被動(dòng)式設(shè)計(jì)在綠色建筑設(shè)計(jì)中運(yùn)用的研究

包偉

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們愈發(fā)注意生活環(huán)境的改善和生存質(zhì)量的提升。我國(guó)是一個(gè)經(jīng)濟(jì)和能源大國(guó)，但仍存在著能源短缺的問(wèn)題，而其中20%-25%的能源都是建筑能耗。在這樣的情況下建立在傳統(tǒng)建筑基礎(chǔ)上的綠色建筑的出現(xiàn)滿(mǎn)足了建筑事業(yè)發(fā)展的要求也滿(mǎn)足了人們對(duì)建筑舒適度的要求更滿(mǎn)足了環(huán)保的要求。而被動(dòng)式設(shè)計(jì)作為綠色建筑中的一個(gè)重要組成部分，以不同于主動(dòng)設(shè)計(jì)的自然理念結(jié)合本地的發(fā)展因地制宜應(yīng)該得到更多的重視和研究。

關(guān)鍵詞：被動(dòng)式設(shè)計(jì)；綠色建筑；運(yùn)用

文章從綠色建筑的概念入手分析綠色建筑設(shè)計(jì)中主被動(dòng)運(yùn)行的特點(diǎn)深入研究被動(dòng)式設(shè)計(jì)對(duì)綠色建筑設(shè)計(jì)運(yùn)用的意義。

1 綠色建筑理念的運(yùn)行——主動(dòng)與被動(dòng)

為了實(shí)現(xiàn)當(dāng)代的可持續(xù)發(fā)展，綠色建筑理念提倡生態(tài)平衡、建筑與自然相互和諧。它意味著在建筑的整個(gè)生命周期內(nèi)，建筑能夠有效地保護(hù)環(huán)境、減少污染、降低能耗、節(jié)約資源，同時(shí)能夠?yàn)槿藗兲峁└孢m更健康更高效的建筑使用空間。其中：（1）主動(dòng)設(shè)計(jì)策略主要是指利用一些太陽(yáng)熱能設(shè)備、轉(zhuǎn)換電能的方式以及依賴(lài)于一些不可再生資源運(yùn)行的空調(diào)和照明系統(tǒng)。但主動(dòng)設(shè)計(jì)存在著兩個(gè)弊端。一個(gè)是對(duì)國(guó)家發(fā)展的要求，主動(dòng)型設(shè)計(jì)往往要求國(guó)家要有一定的實(shí)力并能夠讓足夠多的人受益，另一方面缺乏特色的主動(dòng)設(shè)計(jì)很有可能會(huì)成為資源能源獲取方式的堆砌。（2）被動(dòng)設(shè)計(jì)策略是指在前空調(diào)系統(tǒng)中通過(guò)合適的朝向、材料、遮陽(yáng)裝置和蓄熱材料設(shè)計(jì)出更加貼合自然的建筑。更多的可再生資源的運(yùn)用是被動(dòng)設(shè)計(jì)的一大特點(diǎn)。

2 被動(dòng)設(shè)計(jì)策略概述

我國(guó)開(kāi)展被動(dòng)設(shè)計(jì)的必要性。經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展對(duì)人們建筑的舒適性和實(shí)用性提出了更多的要求。在主動(dòng)式的設(shè)計(jì)策略中，利用額外的能源消耗能夠有效滿(mǎn)足人民的使用水平也能創(chuàng)造出足夠的室內(nèi)環(huán)境舒適度。但在技術(shù)更新速度較快的前提下，他對(duì)開(kāi)發(fā)者及相關(guān)人員的素質(zhì)要求都非常高，造價(jià)成本、維修成本也比較大。所以，主動(dòng)式的設(shè)計(jì)更加適合于較發(fā)達(dá)的國(guó)家或者面積較小的國(guó)家。他們運(yùn)用主動(dòng)型設(shè)計(jì)可以很好地解決舒適的問(wèn)題。而我國(guó)的現(xiàn)狀是地區(qū)差異大，不僅經(jīng)濟(jì)差異大，自然差異也大。中國(guó)國(guó)土遼闊在這種情況下實(shí)施主動(dòng)的設(shè)計(jì)策略一方面能耗大能耗差異也大，另一方面也不利于當(dāng)前經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。為此，結(jié)合當(dāng)?shù)氐淖匀惶卣鏖_(kāi)展相應(yīng)的被動(dòng)式設(shè)計(jì)策略能夠更好地解決經(jīng)濟(jì)和環(huán)境的矛盾。

而國(guó)外采取被動(dòng)性的設(shè)計(jì)來(lái)代替主動(dòng)性的設(shè)計(jì)也能夠更好地節(jié)約資源同時(shí)為公民帶來(lái)良好的體驗(yàn)。以德國(guó)的阿迪達(dá)斯德國(guó)餐會(huì)與會(huì)議中心為例，該項(xiàng)目設(shè)計(jì)時(shí)，盡可能的保留了基地內(nèi)的樹(shù)木，并將自然環(huán)境跟建筑姿態(tài)完美結(jié)合，極小的室內(nèi)外差別讓人感到自然、放松、開(kāi)放。

3 被動(dòng)設(shè)計(jì)在綠色建筑設(shè)計(jì)中的運(yùn)用策略

3.1 區(qū)域氣候分析及被動(dòng)式設(shè)計(jì)手段分析

掌握一個(gè)地區(qū)全年的氣候特征，根據(jù)可以檢測(cè)到的資源的數(shù)據(jù)的分析入干濕球溫度、焓值、風(fēng)速、主導(dǎo)風(fēng)向、降雨量、云量、日照時(shí) 間、太陽(yáng)輻射強(qiáng)度等數(shù)據(jù)，并了解各項(xiàng)的平均值和極值，然后在進(jìn)行具體的指標(biāo)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，這樣可以確定當(dāng)前地區(qū)要采用什么樣的被動(dòng)式系統(tǒng)。例如目前該地區(qū)可能要采取被動(dòng)式的采暖手段，就可以通過(guò)·被動(dòng)式太陽(yáng)能利用 ·被動(dòng)式采暖·熱質(zhì)蓄熱而具體采用哪種方法就要根據(jù)由當(dāng)前地區(qū)的氣候所決定的特征。同樣的在一個(gè)地區(qū)決定選擇被動(dòng)式制冷是，可以選擇·自然通風(fēng) ·被動(dòng)式制冷 ·熱質(zhì)蓄冷·蒸發(fā)制冷 ·通過(guò)夜間通風(fēng)進(jìn)行熱質(zhì)蓄冷。

3.2 總圖規(guī)劃中的被動(dòng)式設(shè)計(jì)

如圖一在總規(guī)劃設(shè)計(jì)之前合理的安排設(shè)計(jì)被動(dòng)式的例子。在建筑學(xué)中，我們常常基于美學(xué)和功能布局的考慮來(lái)制定總圖規(guī)劃設(shè)計(jì)圖，因?yàn)橛脩?hù)的住房必需要符合一定的規(guī)定，合適的樓間距帶來(lái)的充足的日照 時(shí)間，合適的綠化帶來(lái)的生活環(huán)境以及便利的交通是規(guī)劃設(shè)計(jì)的主要目的。但建立在被動(dòng)式設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上的只能?chē)?guó)土規(guī)劃，還要考慮筑的朝向、間距、布局對(duì)建 筑單體的自然通風(fēng)、日照遮陽(yáng)、自然采光的影響另一方面也要考慮建筑場(chǎng)地（住宅地區(qū)）對(duì)區(qū)域環(huán)境的影響。將被動(dòng)式的設(shè)計(jì)理念融入到總圖的規(guī)劃中可以極大地提高園區(qū)舒適程度，同時(shí)又能夠達(dá)到自然條件的良好利用的狀態(tài)。

3.3 景觀(guān)與被動(dòng)式設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)的景觀(guān)設(shè)計(jì)追求自然與人的協(xié)調(diào)，因?yàn)榫坝^(guān)本身就是一個(gè)人創(chuàng)造出的自然。被動(dòng)式設(shè)計(jì)中的綠色景觀(guān)對(duì)自然地影響包括風(fēng)、光、溫度、濕度、塵土、空氣的影響。高大的闊葉林能夠有效的防風(fēng)固土，同時(shí)也能夠增強(qiáng)氧氣循環(huán)，落葉喬木夏季起到遮陽(yáng)作用后又不會(huì)再冬季減少溫暖。這些自然“設(shè)施”的利用對(duì)建筑的綠色運(yùn)行十分重要。

3.4 建筑造型的被動(dòng)式改造

建筑設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容之一就是建筑造型，因?yàn)榻ㄖ煨驮诮ㄖo(hù)結(jié)構(gòu)能耗、自然采光效果、自然通風(fēng)效果、室內(nèi)舒適度這幾個(gè)方面都有著很重要的影響。他們之間相輔相成互相影響，被動(dòng)式的改造應(yīng)該是在保證其能耗的基礎(chǔ)上加強(qiáng)美學(xué)突出，二者兼顧。

3.5 建筑熱物理性能設(shè)計(jì)

熱物理性能設(shè)計(jì)包括五個(gè)方面·建筑整體及外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱惰性 ·外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的構(gòu)造 ·建筑的保溫與隔熱性能 ·保溫材料與 U 值 ·正確的保溫構(gòu)造斷熱橋構(gòu)造。

這五個(gè)方面的協(xié)調(diào)運(yùn)用可結(jié)合物理環(huán)境中的運(yùn)用以極大地提高熱質(zhì)蓄熱在被動(dòng)式設(shè)計(jì)中的作用，減少熱能耗從而提升其他方面的舒適。

3.6 太陽(yáng)輻射的利用

合理的太陽(yáng)輻射的利用包括冬季和夏季利用兩個(gè)方面。冬季的太陽(yáng)輻射是建筑物獲得熱量從而降低了采暖的能耗，而夏季的太陽(yáng)輻射同理增大了空調(diào)的能耗，通過(guò)控制太陽(yáng)輻射遮陽(yáng)但不影響采光，通過(guò)對(duì)日照角度的分析獲得最大的日照時(shí)間。

3.7 構(gòu)造與建筑形式結(jié)合

建筑學(xué)測(cè)繪可以分成基本建筑圖紙繪制；開(kāi)窗 炊事等行為模式調(diào)查；建立基本模型；圍護(hù)結(jié)構(gòu)大樣繪制五部分。材料構(gòu)造調(diào)研也可以歸納成建筑材料取樣熱工性能測(cè)。

被動(dòng)式采暖制冷及通風(fēng)的途徑主要有六種·太陽(yáng)能煙囪 ·被動(dòng)式太陽(yáng)能屋 ·蒸發(fā)制冷設(shè)施 ·熱質(zhì)蓄熱墻 ·文丘里通風(fēng)構(gòu)造。這些構(gòu)造的特點(diǎn)都是與建筑自身的形式設(shè)計(jì)聯(lián)系密切，將被動(dòng)式采暖制冷與通風(fēng)良好的榮譽(yù)到建筑形式當(dāng)中能夠更好的利用太陽(yáng)自然風(fēng)等條件。

3.8 自然采光設(shè)計(jì)

房屋建筑學(xué)上影響采光的因素主要包括 ·房間進(jìn)深 ·開(kāi)窗面積 ·玻璃鍍膜對(duì)采光的影響 ·遮陽(yáng)設(shè)施對(duì)采光的影響。結(jié)合房屋的自然大小和朝向，外加一些設(shè)施的支持達(dá)到能源的最佳消耗狀態(tài)是被動(dòng)式設(shè)計(jì)要研究的一個(gè)方面。

3.9 計(jì)算機(jī)模擬指導(dǎo)設(shè)計(jì)與被動(dòng)式設(shè)計(jì)緊密結(jié)合

建筑資源的能耗分析可以幫助建筑師采用不同的方案來(lái)進(jìn)行解決。在被動(dòng)式設(shè)計(jì)中有三大軟件的應(yīng)用包括算流體力學(xué)模擬軟件（CFD）、建筑動(dòng)態(tài)能耗模擬軟 件（BES）、太陽(yáng)輻射及光環(huán)境模擬軟件（BIS）的使用都可以調(diào)整和指導(dǎo)建筑師選擇更佳的降低能耗的方案。同時(shí)BIM建模在建筑施工時(shí)的廣泛應(yīng)用也使建筑師一方面可以真正感受到建筑物自主運(yùn)行時(shí)候的魅力也可以在建模的過(guò)程中不斷完善綠色概念。

4 被動(dòng)式設(shè)計(jì)策略在我國(guó)本土綠色建筑中的使用優(yōu)勢(shì)

我國(guó)借鑒被動(dòng)式的設(shè)計(jì)策略在國(guó)外建筑中的應(yīng)用不能僅僅體現(xiàn)在建筑統(tǒng)一的設(shè)計(jì)上。建立以文化為基礎(chǔ)的被動(dòng)式設(shè)計(jì)是我們國(guó)家綠色建筑發(fā)展的趨向。（1）我國(guó)建筑師有著深厚的地區(qū)建筑幾點(diǎn)。由于各地不同的差異因地制宜的發(fā)展是適合各地的被動(dòng)式設(shè)計(jì)發(fā)展。就像是上海的設(shè)計(jì)師無(wú)法很好地處理東北建筑的被動(dòng)設(shè)計(jì)中能源消耗的問(wèn)題，將實(shí)際的問(wèn)題與本地情況結(jié)合，把這一任務(wù)交給熟悉本利自然氣候和材料的本土建筑師能夠積累更多更好地適應(yīng)各地的被動(dòng)式策略。

5 結(jié)語(yǔ)

綠色建筑的設(shè)計(jì)不僅僅跟建筑形式建筑構(gòu)造有關(guān)。傳統(tǒng)的建筑物構(gòu)造暴扣基礎(chǔ)、墻或柱、樓板層與地層、樓梯、屋頂和門(mén)窗六大部分。被動(dòng)式的設(shè)計(jì)理念就是如何將這溜達(dá)部分更好跟自然相結(jié)合，以提高建筑的耐用性可行性經(jīng)濟(jì)性，重要的是降低建筑的能耗。像是我國(guó)北京的四合院、黃土高坡的窯洞都是因地制宜發(fā)展被動(dòng)式綠色建筑的好例子。因此，綠色建筑中設(shè)計(jì)師要綜合考慮全面衡量，充分利用被動(dòng)式設(shè)計(jì)的原則，吧自然風(fēng)、自然輻射運(yùn)用到綠色建筑本身這樣發(fā)展具有中國(guó)本土特色的綠色建筑，靈活的運(yùn)用建筑策略，才能使建筑具備與生俱來(lái)的綠色特性。

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