼爽，尤其值得稱道的是建筑物在實現了人體適度體驗的同時，又實現了節能減排，這是建筑設計行業中的一大重要突破。

4 被動式超低能耗建筑設計基礎分析

4.1 氣候環境分析

在對被動式超低能耗建筑的設計過程中，對建筑環境進行考察分析是重要的工作。通常建筑設計人員會通過很多的環境調查，對建筑環境進行分析，但是當前情況下使用的定量計算方法以及氣候分析工具存在一定缺陷。例如，當前比較廣泛被采用的圖像影響分析法以及表格分析法，這2種方法的應用，受限于環境要求，而我國的地域廣闊，環境差異十分明顯。因此，在進行環境舒適度分析時，圖像法和表格法無法清晰地體現出舒適度的差異，因此，需要建立1套完整的分析系統。

4.2 室外自然氣候精細化表征方法

除了開展分析建筑環境工作之外，被動式超低能耗建筑設計的基礎，還包含了通過準確的數字進行室內外環境氣候特征分析。目前，我國已經基本形成了適合國內氣象數據的描述方法，該方法的基本流程是：（1）通過過去30年氣候數據的收集與整理，對所需氣候要素的典型性進行提取；（2）對濕度、風速、日照及輻射數據的平均分析，通過CDF數據進行上述要素的處理；（3）對每月累計分布函數以及長期分布函數的計算，進行數據加權，選擇月份，通過格式轉換進行典型研究結果的輸出。通過這種方式對室外自然氣候進行特征表述，是實現超低能耗設計的基礎。

5 被動式超低能耗建筑設計應考慮的因素及其應用

5.1 環境因素

被動式低能耗建筑的設計在不同的區域不同的環境應當采取不同的方案，通過建筑物所處的國家和區域的不同，因地制宜選擇最適合的技術，根據環境對建筑設計進行調整，可以充分發揮被動式超低能建筑的效果。

5.2 氣候因素

我國地域遼闊，各地氣候差異較大，尤其北方地區冬季溫度較低，對于暖氣的供應需求量比較大，而地處熱帶區域的海南、三亞等地區，夏季十分炎熱，對冷空氣的需求比較大，因此，應該考慮到區域的氣候因素對建筑設計的技術進行調整。

6 被動式超低能耗建筑設計的應用

6.1 制定標準氣候標準

被動式建筑設計的核心因素是氣候條件。因此，針對我國不同區域的氣候制定不同的標準就顯得格外重要。通過采用有效的控制技術，改善不同氣候區域的居住環境，并在很大程度上降低建筑的能量消耗。

6.2 創建環境技術

開窗通風是我國居民最喜歡的調節溫度方式，通過自然通風，獲取人們在自然風環境下的最舒適體感，因而被動式超低能耗建筑在設計時也應該充分考慮到這一點。此外，當人們通過外界無法得到適宜的自然風時，被動式超低能耗建筑通過高效的新風系統能夠在外界環境不適宜開窗通風的情況下，保持屋內的適宜溫度。

7 結語

被動式超低能耗建筑符合綠色建筑以及節能環保的要求，實現了環境因素與建筑缺陷的有機結合，給人們提供了舒適的生活以及辦公環境，同時對環境污染以及能源消耗也起到了改善作用。