被動式超低能耗建筑設計分析

(中航長沙設計研究院有限公司 湖南 長沙 410000)

被動式超低能耗建筑設計分析

蔡穎煌

(中航長沙設計研究院有限公司湖南長沙410000)

被動式超低能耗建筑是一種基于綠色建筑基礎上的新型建筑工程，被動式超低能耗建筑充分應用建筑節能技術，有利于提升建筑工程綠色節能性能。本文首先介紹了被動式超低能耗建筑的應用優勢，然后對被動式超低能耗建筑設計原則以及具體的設計方法進行詳細探究，以期促進被動式超低能耗建筑的推廣。

被動式建筑；低能耗；設計

一、引言

隨著社會的發展和經濟水平的提高，人們對于居住環境的要求也越來越高，也更加關注居住區域的生態環境。因此，建筑設計在滿足人們所需的生態環境要求時，也應該滿足建筑的生態建設、節能減排以及地域發展等條件，實現人與環境的和諧共處和可續持發展，因此，對被動式超低能耗建筑設計進行詳細探究迫在眉睫。

二、被動式超低能耗建筑應用優勢

(一)高舒適度。高保溫隔熱、高氣密性的圍護結構，傳熱系數在2.0W/m2K以下的外窗，良好的遮陽設施以及帶高效熱濕回收功能的新風機組，能保障被動房在冬季室內氣溫在20℃以上，輻射溫度不均衡性在4K以下；夏季室內氣溫在22℃～25℃，自然通風情況下的超溫頻率在10%以內。由于被動房一定要配備高質量的新風系統，因而能更有效的隔絕外界的空氣污染，得到良好維護的新風系統比自然通風能更好的保證室內空氣質量；另外由于被動房高質量的圍護結構，其隔絕外界噪音的能力不言而喻。

(二)長期經濟效益。長期效益如下：(1)以不高的經濟投入建成高質量、高品質的建筑；(2)被動房對能源的依賴性小，可以降低對暖通空調設備的投入。例如可以節約住宅小區的市政供暖接入費，空調系統的制冷制熱量大幅下降從而在設備選型時可以選擇更小型、更經濟的設備；(3)以至多15～20年為投資回報期，初期增加的投資額將被建筑運行期間節約的能源價值所超越。

三、被動式超低能耗建筑設計原則

被動式超低能耗建筑的設計建造基本原則就是“被動優先、主動優化”，在整個建筑的規劃設計全過程中，都貫穿降低能耗的目標。被動式超低能耗建筑在設計上主要是采用一體化和性能化設計原則，以不同的氣候和地理環境作為設計基礎，在不同的氣候區，在滿足建筑的美學、使用要求、建造成本等前提下，根據不同的氣候條件、自然資源、社會生活習慣等，對建筑進行適應性的設計，最終達到降低建筑對環境和能源設備的依賴，實現建筑能耗降低、可靠性提高。

四、被動式超低能耗建筑設計要點分析

被動式超低能耗建筑，其主要是以低碳、環保、舒適、健康、可持續發展作為設計建造理念來進行開發建設，進而打造出高舒適度、低能耗的建筑，其主要設計要點體現在以下幾個方面：

(一)保持建筑工程舒適性。無論建筑工程的降低能耗能力高低，從根本上講，它依然是為人類生活服務的，如果不能為生活提供基本服務，或者服務效果較之于普通建筑有明顯的劣勢，那么從實用性的角度上看，它的應用價值就會大大降低，從而不利于推廣和技術發展。現如今，被動式超低能耗建筑普遍具備和普通建筑接近的活動條件，部分被動式建筑，比如德國的新型被動式建筑，其生活條件甚至優于普通建筑，這是被動式建筑存在的基本要求之一。結合我國實際情況，眾所周知，我國長江以南地區是沒有供暖設備的，此舉是基于長江以南較好的氣候條件和節省能源的目的，但在冬季，部分較為惡劣的天氣條件下，傳統房屋建筑的保暖能力一般是不足以保持較舒適的室內溫度的，在這種情況下，被動式超低能耗建筑就有了存在和發展的空間，基于被動式超低能耗建筑維持適宜人類生活的室內溫度是通過收集太陽能、家電熱量等手段，十分適合應用于我國長江以南地區人民的生活中。

(二)降低建筑能耗。降低能耗是被動式超低能耗建筑的基本特點和一貫追求，在現有技術水平的條件下，一般的被動式超低能耗建筑，能耗只相當于傳統房屋的不到50%，而英國和德國的新型被動式建筑，其能耗甚至可以達到降低80～90%的水平，雖然這些較為高端和新穎的技術目前還沒有廣泛推廣，但可以預見的是，進一步降低能耗是建筑的未來發展趨勢和設計的核心理念之一。

(三)堅持因地制宜。被動式超低能耗建筑是一類建筑的總稱，一般情況下是可以適用于世界各地的，無論寒冷地區還是溫暖地區，由于其維持溫度的原理是不變的，基本建筑方式也通常是有一致性的。它可以根據具體應用地點的不同，進行各種調整。這種不同主要是針對當地氣候，尤其是溫度環境而言。依據當地的氣候條件，房屋的建筑結構材料的用量會有些差異。在寒冷地區關心的是墻體厚度，保溫層厚度。而在炎熱地區更關心的是制冷方法，包括遮陽、通風以及保證在夏天的降溫，總的來說，任何被動式超低能耗建筑的設計和建設都要依據當地的氣候條件進行合理的調整。

(四)充分利用自然資源

(1)被動式超低能耗建筑強調多利用太陽光、風力、地形、植被等場地自然條件，通過優化規劃和設計，實現建筑在非機械、不耗能和少耗能條件下，滿足建筑供暖、降溫和采光需要。(2)有效利用地源熱泵。土壤源是最清潔、最生態的能源之一，有效利用地球表面淺層的地熱能源資源來對建筑進行供熱、制冷，在冬季取用地熱能量為建筑供暖，夏季利用新技術換區地下低溫冷源，也能夠有效降低建筑能耗。

(五)依賴技術創建適宜環境

在氣候變化較大的區域，被動式超低能耗建筑的結構可以使居住環境達到一個穩定的標準，對于室內的溫度調節十分明顯，能使室內保持一個適宜居住的溫度。但是，當外界的氣候不能滿足通過自然風營造適宜居住環境時，還是需要安裝設計空調和供暖等設施，保證居住環境的適宜。被動式超低能耗建筑系統的通風系統應當滿足在外界環境適宜以及不適宜時，都能使得室內環境穩定，并且提供較為充分的空氣流通。

(六)控制建筑成本。需要明確的是，被動式超低能耗建筑不是技術與材料的堆砌，而是可以做到在不降低舒適性的情況下降低能耗，在生活中達到真正的普及，因此，建筑成本不能過高，應該處于接近或者略高于于普通房屋造價的水平。對此，被動式超低能耗建筑的建造，要充分考慮當地的環境、盡量利用當地的資源。在不同地區，對建筑成本進行分析，計算投入與每年可節省的資源費用，如果差額較大，那么可以推廣和使用，如果差額較小，就要慎重斟酌了。

五、結語

綜上所述，在被動式超低能耗建筑工程設計過程中，應該注意充分結合區域氣候環境等實際情況，大力開發可再生能源，同時還應該綜合考慮技術條件、區域發展條件、工程建設成本等因素，對建筑工程進行優化設計，這樣有利于兼顧地域的環境和生態特色，改善建筑環境。由此可見，被動式低能耗建筑設計符合我國基本國情，不僅能夠提高我國居民的居住生活水平，而且還能夠有效降低建筑的能耗問題，創建能源節省且綠色環保的建筑技術新水平，為人們營造健康適宜的居住環境。

[1]谷立靜，郁聰.我國建筑能耗數據現狀和能耗統計問題分析[J].中國能源，2011，33(2)：38-41.

[2]袁行飛，張玉.建筑環境中的風能利用研究進展[J].自然資源學報，2011，37(5)：891-898.

[3]劉撫英，厲天數，趙軍.綠色建筑設計的原則與目標[J].建筑技術，2013，44(3)：212-215.

蔡穎煌(1982-)，本科，中級職稱，主要從事建筑設計工作。