基于被動式理念的鄉(xiāng)村建筑設(shè)計(jì)研究

摘 要：被動式建筑作為一種推動可持續(xù)發(fā)展的重要建筑形式，近年來受到了各界的廣泛關(guān)注和深入研究。其核心理念在于最大化利用自然資源和自然過程，通過優(yōu)化建筑設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)，減少能源消耗，達(dá)成節(jié)能目標(biāo)。深入剖析被動式建筑的基本原理及實(shí)踐案例，探討其在鄉(xiāng)村的進(jìn)一步發(fā)展，希望能夠推動相關(guān)領(lǐng)域的研究和實(shí)踐。

關(guān)鍵詞：被動式建筑；鄉(xiāng)村建筑；建筑設(shè)計(jì)

隨著全球能源危機(jī)的持續(xù)升級和環(huán)境問題的加劇，公眾對于建筑節(jié)能性的關(guān)注度日益攀升。被動式建筑以其卓越的高效節(jié)能特性，已在建筑領(lǐng)域獲得了廣泛的認(rèn)可與應(yīng)用。這一理念通過巧妙的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了能源的最大化利用，從而賦予建筑物更高的能效。

一、被動式建筑的發(fā)展現(xiàn)狀及存在的問題

（一）發(fā)展現(xiàn)狀

在我國，被動式建筑呈現(xiàn)出積極發(fā)展的趨勢。首先，政府制定了一系列支持節(jié)能環(huán)保的政策和法規(guī)，為被動式建筑發(fā)展提供了支持和指導(dǎo)；其次，一些先進(jìn)的被動式建筑技術(shù)和設(shè)計(jì)理念在各類建筑項(xiàng)目中逐漸得到應(yīng)用，例如住宅、商業(yè)和公共建筑；最后，隨著人們環(huán)保意識的提升和對能源問題的關(guān)注，越來越多的人開始關(guān)注被動式建筑的理念和技術(shù)，對其的認(rèn)識和接受程度逐漸提升。

（二）存在的問題

1.應(yīng)用意識不足

當(dāng)前，設(shè)計(jì)師普遍對被動式建筑認(rèn)知尚淺，多數(shù)仍傾向于傳統(tǒng)高能耗設(shè)計(jì)，缺乏對被動式設(shè)計(jì)理念的深入探索。在設(shè)計(jì)實(shí)踐中，美觀與功能常被優(yōu)先考慮，忽視了被動式設(shè)計(jì)對提高能源效率的關(guān)鍵作用。此外，受市場與商業(yè)利益驅(qū)動，個(gè)別設(shè)計(jì)師還可能忽視節(jié)能原則，一心追求低成本和快速建設(shè)。技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)不足，以及成功案例的缺乏，制約了被動式建筑設(shè)計(jì)理念的推廣與應(yīng)用。

2.整體規(guī)劃缺失

在眾多建筑項(xiàng)目的規(guī)劃初期，被動式設(shè)計(jì)原則常被忽視，導(dǎo)致缺乏對其關(guān)鍵因素的精準(zhǔn)考量，例如建筑的朝向、空間布局、遮陽策略等。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)還往往忽視對環(huán)境條件的全面評估，如氣候特點(diǎn)、地形地貌及鄰近建筑環(huán)境等，使得規(guī)劃設(shè)計(jì)未能有效利用自然資源與環(huán)境條件，削弱了被動式設(shè)計(jì)的潛能。

3.建筑形態(tài)固化

在我國，被動式建筑設(shè)計(jì)在建筑形態(tài)方面受到一些限制。傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)理念根深蒂固，導(dǎo)致對被動式建筑的理解與應(yīng)用不足，因此在建筑設(shè)計(jì)過程中，往往難以擺脫傳統(tǒng)設(shè)計(jì)思維的桎梏，未能采用更符合被動式原則的建筑形態(tài)。此外，現(xiàn)有的某些建筑規(guī)范與理念對建筑形態(tài)設(shè)計(jì)構(gòu)成了一定的限制，使得設(shè)計(jì)師在形態(tài)創(chuàng)新上缺乏必要的靈活度與創(chuàng)造性，難以實(shí)現(xiàn)被動式設(shè)計(jì)的最優(yōu)效果。

二、被動式建筑概述

（一）被動式建筑的概念

被動式建筑的概念是在德國20世紀(jì)80年代低能耗建筑的基礎(chǔ)上建立起來的，1988年瑞典隆德大學(xué)的Bo Adamson教授和德國的Wolfgang Feist博士首先提出了這一概念。被動式建筑是一種高效節(jié)能建筑設(shè)計(jì)理念，旨在通過最大程度地減少建筑能量消耗，提升建筑內(nèi)部舒適度，同時(shí)降低對外部能源的依賴。相關(guān)理念和技術(shù)在全球范圍內(nèi)得到了廣泛應(yīng)用和認(rèn)可，目前已經(jīng)成為世界各地追求可持續(xù)發(fā)展和節(jié)能減排的重要參考理念之一。

（二）被動式建筑的原理

被動式建筑是通過優(yōu)化建筑外殼、采用高效設(shè)備和系統(tǒng)、最大程度地利用自然能源，實(shí)現(xiàn)建筑的低能耗和高舒適性，其還通過減少能量損失和最大限度地利用可再生能源來降低建筑的能耗。被動式建筑采用高效的通風(fēng)系統(tǒng)和熱回收裝置，確保室內(nèi)空氣質(zhì)量良好，能夠最大程度地減少能源消耗。該理念還強(qiáng)調(diào)在不同氣候條件下，采取相應(yīng)的設(shè)計(jì)策略和措施，以保證建筑在各種氣候條件下都能夠達(dá)到高效節(jié)能的目標(biāo)。

（三）被動式建筑的構(gòu)成要素

1.外圍保溫

保溫方面，選擇合適的保溫材料，如聚苯板、巖棉、玻璃纖維棉等。根據(jù)材料的導(dǎo)熱系數(shù)評估其保溫性能并計(jì)算R值，R值越高，表示保溫性能越好。另外，考慮材料的熱質(zhì)量，熱質(zhì)量高的材料如混凝土或磚塊，能夠在晝夜溫差較大時(shí)合理吸收和釋放熱量，維持室內(nèi)溫度穩(wěn)定。同時(shí)，采用相變材料，如蓄熱板或相變墻體，其能夠在相對溫度范圍內(nèi)吸收或釋放大量熱量，有助于調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度。

2.密封材料

建筑密封性能的提升可通過優(yōu)化建筑外殼結(jié)構(gòu)和采用高質(zhì)量的密封材料實(shí)現(xiàn)。密封技術(shù)主要用于密封墻體、窗戶、門等建筑構(gòu)件的接縫處，以防止空氣和能量的不必要流失。應(yīng)該采用密封膠、密封條等高質(zhì)量密封材料，結(jié)合專業(yè)施工工藝，確保建筑構(gòu)件的密封性。此外，需要進(jìn)行氣密性測試和檢查，確保建筑達(dá)到被動式建筑要求的密封水平。

3.減少熱橋

為了降低熱橋在建筑中的影響，需要采取多項(xiàng)措施。首先，應(yīng)優(yōu)化圍護(hù)結(jié)構(gòu)，確保隔熱材料的連續(xù)性和質(zhì)量，減少熱量傳輸路徑；其次，避免或最小化處理建筑構(gòu)件之間的接觸點(diǎn)，特別是在隔熱層中，以防止熱橋形成；最后，采用有效的施工技術(shù)和材料，降低施工中漏風(fēng)和產(chǎn)生熱橋的可能性。

4.熱能回收

首先，應(yīng)裝配高效的熱回收通風(fēng)系統(tǒng)，以最大程度地回收室內(nèi)熱量。這些系統(tǒng)利用熱交換器，將室內(nèi)排出的廢氣中的熱量傳遞給室外進(jìn)入的新鮮空氣，從而實(shí)現(xiàn)能量的回收和利用。其次，采用合適的通風(fēng)策略，如定時(shí)通風(fēng)或?qū)κ覂?nèi)空氣質(zhì)量的智能控制，確保室內(nèi)空氣清新，并最大限度地保存熱能。采用有效的熱回收系統(tǒng)、適當(dāng)?shù)耐L(fēng)策略和優(yōu)化的建筑設(shè)計(jì)，可在被動式建筑中高效利用熱能，提升建筑的能源效率。

5.自然能源

被動式建筑應(yīng)通過合理的設(shè)計(jì)和布局采用最大化日照和自然通風(fēng)，減少對人工能源的依賴。同時(shí)，利用高效的能源系統(tǒng)，如太陽能電池板和太陽能熱水器，以最大程度利用可再生能源。

三、鄉(xiāng)村被動式建筑設(shè)計(jì)案例

北京市昌平區(qū)延壽鎮(zhèn)泥石流搬遷村——沙嶺新村，是經(jīng)北京市政府、昌平區(qū)政府批準(zhǔn)的全國第一個(gè)超低能耗整村農(nóng)宅項(xiàng)目，總建筑面積7 198.38平方米，共計(jì)36戶18棟。沙嶺村被動房項(xiàng)目于2016年4月啟動，經(jīng)過嚴(yán)格的勘探、設(shè)計(jì)后，在2016年11月開工建設(shè)。項(xiàng)目啟動建設(shè)以來，始終堅(jiān)持“安全實(shí)用、節(jié)能減排、經(jīng)濟(jì)美觀、健康舒適”的綠色農(nóng)房建設(shè)和農(nóng)村居住建筑節(jié)能發(fā)展的要求，歷時(shí)近一年時(shí)間，于2017年10月整體驗(yàn)收合格并交付使用，沙嶺新村居民于2017年11月1日搬遷入住。沙嶺新村采用的是兩戶雙層聯(lián)排結(jié)構(gòu)，徽派建筑風(fēng)格，填充墻體采用頁巖磚砌筑，單棟建筑面積399.9平方米，地上兩層，第一層層高3.3米，第二層層高3米，分左、右兩戶，套內(nèi)房間格局分客廳、餐廳、臥室、廚房、書房和衛(wèi)生間等。

（一）傳統(tǒng)性分析

沙嶺新村在建筑風(fēng)格上承襲了中式傳統(tǒng)建筑的精髓，在建筑外觀和裝飾上融入了徽派建筑的傳統(tǒng)元素，建筑結(jié)構(gòu)上采用了木結(jié)構(gòu)或磚木結(jié)構(gòu)，同時(shí)結(jié)合現(xiàn)代建筑技術(shù)，確保建筑的安全性和耐久性。

（二）氣候性分析

北京地處溫帶季風(fēng)氣候區(qū)，夏季高溫多雨，冬季寒冷干燥。因此，新村建筑在材料選擇、通風(fēng)設(shè)計(jì)、遮陽措施等方面都進(jìn)行了精心考慮。例如，采用透氣性好的建筑材料，設(shè)置合理的通風(fēng)口和遮陽設(shè)施，確保建筑在四季都能保持舒適的室內(nèi)環(huán)境。

（三）地域性分析

沙嶺新村位于北京市昌平區(qū)西北部，地處燕山山脈的北麓，該地區(qū)地形多為山地，山勢起伏，部分地段存在較為陡峭的山坡和峽谷。在建筑設(shè)計(jì)上，新村借鑒了徽派民居的樣式和色彩，形成了與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)的整體風(fēng)貌。同時(shí)，保留了部分原有的自然景觀和人文元素，在保持現(xiàn)代感的同時(shí)，體現(xiàn)了地域特色和文化底蘊(yùn)。

四、被動式建筑在鄉(xiāng)村的發(fā)展

（一）鄉(xiāng)村被動式建筑理念

鄉(xiāng)村建筑與城市建筑截然不同，這主要源于其與自然的深厚聯(lián)系。在形成過程中，鄉(xiāng)村建筑持續(xù)不斷地適應(yīng)自然環(huán)境，借助獨(dú)特的構(gòu)思，打造出宜人的生活空間，既滿足人們的舒適性需求，又彰顯了對自然的尊重。這不僅是建筑的藝術(shù)，更是鄉(xiāng)村獨(dú)有的生態(tài)智慧與深切人文關(guān)懷的結(jié)晶。

鄉(xiāng)村建筑作為人類與大自然長期互動的結(jié)果，本質(zhì)上就是被動式建筑，展現(xiàn)出卓越的氣候適應(yīng)性和調(diào)節(jié)能力。其是人類歷史中自然選擇的智慧結(jié)晶，融合了當(dāng)?shù)鼐用駥Νh(huán)境的深刻理解與利用。鄉(xiāng)村被動式建筑強(qiáng)調(diào)通過建筑自身的結(jié)構(gòu)、材料和構(gòu)造的優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)與環(huán)境的和諧共生，而非追求前沿科技。這一理念不僅體現(xiàn)了對自然環(huán)境的尊重，也滿足了人們對舒適生活的追求，預(yù)示著建筑領(lǐng)域未來的發(fā)展。

（二）鄉(xiāng)村被動式建筑設(shè)計(jì)方向

1.尊重傳統(tǒng)

在沒有建筑師指導(dǎo)的情況下，鄉(xiāng)村建筑的設(shè)計(jì)主要基于“經(jīng)驗(yàn)積累”。人們通常會聘請匠人來建造房屋，而匠人則通過師徒或父子傳承的方式獲取建造經(jīng)驗(yàn)，將傳統(tǒng)技藝傳承至今。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心在于挖掘傳統(tǒng)智慧，保護(hù)和傳承鄉(xiāng)村文脈，以及保留鄉(xiāng)村被動式建筑的傳統(tǒng)特色。因此，根據(jù)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則，需要從選址布局、建筑設(shè)計(jì)、材料選擇等方面進(jìn)行考量，綜合分析保存的各種材料、結(jié)構(gòu)、裝飾等信息。

2.符合地域性

符合地域性表示在設(shè)計(jì)過程中需要深入考慮當(dāng)?shù)氐臍夂颉⑸鐣l件和文化制度，以確保建筑設(shè)計(jì)與地域特色相契合。地域性設(shè)計(jì)不僅能體現(xiàn)鄉(xiāng)村的文化傳統(tǒng)和社會特征，還能增強(qiáng)建筑與環(huán)境的和諧性，使其更易于被村民接受。在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)從多個(gè)角度對建筑的本土性展開分析，如地形地貌、當(dāng)?shù)夭牧虾臀幕瘋鞒械取Ｔ撛O(shè)計(jì)理念有助于實(shí)現(xiàn)建筑與自然的和諧共生，推動鄉(xiāng)村的可持續(xù)發(fā)展。

3.強(qiáng)調(diào)氣候性

鄉(xiāng)村建筑在形成過程中最初的目標(biāo)是適應(yīng)當(dāng)?shù)貧夂颍绫本┑乃暮显骸⒏＝ǖ耐翗恰⑿陆陌⒁酝约吧轿髅窬樱颊故玖私ㄖ绾螒?yīng)對氣候挑戰(zhàn)。氣候性設(shè)計(jì)是在傳統(tǒng)與現(xiàn)代被動式建筑營造的基礎(chǔ)上，從多個(gè)角度分析鄉(xiāng)村建筑如何與氣候相互作用，包括適應(yīng)風(fēng)環(huán)境、適應(yīng)光環(huán)境、適應(yīng)熱環(huán)境等。針對這些環(huán)境因素，設(shè)計(jì)師需要提出相應(yīng)的設(shè)計(jì)策略，以確保建筑在不同氣候條件下都能保持良好的使用性能和舒適度。

（三）鄉(xiāng)村被動式建筑的潛在優(yōu)勢

1.倡導(dǎo)節(jié)能環(huán)保

被動式建筑利用自然資源，最大程度地減少能源消耗，降低對傳統(tǒng)能源的依賴。其能夠減少二氧化碳等溫室氣體的排放，有助于應(yīng)對氣候變化問題。同時(shí)，被動式建筑采用可再生材料和環(huán)保材料，能減少對有限資源的消耗，實(shí)現(xiàn)材料的循環(huán)利用。

2.促進(jìn)鄉(xiāng)村發(fā)展

首先，在建造過程中，應(yīng)積極采用當(dāng)?shù)夭牧希蛡虮镜毓と耍@不僅能促進(jìn)當(dāng)?shù)禺a(chǎn)業(yè)發(fā)展，增加就業(yè)機(jī)會，還能更好地體現(xiàn)鄉(xiāng)村建筑的本土特色。其次，被動式建筑以其美觀、環(huán)保和舒適的特點(diǎn)，有望成為吸引游客的新亮點(diǎn)，從而推動鄉(xiāng)村旅游業(yè)的繁榮發(fā)展。

3.弘揚(yáng)與傳承文化

鄉(xiāng)村被動式建筑能夠傳承當(dāng)?shù)氐慕ㄖ幕蜌v史傳統(tǒng)，促進(jìn)鄉(xiāng)村的可持續(xù)發(fā)展。這種建筑形式有助于保護(hù)鄉(xiāng)村的獨(dú)特韻味和人文景觀，提升鄉(xiāng)村的整體形象和吸引力。

五、結(jié)語

被動式建筑作為一種高效節(jié)能的建筑理念，在鄉(xiāng)村的發(fā)展不僅有助于傳承和弘揚(yáng)當(dāng)?shù)氐慕ㄖ幕蜌v史傳統(tǒng)，也能促進(jìn)鄉(xiāng)村的可持續(xù)發(fā)展。在未來的整體規(guī)劃與建筑設(shè)計(jì)中，應(yīng)該充分考慮被動式建筑的原理和要素，結(jié)合當(dāng)?shù)氐臍夂蚝偷赜蛱攸c(diǎn)，推動鄉(xiāng)村建筑朝更加環(huán)保、節(jié)能和舒適的方向發(fā)展，為人們創(chuàng)造更宜居的生活環(huán)境，實(shí)現(xiàn)人與自然和諧共生。

參考文獻(xiàn)：

[1]魯強(qiáng).當(dāng)代建筑師的鄉(xiāng)村建筑“在地性”策略研究[D].廈門：廈門大學(xué)，2017.

[2]高歡.傳統(tǒng)民居的氣候適應(yīng)性研究[D].西安：西安建筑科技大學(xué)，2013.

[3]張黎曼.內(nèi)蒙古晉風(fēng)民居地區(qū)鄉(xiāng)村被動式建筑設(shè)計(jì)策略研究[D].呼和浩特：內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)，2021.

[4]季江云.北京市昌平區(qū)延壽鎮(zhèn)沙嶺村：這個(gè)村的農(nóng)宅都是“被動房”[J].環(huán)境與生活，2018（5）：28-33.

[5]楊柳，楊晶晶，宋冰，等.被動式超低能耗建筑設(shè)計(jì)基礎(chǔ)與應(yīng)用[J].科學(xué)通報(bào)，2015（18）：1 698-1 710.

作者簡介：

王靜，長春市固體廢棄物管理中心正高級工程師。研究方向：城市更新、城鎮(zhèn)規(guī)劃。

付虹見，吉林建筑大學(xué)藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院碩士研究生。研究方向：建筑形態(tài)設(shè)計(jì)。