淺談被動(dòng)式建筑節(jié)能六要素

楊 光

(哈爾濱商業(yè)大學(xué)能源與建筑工程學(xué)院，哈爾濱 150028)

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淺談被動(dòng)式建筑節(jié)能六要素

楊 光

(哈爾濱商業(yè)大學(xué)能源與建筑工程學(xué)院，哈爾濱 150028)

簡(jiǎn)單地概括并介紹了被動(dòng)式建筑的概念與特點(diǎn)，分析歸納出被動(dòng)式建筑節(jié)能的六個(gè)必要因素，為我國(guó)被動(dòng)式建筑的發(fā)展提供有益的思路與啟示。

被動(dòng)式建筑；節(jié)能；能耗

近年來(lái)，我國(guó)建筑規(guī)模日漸擴(kuò)大，其建筑能耗約占全國(guó)能耗總量的30%以上，隨著城市建設(shè)與發(fā)展的不斷推進(jìn)以及人們對(duì)居住環(huán)境舒適度要求的不斷提升，這一比值將會(huì)繼續(xù)上升，甚至有可能將超越工業(yè)、交通等行業(yè)而居首位。面臨如此嚴(yán)峻的狀況，承擔(dān)起城市可持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展的社會(huì)責(zé)任，就必須大力發(fā)展節(jié)能建筑——被動(dòng)式建筑。被動(dòng)式建筑的本質(zhì)是節(jié)能建筑，目前被認(rèn)為是世界上最先進(jìn)的節(jié)能建筑，中德合作被動(dòng)式建筑示范項(xiàng)目，如哈爾濱“辰能·溪樹(shù)庭院”、烏魯木齊 “幸福堡”綜合樓、長(zhǎng)興朗詩(shī)布魯克酒店等實(shí)踐，在建筑節(jié)能降耗方面取得了卓有成效的效果。

1 被動(dòng)式建筑的概念與特點(diǎn)

被動(dòng)式建筑是指不依賴(lài)自身耗能的建筑設(shè)備，而完全通過(guò)建筑自身的場(chǎng)地、空間形態(tài)以及構(gòu)件的設(shè)建筑計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)能的建筑。采用非機(jī)械電氣設(shè)備干預(yù)手段的被動(dòng)式節(jié)能技術(shù)，構(gòu)造保溫隔熱性能良好的建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)，極大限度地提高建筑的保溫性與氣密性，并利用新風(fēng)系統(tǒng)對(duì)熱(冷)進(jìn)行循環(huán)回收與再利用，不使用或減少使用主動(dòng)供應(yīng)的能源，使建筑達(dá)到舒適溫度的要求。被動(dòng)式建筑是繼可持續(xù)建筑、綠色建筑、生態(tài)建筑、低碳建筑后當(dāng)今世界上節(jié)能技術(shù)領(lǐng)先的建筑，與普通建筑相比有著極其明顯的特點(diǎn)，見(jiàn)表1。一是高效的節(jié)能性，其總體節(jié)能比例可高達(dá)90%以上；二是在低耗能條件下，可得到極為舒適的建筑室內(nèi)環(huán)境；三是建筑的使用壽命可極大的延長(zhǎng)。

表1 被動(dòng)式建筑與普通建筑的比較Tab.1 Comparison of passive building and ordinary building

2 被動(dòng)式建筑節(jié)能要素分析

2.1 被動(dòng)式設(shè)計(jì)體現(xiàn)被動(dòng)式建筑節(jié)能理念

建筑節(jié)能必須立足于建筑對(duì)環(huán)境的適應(yīng)和調(diào)控能力，建筑師必須以環(huán)境為基礎(chǔ)，引入正確的節(jié)能設(shè)計(jì)理念——被動(dòng)式設(shè)計(jì)，積極考慮建筑周?chē)沫h(huán)境與氣候特征，使建筑本身與周?chē)h(huán)境相融合，形成良性循環(huán)系統(tǒng)[1]。在建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)中，通過(guò)建筑學(xué)方式，對(duì)總平面、平面、剖面及細(xì)部節(jié)點(diǎn)進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)，合理優(yōu)化建筑的平面布置與結(jié)構(gòu)形式，充分利用自然通風(fēng)的建筑開(kāi)口設(shè)計(jì)，嚴(yán)格做好建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫與隔熱處理，利用太陽(yáng)能等可再生能源，設(shè)計(jì)出環(huán)境品質(zhì)相對(duì)優(yōu)良的建筑。被動(dòng)式設(shè)計(jì)的核心在于節(jié)能設(shè)計(jì)理念，應(yīng)注重建筑自身收集與儲(chǔ)蓄自然能量的能力，減少建筑自身能源的消耗。

2.2 被動(dòng)式節(jié)能技術(shù)是被動(dòng)式建筑節(jié)能的技術(shù)支撐

被動(dòng)式節(jié)能技術(shù)是指通過(guò)建筑自身的形態(tài)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，契合氣候環(huán)境，達(dá)到環(huán)境舒適、環(huán)保節(jié)能的技術(shù)。主動(dòng)式節(jié)能技術(shù)是將建筑室內(nèi)空間與周?chē)鷼夂颦h(huán)境隔離，主動(dòng)采用高效節(jié)能的空調(diào)設(shè)備，為建筑提供采暖、空調(diào)、通風(fēng)，創(chuàng)造宜人舒適的建筑環(huán)境。區(qū)別于主動(dòng)式節(jié)能技術(shù)，被動(dòng)式節(jié)能技術(shù)的做法充分利用了建筑環(huán)境周?chē)F(xiàn)有的自然條件，做到因勢(shì)利導(dǎo)，不使用或盡量少使用設(shè)備，最大化減少設(shè)備的能耗，憑借高效的節(jié)能門(mén)窗技術(shù)、墻體保溫隔熱技術(shù)、屋面節(jié)能技術(shù)、減少熱橋技術(shù)、新風(fēng)預(yù)熱(冷)技術(shù)、光熱轉(zhuǎn)換技術(shù)等，抵御夏季太陽(yáng)輻射、室外高溫，冬季寒冷、室外低溫等給建筑內(nèi)部熱環(huán)境造成的不利影響，使建筑最大限度地適應(yīng)周?chē)h(huán)境[2]。

2.3 優(yōu)異的圍護(hù)結(jié)構(gòu)是被動(dòng)式建筑節(jié)能的基礎(chǔ)

建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)通常是指外圍護(hù)結(jié)構(gòu)，包括外墻、外門(mén)窗、屋面等，被動(dòng)式建筑節(jié)能主要依靠屋面、外墻、外門(mén)窗等圍護(hù)結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱性能直接影響著建筑采暖空調(diào)的能源消耗量，因此，提高圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱性能是降低建筑能耗的基礎(chǔ)[3]。圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫隔熱性能是由各部分材料性能決定的，進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)，要加強(qiáng)對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)材料的選擇，考慮材料的性能品質(zhì)，優(yōu)選具有高熱阻的保溫材料，高熱阻、低蓄熱的隔熱材料，真正地做到冬季不需要供暖，夏季不需要制冷。

2.4 消除熱橋，保證圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能

圍護(hù)結(jié)構(gòu)中窗過(guò)梁、圈梁、鋼筋混凝土抗震柱、鋼筋混凝土剪力墻、梁、柱等部位的傳熱系數(shù)遠(yuǎn)大于主體部位的傳熱系數(shù)，會(huì)形成熱流密集通道，即為熱橋。熱橋是圍護(hù)結(jié)構(gòu)中熱量最容易通過(guò)的構(gòu)件或部位，是一種十分常見(jiàn)的現(xiàn)象。據(jù)初步推算，在普通建筑中，熱橋熱損失占建筑總能耗的5%左右，而在被動(dòng)式建筑中，通過(guò)熱橋的熱損失則可達(dá)到25%左右，顯著增加了建筑的能耗水平，因此在被動(dòng)式建筑中應(yīng)盡量消除熱橋，降低熱橋?qū)o(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能的影響。熱橋除增加建筑能耗外，還會(huì)使圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面潮濕、結(jié)露、發(fā)霉，嚴(yán)重影響室內(nèi)的環(huán)境衛(wèi)生，對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱橋部位應(yīng)采取保溫處理，增加圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱阻，以減少熱橋部位的傳熱損失[4]。

2.5 優(yōu)良的建筑氣密性是被動(dòng)式建筑節(jié)能的關(guān)鍵

基于被動(dòng)式建筑節(jié)能理念，建筑應(yīng)是盡量不受外界環(huán)境干擾，幾乎不與外界進(jìn)行熱交換的獨(dú)立系統(tǒng)，但這是一種理想化狀態(tài)，在一定程度上，建筑的氣密性與能耗還有很大關(guān)系。提高氣密性，冬季可以減少外界冷空氣與室內(nèi)熱環(huán)境的通透，減少因通透而產(chǎn)生的熱量損耗，間接降低因采暖而增加的能耗，這對(duì)被動(dòng)式建筑節(jié)能具有重要意義[5]。優(yōu)良的氣密性除了可以降低熱量損失外，還可以控制建筑室內(nèi)環(huán)境的溫濕度，保護(hù)建筑的主體結(jié)構(gòu)。然而，建筑氣密性與新風(fēng)滲透量密切相關(guān)，提高建筑氣密性將影響進(jìn)入建筑內(nèi)部的新風(fēng)滲透量，不利于建筑內(nèi)部環(huán)境空氣品質(zhì)的提高，因此，必要的空氣交換只能通過(guò)新風(fēng)系統(tǒng)來(lái)完成，這勢(shì)必會(huì)增加新風(fēng)系統(tǒng)的能耗。

2.6 新風(fēng)系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)室內(nèi)環(huán)境舒適度的保障

被動(dòng)式建筑高效的保溫隔熱性和優(yōu)良的氣密性，決定了建筑室內(nèi)空間必須供給新風(fēng)，被動(dòng)式建筑在設(shè)計(jì)中僅依靠自然通風(fēng)無(wú)法滿(mǎn)足新風(fēng)的需求，新風(fēng)的品質(zhì)及新風(fēng)量也無(wú)法得到調(diào)控。為保持建筑室內(nèi)空氣的清潔、新鮮與健康，要通過(guò)新風(fēng)系統(tǒng)完成機(jī)械通風(fēng)，但這種做法將增加新風(fēng)系統(tǒng)能耗，為最大限度地降低新風(fēng)系統(tǒng)能耗，被動(dòng)式建筑要求新風(fēng)系統(tǒng)必須安裝熱(冷)回收交換器，將建筑室內(nèi)空氣中蓄存的熱量(制冷量)補(bǔ)給新進(jìn)來(lái)的室外新鮮空氣，這樣就可以在保持室內(nèi)空氣新鮮度的前提下，調(diào)節(jié)室溫，控制在20 ℃～26 ℃，也不會(huì)大量消耗能源。

3 結(jié)語(yǔ)

被動(dòng)式建筑可以為人們提供健康舒適的生活環(huán)境，在節(jié)約能源方面也有著積極意義。建筑師要樹(shù)立全方位的節(jié)能意識(shí)，重視被動(dòng)式設(shè)計(jì)，優(yōu)選被動(dòng)式節(jié)能技術(shù)，改善圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱性能，消除熱橋，提高建筑氣密性，選用高效新風(fēng)系統(tǒng)，從多角度、多層面對(duì)被動(dòng)式建筑進(jìn)行節(jié)能研究，為我國(guó)被動(dòng)式建筑發(fā)展提供有益探索。

[1] 張輝.被動(dòng)式節(jié)能建筑設(shè)計(jì)的探討[J].科技風(fēng)，2010，(04)：248.

[2] 楊光，劉慶華.我國(guó)被動(dòng)式建筑發(fā)展的制約因素及對(duì)策研究[J]. 城市建筑，2015，(08)：122-123.

[3] 周輝，董宏.瑞典被動(dòng)式建筑節(jié)能技術(shù)措施及啟示[J].建設(shè)科技，2013，(05)：37-40.

[4] 孫大明，周海珠，田慧峰.建筑熱橋研究現(xiàn)狀與展望[J].建筑科學(xué)，2010，(02)：128-133.

[5] 彭琛，燕達(dá)，周欣.建筑氣密性對(duì)供暖耗能的影響[J].暖通空調(diào)，2010，(09)：107-111.

Discussion on six elements of passive energy-saving building

YANG Guang

(School of Energy and Architectural Engineering, Harbin University of Commerce, Harbin 150028, China)

This article simply introduces the concept and characteristics of passive building, sums up the six elements of passive energy-saving building, which provides some useful ideas for the development of passive construction of China.

Passive building; Energy saving; Energy consumption

2016-11-26

楊光(1975-)，女，碩士研究生，講師。

TU201.5

A

1674-8646(2017)04-0084-02