被動式低能耗建筑設計研究

郭瑞鑫+田辰月

【摘 要】隨著全球環境的逐步惡化，在建筑行業中綠色建筑的理念正逐步受到人們越來越多的重視，除了環保和節能的優點之外，人們更加青睞其可持續發展的建筑理念，作為被動式低能耗甚至零能耗的建筑，它更注重建筑對社會發展、自然環境和經濟發展的協調，它不再像其他建筑注重短期效應，而是具有前瞻性和長期性。因此，建立和完善可持續建筑評估體系已成為世界建筑業的發展趨勢，至今全世界已有30 多個國家和地區使用了可持續建筑評估體系。但在整個評估體系中，被動式低能耗設計的建筑所占比例較小或被忽略，因此對被動式低能耗建筑設計的策略及其評估方法進行深入研究尤為重要。

【關鍵詞】建筑節能；被動式低能耗建筑；設計；評估

Passive Low Energy Architecture Design Research

Gui Rui-xin，Tian Chen-yue

（Zibo City， Shandong Province Architectural Design and Research Institute Zibo Shandong 255000）

【Abstract】With the gradual deterioration of the global environment， the concept of green building in the construction industry is gradually receiving more and more attention. Apart from the advantages of environmental protection and energy conservation， people are increasingly favoring the concept of sustainable development as a passive low energy Consuming even zero-energy buildings， it pays more attention to the coordination of architecture with social development， the natural environment and economic development. Instead of focusing on short-term effects of other buildings， it is forward-looking and long-term. Therefore， the establishment and improvement of sustainable building assessment system has become the development trend of the world's construction industry. So far， more than 30 countries and regions in the world have used the sustainable building assessment system. However， the proportion of passive low-energy-consumption buildings in the whole assessment system is relatively small or neglected， so it is particularly important to conduct an in-depth study on the strategies and assessment methods of passive low-energy buildings.

【Key words】Building energy efficiency；Passive low energy buildings；Design； Assessment

1. 被動式低能耗建筑設計概述

1.1 設計理念的提出。

（1）被動式低能耗建筑設計是20 多年前由美國建筑師巴魯克·吉沃尼最早提出。這種設計方法對建筑設計和原材料的要求都比較高，其最終目的是盡可能減少能源消耗，并與建筑周圍的氣候因素、建筑設計及結構特點相呼應。

（2）被動式低能耗建筑設計通過最大限度地利用太陽能等自然能源，為建筑的使用者提供較為舒適的居住和工作環境，它倡導的是綠色環保、節能減排的新能源建筑理念，不用或少用采暖和制冷的傳統建筑設備系統，符合時代發展的潮流。廣義的被動式低能耗設計涵蓋的內容較多，本文主要研究的是建筑過程中的被動式低能耗設計。它主要針對建筑設計本身而言，需要考慮日照、熱工性能、建筑通風等方面，以體現其有機結合的設計方法。

1.2 設計特點。

被動式低能耗建筑設計不受地區氣候影響，是當今世界上較為先進的節能建筑類型，因此也被稱為低能耗建筑或零能耗建筑。其特點是： 能耗低，是普通建筑的10% 左右； 其低能耗技術主要通過高隔熱、隔聲、密封性強的建筑外墻，并充分利用太陽能等自然資源、地源等可再生能源實行被動采暖和制冷； 與普通建筑相比，經過被動式低能耗設計的建筑可節能90% 左右，這將成為未來節能減排的重要途徑。

2. 被動式低能耗建筑設計的評估路徑

在傳統評估體系中，傾向于建筑設備系統性能的評估，然而建筑設備系統對建筑的節能降耗效果甚微，而被動式低能耗建筑的設計較好地彌補了建筑設備系統的不足，達到了低能耗或零能耗，是可持續建筑發展的重要改進。

2.1 可持續建筑評估體系中的被動式低能耗設計。endprint

被動式低能耗設計的評估方法絕大部分以生物氣候學解釋為依據，這最早是由匈牙利建筑師維克多·歐爾焦伊提出的。其主要內容是： 被動式低能耗設計通過建筑設計壓縮室外溫度曲線波動范圍，其他部分則由建筑設備系統來調節，以達到人體感覺舒適的溫度范圍。如果片面強調建筑設備系統的作用，不對被動式低能耗設計有所考慮，只能通過消耗大量的能源把溫度調節到最佳適宜范圍，但是這種消耗與真正的可持續建筑標準相差甚遠，不利于客觀科學地評估建筑的可持續性。

2.2 被動式低能耗建筑設計評估方法。

2. 2.1 評估方法。

（1）被動式低能耗建筑設計的評估方法首先是把它和建筑設備系統性能區分評估，根據它們各自的貢獻來分配相應的分數。在世界建筑業能耗評估中，只有國家新加坡的被動式低能耗設計的分數比重多于建筑設備系統性能。這是因為新加坡的評估體系中區分了被動式低能耗建筑設計和建筑設備系統性能的做法，依據二者對建筑節能的貢獻多少進行重新分配，這樣計算的結果是被動式低能耗建筑的分數遠高于建筑設備系統性能的分數。圖2 為被動式低能耗設計和建筑設備性能所占比重。

（2）這種將建筑性能和系統性能分開進行相應分數分配的方法，適用于所有的可持續建筑評估體系。但是因地域和自然環境的差異，其被動式低能耗設計策略也會有所不同。每個國家和地區需根據自身實際情況和傳統習俗等進行相應調整，以使被動式低能耗設計與建筑節能相匹配，達到符合自己國家和地區的評估方式和比重。

2. 2.2 程序。

在對被動式低能耗設計的分數權衡之后，應再對各項指標逐一細化。如被動式低能耗建筑設計對于建筑布局、朝向等評估要以定性評價為主，再從熱工性能、視覺舒適、建筑通風等方面入手； 最后經過計算機模擬或者實際測量計算進行全面評估，最后得出一個符合各方面要求的標準。

3. 實例分析。

（1）室內溫度的評估方法。

對于室內環境來說，不同使用者對不同建筑設計策略的期望價值也不相同。例如在自然通風條件下，相同的建筑熱舒適范圍也會因季節和風速的不同有差異； 即使在相同氣候條件下，不同的使用者對舒適度的感受也不相同。當前對室內環境質量的評估指標采用的是美國工程師學會制定的標準。這個標準較為簡便易行，它是指在空調系統調節下來評判人們對室內溫度的舒適指數。但這種評估方法不適用于被動式低能耗建筑設計，因為它的測定前提是一個相對穩定的溫度環境，而被動式低能耗建筑突出的是低能耗或零能耗，其最終目的是達到使用者對室內熱環境的滿意，它會因不同的使用要求、氣候條件和時間范圍而給出相應的舒適范圍，所以被動式低能耗建筑中的熱環境舒適范圍應更具彈性。

（2）室內自然采光的評估。

對自然采光的評估分指標性評估和基于性能評估兩種方法。指標性評估結果會出現偏差，因為該指標評估相對簡單，沒有把建筑物周圍的環境與氣候條件考慮在內，同時也不能完全保證室內獲得充足的采光； 而基于性能的評估不但考慮房間和窗戶的面積，還要考慮房間形狀、玻璃類型和折射率、室內和室外的反射率以及氣候和外部的遮擋物等因素，通過對性能要求的嚴格測試進行評估。當前基于性能的采光評估模擬測試技術已趨于成熟，但由于大部分評估體系中給出的標準和要求都非常低，這些采光系數并不能科學地反映一個建筑室內空間是否都滿足采光要求。因此這一指標評估還需進一步改善和修正。

4. 結語

在世界建筑業飛速發展的今天，被動式低能耗設計已成為可持續建筑中不可或缺的重要因素，應對其進行重新審視與正確評價。通過被動式低能耗建筑設計的闡述，特別是對被動式低能耗即太陽能的應用實例，明確了在可持續建筑的評估中，把建筑設備系統性能和被動式低能耗設計區分開來，根據它們對節能的貢獻，在建筑能耗評估中給予相應比重的分數，有助于建筑的節能和可持續性； 通過室內熱環境和自然采光的評估實例，在基于建筑實際功能的基礎上，不但要考慮使用者的滿意程度，還要通過正確的程序進行測評，從而得出科學、客觀、準確的評估結果。endprint