探析住宅建筑被動式節能設計策略

李宏業

摘要：節能理念目前已滲透到各行各業中，住宅建筑中能源損耗非常巨大，因此，本文針對住宅建筑中被動式節能設計進行了分析。

關鍵詞：建筑設計；住宅建筑；被動式；節能設計

中圖分類號：TU241.91文獻標識碼：A 文章編號：1674―3024（2016）07―107―02

前言

住宅建筑的節能設計能夠有效地降低住宅建筑能耗，住宅建筑被動式綠色節能設計是一種有效的節能設計理念，其節能設計可通過對建筑的整體和局部設計來降低能耗，實現建筑的節能。

1住宅建筑被動式節能設計的意義

被動式節能設計具有許多優點，在住宅建筑中應用將為建筑設計帶來更多的積極效用。其優勢在于：具有靈活、簡便的設計特點，在對植物、地形、陽光、

風力等自然資源的直接利用下，就可以使用節能設計來優化建筑設計方案，且便于實施和推廣；使用被動式節能設計的住宅建筑僅需要使用較少的機械設備，具有顯著的節能建筑效果，而還會降低建筑設計的成本；被動式節能設計具有較強的住宅建筑適用性。通常情況下使用住宅建筑的人群比較固定，所以被動式節能設計為了滿足建筑設計的實際要求，就需要充分的考慮人群特征、地域特點等。以家庭為單位是住宅建筑主要形式，于是就產生了零散的建筑空間、樣式多和規模小的建筑空間功能。

2住宅建筑被動式節能設計的內容

住宅建筑，外圍護設計、戶型布局、建筑朝向、建筑體型、建筑整體布局、遮陽設計、采光、通風等設計是被動式節能設計的主要內容。在住宅建筑中使用的被動式節能設計主要有單體建筑的設計，在設計建筑形體的時候需要對建筑的布局和建筑地區的環境條件，同時還要考慮自然通風和日照等問題，根據住宅建筑的實際功能需求選擇最適宜、最佳的建筑朝向；設計建筑的群體布局，在規劃布局的時候要對風環境、日照環境進行充分的考慮，保證住宅建筑可以得到充足的日照和通風條件，營造舒適的住宅建筑環境；選擇合適的住宅建筑場地，充分考慮植被、地質結構、水體、風速風向、大型噪聲源、夏季隔熱降溫、冬季防風保溫等情況；另外設計的內容還有外圍護設計，如墻體材料、保溫材料、門窗的傳熱系數、斷熱橋的處理等。

3住宅建筑具體的被動式節能設計

3.1住宅建筑的布局設計

建筑布局設計主要考慮的因素就是日照、風環境。從日照因素的角度來看，應該嚴格設計建筑實際接受日照的間距，使住宅建筑的能夠獲得充足的日照。例如相關要求顯示，在我國南方夏熱冬暖地區的建筑應結合所屬城市緯度位置對建筑進行合理布局，通常大城市在大寒日（緯度因素導致的太陽高度出現最低值）應保證3小時以上日照時數，較小的城市建筑在冬至日則需要保證不低于1 小時的日照時數，同時這一數值還受建筑物所屬城市的氣候區域影響。同時，日照間距受太陽高度角、建筑物高度的影響，所以日照間距實際確定時，需要根據相關規范對建筑物的高度進行調整，在大城市住宅建筑的周圍建筑較多時，其日照高度基本是穩固的，所以只需要計算建筑高度即可做出相應的調整，從而做出合理的設計。而在比較偏僻的地區，周圍的建筑物較少，就會增大日照高度，在設計建筑的時候采用坡屋頂的設計是比較合理的。從自然風環境因素的角度來看，主要考慮的是上風向、下風向的影響，為了使建筑能夠受風均勻，就可以采用自由式的住宅建筑布局，從而保證住宅建筑的可以發揮夏季通風、冬季防風的效能。以此來減少建筑消耗過多的能源。

3.2住宅建筑的單體設計

住宅建筑的采暖方面的能耗主要是受建筑形體的影響，對建筑的體型系數進行有效的控制，有利于實現控制建筑采暖能源消耗量的目標。所以根據住宅建筑的實際情況來看，采用被動式節能設計時可以采用控制建筑體型系數的方式，根據相關的建筑體型系數規范可知，當建筑體型系數每增加1%的時候，就會增加 2.5%的建筑熱能耗指標。關于住宅建筑節能設計應用在相對寒冷地區，做出了明確的建筑體型系數要求，對于小于或等于3層的建筑，則其限制的住宅建筑體型系數值為0.5；對4- 8 層的建筑，則其限制的住宅建筑體型系數值為0.3；對于9- 13層的建筑，則其限制的住宅建筑體型系數值為0.28；對于大于或等于14層的建筑，則其限制的住宅建筑體型系數值為0.25。所以在被動式節能設計應用在建筑單體中時，對建筑體型系數需要嚴格的控制。另外對戶型的設計也應當加大重視，居住空間的設計需要依照各房間的熱環境需求量來確定。如對于主要的居住空間臥室來說，對采光的熱、太陽輻射的熱需要設置在最佳的位置上，同時為了使住宅的自然通風效果良好，可以在臥室設置可以活動的門窗，從而保障住宅建筑能夠符合人們的居住需求。

3.3住宅建筑屋面節能設計

在這種住宅建筑屋面設計中，倒置式屋面的設計方法具有很好的節能效果。倒置式屋面是將傳統的建筑屋面構造中防水層與保溫層倒置，將保溫層置于防水層的上部，這就要求保溫層的材料具有憎水性，不僅降低了以往的造價，而且還防止防水層面因熱干擾而變形，延長防水層的使用壽命。

3.4住宅建筑門窗節能設計

玻璃是建筑物室內外熱交換最為活躍的部位，在不影響建筑使用功能的情況下，盡可能地減少窗墻比。此外，高性能玻璃比普通中空玻璃的保溫隔熱性能提高一倍。高性能玻璃如Low- E中空玻璃，空氣層寬度為12mm，其傳熱系數約為1.6W/（m2·K），而普通雙層中空玻璃，在空氣層寬度同樣為12mm時，傳熱系數約為3W/（m2·K），可見使用高性能玻璃可以有效地降低室內外的熱傳導。熱橋部位熱傳導能力強，不僅造成冷熱量的大量損失，還會造成局部結露、發霉。窗框與窗洞口的連接處容易形成熱橋，窗戶結合外墻采用斷橋鋁合金窗框加中空玻璃，加強窗框與窗洞口連接處斷橋的節點處理，通過提高窗戶制作、安裝的精確度和安裝窗戶密封條等方法，盡可能地提高門窗的氣密性，減少室內外空氣的滲透。

3.5住宅建筑外墻節能設計

外墻占全部圍護結構的60%以上，其能耗占建筑物總能耗的40%。外墻體的節能設計，主要在于控制外墻體的保溫隔熱系數，熱橋效應是減少墻體保溫隔熱性能的關鍵點，將保溫層置于外墻體結構層的外側，可以形成建筑的有效保溫層，減少外界環境如溫度、濕度等對其的影響，減少熱橋產生，從而提高墻體的保溫隔熱性能。保溫層置于墻體結構的外側，與外飾面之間形成空氣層，有利于保護保溫層。

3.6住宅建筑自然通風設計

3.6.1場地自然通風

場地設計時，結合場地冬夏季自然風的風向進行建筑平面設計，通過設計扭曲、轉折等方法增大朝向夏季主導風向的外立面，同時避免與冬季主動風向形成 90°夾角，以此來爭取有利風向，減弱不利風向對建筑的影響。在有利的主導風向作用下，建筑物的迎風面與背風面形成一定風壓差，促使建筑自然通風。在此基礎上，再根據立面的風壓分布情況，進行開啟扇適宜的形式設計，并且保證開扇數量達到30%以上。影響建筑自然通風設計的另一個關鍵是控制建筑的進深尺度。建筑設計時在一定程度上需要采用“切薄”的處理手法，以控制建筑物在進深方向不大于15m。超過15m 的空間，即使雙面開窗也不利于室內外空氣的自由交換。

3.6.2豎井自然通風

豎井又稱拔風 “煙囪”，豎井的自然通風組織是利用煙囪的拔風作用來組織通風。豎井上方為玻璃天窗，太陽照射玻璃天窗，使豎井內的空氣溫度升高，熱空氣密度低上升，于是在熱壓的作用下空氣發生流動，進風口為建筑的門窗，與豎井的玻璃天窗排風口存在的高度差，高度差產生風壓，通過風壓、熱壓的耦合作用下，進一步加強自然通風的流動。

3.6.3地道通風組織

地道風的特點是冬暖夏涼，溫度適宜。地下風道造價低廉，對新風進行預熱預冷的處理，夏季可以降溫2℃- 8℃，冬季升溫2℃- 4℃，降低了冬季的采暖與夏季的空調能耗。

3.7住宅建筑的綠化設計

被動式節能設計在對建筑綠化進行設計的時候主要是進行墻體綠化，這種空間綠化形式主要是載體為建筑垂直立面的綠化，雖然具有較小的占地面積，但是墻體綠化的生態效能非常強，促進建筑能耗的降低。墻面嵌入容器來承裝植物、在墻體種植藤蔓植物是比較常見的墻體綠化形式。但是在實際實施的時候還需要注意相關的問題，如藤蔓植物的選擇，應當選擇枝葉茂密、葉面較大的，以便發揮較強的吸熱能力；植物的選擇需選冬季落葉和夏季長葉的；另外墻體和植物之間要留有距離，保證空間暢通。或者是在住宅建筑的屋頂進行綠化設計，在屋頂保溫時可以適當的選用覆土及種植屋面設計。

4結語

在住宅建筑被動式節能設計中，需要充分考慮地質條件及氣候特點，全面考慮建筑的風向、日照、布局等方面，充分做好每一部分的設計，從而達到降低住宅建筑能源消耗的目的。

參考文獻：

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