被動式超低能耗建筑設計基礎與應用

高宇

摘要：隨著我國城市化進程的加快，房地產業發展迅速。在促進城市經濟建設的同時，也帶來了能源消耗和環境污染問題。從滿足可持續發展要求的 角度出發，應更加注重節能降耗，在建設項目規劃設計的實施過程中，對建筑的基本形態和空間規劃進行合理的控制，將被動設計融入到建筑設計中，在 提高設計效果的同時，實現節能降耗的目標，也是當前建筑業發展需要重點研究的課題。

關鍵詞：被動式超低能耗;建筑設計;基礎與應用;分析

1 被動式超低能建筑設計簡介

在傳統的建筑設計中，供暖、空調等設備都是通過人工手段介入環境 的。這種人工手段利用一些設備來改變和干預建筑環境，提高了人們對住 房的滿意度，但也造成了大量的能源消耗。倡導被動式超低能耗建筑設計 理念，既能保證建筑在設計中的實用性和舒適性，又能實現節能環保，促 進經濟效益的提高。這一新概念與建筑所在城市的自然氣候因素、城市經 濟發展水平、文化背景和文化環境密切相關。例如，人們最舒適的生活溫 度是 18～26℃。如果室外溫度較高，人們可以通過加強通風的手段來滿足 身體舒適的要求。如果室外溫度較低，可以利用太陽能提高室內溫度，滿 足人們的要求。被動式超低能耗建筑技術不僅可以避免對周圍環境的全面 破壞，還可以通過充分收集和利用自然資源來降低能耗，滿足建筑的非能 耗需求。這樣，生活環境和自然環境有效地作為一個整體，自然資源得到 充分利用，從而實現多重效益。

2 被動式超低能建筑的設計原理

2.1 氣候和環境因素分析

環境和氣候因素是被動式超低能建筑設計過程中需要考慮的主要基本?因素。中國幅員遼闊，不同地區的氣候差異明顯，特別是三亞等熱帶地區。由于夏季高溫，空調需求將增加，而在北方，冬季溫度較低，需要大量供?熱。因此，在不同地區實施被動式超低能建筑設計時，應因地制宜地選擇?最合適的技術，并根據環境條件調整建筑設計方案。

2.2 室內外環境特征分析

在被動式超低能建筑的設計中，除了整體氣候環境外，還應使用精確 的數據分析建筑的室內外環境特征。首先，借助當地氣候數據，提取典型 氣候要素，分析日照、輻射、習俗、溫濕度等數據，結合功能需求和最佳 人體舒適度，最大限度地降低建筑室內能耗率。例如，長野冬奧會速滑館 采用雙層可調呼吸外墻設置空氣夾層通道，冬夏兩季通過開閉調節，形成 冬暖夏隔熱效果。分散的屋頂形成天窗，高側和低側照明，使自然光在折 射后進入房間，避免眩光對運動員的影響。所有這些措施都滿足環境和功 能的要求。

2.3 具有可變現性和推廣價值

被動式超低能耗建筑的設計應注意地方特色，植根于區域自然和社會 現實，選擇合適的節能降耗措施。二是具有一定的推廣價值。以“綠色房 間”設計為例，其原則是通過溫室培育生命力強的綠色植物，借助綠色植 物達到室內調溫保溫的效果，但建設成本很高，只能在實驗室進行研究，市場推廣很難。在中國古代，許多宜居建筑方法值得借鑒。例如，在一個 深而大的房屋基礎上，通過一個簡單的庭院和天井，可以全面解決照明、 通風、通信和景觀等問題。現代建筑師在人流大、熱量高的場所設置無空 調中庭空間和門廳，提供采光、通風和通訊場所，既節約了能源，又提高 了過渡季節室內空間的舒適性。因此，在被動式超低能耗建筑設計的過程 中，有必要考慮綜合設計的綜合質量。

3 被動式超低能建筑的設計與應用

3.1 車身定位設計

在被動式超低能耗建筑的設計中，建筑朝向應盡量南北向，以有效實 現自然通風和采光。為避免主功能房間西側陽光照射，可在建筑西墻上設 置相應的景觀廊道，并進行垂直綠化，以阻擋夏季西側強烈的陽光照射，提高室內環境的舒適度。在確定建筑造型的朝向時，應從其功能考慮，不 能盲目采用復雜的設計來追求立面的變化，這將導致能耗的增加。同時，在建筑群布置或單體建筑形式設計時，應避免建筑大面積處于風場渦流區 的情況，通過合理調整風速和風量，實現建筑的自然通風。

3.2 自然能源利用設計

在被動式超低能耗建筑的設計中，使用太陽能、地熱、雨水回收系統 和風能等自然能源是建筑形式的主要特征。是目前應用最廣泛的自然能源太陽能資源，作為一種清潔能源，太陽能具有零污染、持續再生自然的特 點，在建筑頂部設計中采用太陽能電池板，可以形成光伏發電，其主要原 理是通過太陽能和電能的有效轉換，將電能傳輸到建筑物，它可以減少建 筑物對常規電能的消耗。

3.3 隔熱系統

如果建筑結構能夠具有良好的保溫性能，就可以有效地降低能耗，提 高資源的利用效率，從而達到節能環保的目的。建筑物的隔熱性能通常僅 針對建筑物的結構墻進行設計。為了保證建筑具有良好的保溫性能，可以 從以下幾個方面入手：一是提高建筑外墻的保溫效果。建筑結構墻體外層 鋪設一層保溫效果好的保溫板，有效保護室內溫度。其次，提高墻體保溫 材料的安全性。建筑的安全與人民的生活息息相關，因此建筑材料必須具 有良好的耐火性，并在安裝時做好防火隔離。

3.4 門窗系統設計

在建筑門窗的設計過程中，建筑應將氣候、主導風向的面積、溫度、?濕度等所有因素考慮在內，例如在南方，應在南北朝時期設置一個大窗戶，為通風和照明提供便利，物前應適當縮小形體面積，同時，對形體的位置?和數量進行準確計算，確保室內空氣能形成對流。還應確定進風口和出風?口的尺寸，以實現對室內空氣流速和空氣流場的有效控制。通過設置屋檐、 遮陽等具有一定導風功能的構件，可區分窗戶的正壓和負壓，進一步增強?空氣流動性。在外窗的東、西側需要設置相應的遮陽措施，考慮到自然采?光的影響，可采用兩種不同的遮陽方式：固定遮陽和可調遮陽。避免眩光，同時確保采光。相比之下，窗扇窗的氣密性比平開窗好。此外，應控制門?窗與建筑整體的比例，因為這將直接影響建筑整體的保溫效果。

4 被動式超低能耗建筑設計的發展趨勢

首先，被動式超低能耗建筑設計是對現有建筑技術的有效補充。我國 地域遼闊，不同地區的氣候明顯不同，這使得建筑的室內環境差異很大，這也導致超低能耗建筑的形式難以有一個統一的標準。因此，我國應加大 對被動式超低能耗建筑技術的研究，通過更多的人力、物力和財力支持，完善相關技術。建筑設計、施工人員始終樹立低能耗建筑設計理念，提倡 使用風能、太陽能等清潔能源，靈活使用各種保溫材料，優化設計建筑保 溫圍護結構、橋梁結構等。

二是利用當地材料提高性能。為了有效控制建筑成本，我們應該在未?來大力開發更多質量和性能優良的地方建筑材料。利用當地材料降低運輸?成本，達到控制施工成本的目的。隨著被動式超低能耗建筑逐漸被人們所?認識，政府應引導各機構、科研機構、建筑企業和材料加工企業相互合作，共享資源優勢。在先進材料技術的指導下，自主研發更優質的材料和產品。同時，我國還應結合國際質量管理體系，建立被動式超低能建筑材料及相?關產品的質量認證體系，確保員工嚴格遵守要求，減少不良后果的發生。

5 結論

總之，在可持續發展理念不斷深化的背景下，建筑行業節能降耗的重 要性越來越突出，引起了社會各界的廣泛關注。被動式超低能耗建筑可以 采用被動式設計來降低建筑使用過程中的能耗。無需使用復雜設備，節能 效果好，優勢明顯。可以有效降低建筑能耗，促進建筑業的綠色發展。

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