被動式超低能耗建筑設計理論及實踐研究

郭娟

（貴州城市職業學院，貴陽550000）

1 引言

由于很多自然資源不可再生，所以近年來人們對于自然資源的利用，開始越來越重視，根據可持續發展的需求如何降低能耗已經成為全世界普遍關注的一個問題，在20世紀中期以前，建筑行業的相關能耗一直居高不下，隨著空調、冰箱等電器的使用，導致建筑行業的能耗不斷增大，自20世紀90年代以來，以德國為首，部分歐美國家通過改革建筑工藝，使得建筑能耗有效降低，這使被動式超低能耗建筑，作為一種新生的建筑事務，受到了各國相關建筑人員的重視。

2 被動式超低能耗建筑的基本概念

被動式超低能耗建筑是根據建筑本身的能耗來說的，這種定義是指建造節能的建筑物，因此也被稱為被動式建筑及建筑等，最重要的特點就是可以降低能耗，將室內調節到合理的溫度，從而降低空調等高能耗電器的使用頻率，區別于傳統建筑的是被動式建筑，不需要進行主動加熱，它可以收集太陽，人體和家電所產生的熱量，通過熱回收裝置，使得室溫能夠保持到一個比較舒適的溫度，而非依靠主動熱源的供給，有效地降低了熱源能耗。

3 被動式超低能耗建筑的出現以及發展狀況

被動式超低能耗建筑，這一理論最初是由瑞典隆德大學的亞當森教授和德國被動式房屋建筑研究所的菲斯特博士提出來的，在20世紀80年代后期，在德國的黑森州和相關部門的支持下，學者們對這一理論進行了深入研究，并且取得了較好的成果，所以關于被動式房屋的最初設計和相關概念基本被確定。[1]德國對被動式建筑的相關研究一直處于領先地位，德國的達姆施塔特第一批被動房屋建成時，通過對這批房屋的觀察和研究，學者們掌握了第一手的寶貴資料，直到20世紀90年代后期，這個地區的房屋建筑才擴大了生產規模，通過利用已有的知識經驗，建成了更多的更加規范的被動式的房屋，同時把這種成熟的技術向全世界推廣，使得德國其他地區和世界各國的被動式房屋建設取得了很大的進展，早年德國的科學家和建筑師，對零能耗被動式建筑也進行過研究，這種房屋的存在也是極有可能的，但是造價很高，對技術的要求十分苛刻，所以沒有進行進一步的實踐性研究，到了2010年，德國境內被動式房屋的建筑超過了13000座，達到全世界被動式房屋總數的30%，涵蓋住房、辦公樓、商城等多個方面。

4 被動式超低能耗建筑應用于生活中的意義

4.1 降低能耗

從根本上來說，使用被動式建筑的意義就是降低能耗來達到節約能源，所以有利于推進社會的可持續發展，綜合目前的研究與傳統建筑相比，德國的被動式建筑能夠有效降低50%到70%的能耗，英國法國等地也接近于50%，我國的被動式建筑總體來說數量較少，多數是用于實驗的建筑，能耗的降低水平也能達到50%，有些地區的建筑甚至能夠達到80%以上的水平，這意味著如果被動式建筑技術的發展成熟，將會得到廣泛的應用，有大量的能源被節省下來，能夠有效地進行可持續發展社會的建設。

4.2 在全世界范圍內推行可持續發展

當前自然環境和社會環境的矛盾不斷突出，可持續發展是為了全人類的共同發展而設立的目標，基于自然資源和能源的不可再生性，需要對能源進行合理利用，降低能耗是實現能源和資源合理利用的重要方式，在被動式房屋建設的過程當中，相關技術的應用能夠有效降低能耗和損耗。[2]廣泛的推行被動式房屋建筑技術，有利于在全世界范圍內進行可持續發展社會的建設，維護人類共同的發展空間。

5 被動式超低能耗建筑的設計理論思想

5.1 以舒適性為主

建筑的最終目的是為人類服務，所以它的設計理念和設計方案必須滿足人類的需求，如果不能夠以生活為前提，那么可以說這個建筑是失敗的，所以在建筑的過程當中必須重視建筑的舒適性，目前被動式建筑普遍具備傳統建筑的優勢，建筑本身的活動條件和舒適性甚至優于傳統的普通建筑，這也是對被動式建筑的基本要求，綜合分析我國的實際發展狀況，我國長江以南地區沒有供暖設備，這種建設的最初目的是因為我國長江以南地區的氣候條件比較溫和，可以不設置集中的供暖來保證地區的能源消耗降低，但是在冬季一些惡劣的天氣條件，使得傳統房屋的建筑保暖能力不能夠滿足人們的保暖需求，在這種情況下，如果能夠推行被動式建筑，那么將有利于整個地區采暖水平的提升，被動式建筑維持著適宜人類生活的室內溫度，可以通過收集太陽能、家電熱能等手段，適合我國長江以南地區的人民生活。

5.2 最大程度的降低能耗

被動式房屋設計的初衷就是降低能耗，所以綜合分析現有的技術發展，一般的被動式房屋的能耗降低，只能相當于傳統房屋的50%，而英國和德國這些發達國家的新型被動式房屋建筑的能耗降低，可達到80%～90%，雖然這些高端的新興技術沒有進行全面推廣，但是可以預見的是，在未來進一步發展的過程中節能降耗是被動式房屋的發展趨勢，這也是房屋建筑設計的核心理念。

5.3 因地制宜地做出調整

被動式超低能耗建筑是低能耗建筑的總稱，但并不適用于世界各個地方，在寒冷地區和溫暖地區維持溫度基本不變，但是實際的操作過程當中，很多技術都要針對當前的氣候和溫度環境來進行調整，根據當地的氣候條件，房屋建筑結構的材料用量有時候會進行調整，同時，不同地區的墻體厚度也有所不同，在炎熱的地區，更關心的是房屋制冷的方法，而在寒冷的地區，則關注到了墻體的厚度和保溫層的厚度，所以被動式房屋的設計都需要根據當地的氣候條件來進行不同的調整[3]。

6 被動式超低能耗建筑的實踐

6.1 我國部分地區被動式建筑的時間發展狀況

由于我國城鎮化速度不斷加快，中西部地區的建筑得到了快速發展，隨著被動式建筑技術的不斷發展，在我國的陜西、寧夏和四川等地，已經設計和建造了一部分結構安全成本較低的被動式建筑，這使得西部地區較為惡劣的自然環境能夠更加保障人民群眾的生產生活，同時又能夠節約建筑能源，在實踐當中這種建筑的能耗指標明顯低于普通建筑，十分有利于被動式建筑的推廣與實踐[3]。

6.2 歐洲等其他地域被動式建筑結構的實踐發展情況

歐洲被動房屋的建設有著眾多的實踐經驗，但是這些應用只適合中歐地區，特別是保溫，遮陽和窗戶這些節點的設計，在不同的地區是不能夠進行直接復制的，每個地區都有自己的建筑傳統和建筑特點，所以要根據當地的實際氣候發展狀況進行建筑，在斯德哥摩爾180km的卡爾斯伯格，瑞典相關部門地區建造了一批被動式房屋，他用PHPP軟件進行綜合性控制，這些居民在被動式房屋當中，生活得十分舒適。

總之，被動式超低能耗建筑是建筑行業發展的重要產物，具有舒適性和低能耗的突出特點，對于實現社會的可持續發展具有很大意義，所以需要從生活建筑著手，加強低能耗建筑的工作研究，為社會的可持續發展提供更多的新的思路。