關于寒冷地區學校建筑被動式節能設計的探析

吳岳

（天津華匯工程建筑設計有限公司 天津 300000）

被動式節能建筑主要是通過對建筑的規劃布局、單體設計、色彩選擇、形體結構等進行合理規劃設計，充分利用建筑周圍的自然資源，為居住者提供舒適環境的一種建筑。

1 被動式節能建筑的主要特征

①被動式節能建筑基于特定的自然環境和地理環境，其將建筑本身看作一種動態因素，需要充分考慮其與周邊環境的融合和反應。②被動式節能建筑的終極目標是“低能耗、零能耗、負能耗”，設計者希望通過利用被動式節能技術降低周圍環境對自身的影響，甚至在一定程度上能夠充分利用周圍的環境實現自身能耗的彌補。③被動式節能建筑的建材和能耗大多采用可再生資源，既能實現生態的可持續發展，也能節約成本，避免過度裝飾和經濟上的浪費。

2 被動式節能建筑的主要作用

①減少能耗的作用。建筑工程建設需要消耗大量的水泥、磚、混泥土等建筑材料，建筑使用過程中的暖氣、空調、冰箱、電視等還需要消耗大量能源。被動式節能建筑設計理念的出現，改變了傳統建筑設計模式，因地制宜，結合建筑當地氣候環境，充分利用太陽能、地熱能等可再生資源，趨利避害，減少化石能源的使用。②提高環境效益的作用。被動式節能建筑通過科學設計，采用環保材料，充分利用自然環境優勢，能有效改善建筑內部溫度、濕度、采光、空氣循環等微環境，能提高建筑的舒適性，具有提高生活品質、降低疾病概率的作用。此外，還能最大限度地減少對化石能源的使用，減少有害氣體、煙塵的排放，改善空氣的質量，從而實現建筑低碳化。

3 寒冷地區學校建筑被動式節能設計要點的分析

3.1 科學選址及合理布局要點分析

①科學選址。寒冷地區學校建筑選址需要充分考慮建筑與周邊環境的關系。建筑風環境是影響室內人體舒適性的主要因素之一，同時與建筑節能降耗直接相關。學校西北方向最好能有天然的山坡或者茂盛林木作為抵風御寒的屏障，東南方向最好能有天然水體或者人工水體，不僅可以保障校園內空氣的濕潤，同時也能避免校園溫度的驟降，有利于為學生營造舒適的校園環境；②合理布局教學樓、宿舍、辦公樓等建筑，因為只有適當的間距才能保證所有建筑都獲得太陽輻射，增加室內的溫度；③寒冷地區的學校建筑要確定合理的朝向，相關研究資料已表明，寒冷地區建筑的最佳方位是正南東西偏向10°以內，為了獲得足夠的光照，建筑物也要盡量選擇平坦、無遮擋物的向陽基地；④在學校的走道兩側開設高窗，實現空氣的流動，促進校舍內的自然通風。

3.2 嚴格學校建筑的體型設計及功能應用

寒冷地區的學校建筑形態將會直接影響到校舍的性能。①校舍的體形系數要盡量減少，這樣才能降低熱量的損失，保持室內的溫度。②開窗的位置和面積要進行嚴格控制，由于受氣候的影響，寒冷地區的冷空氣主要來自于西北和東北方向，因此在控制整體開窗面積的前提下，盡可能將南向開窗面積擴大，減少東、北、西三向的開窗面積。③學校屋頂建筑上，要形態規整，減少北側屋頂面積，增加南側屋頂面積，保證校舍能獲的足夠的太陽輻射熱能。

3.3 強化學校建筑的圍護結構設計要點分析

①屋頂節能設計。將被動式節能技術應用于寒冷地區的就要在設計和構造過程中充分利用周圍的自然資源，實現用與防的平衡。在校舍屋頂建筑上，要注重其保溫性能，并考慮到防止內部結露和屋頂承重等因素。②墻體節能設計。寒冷地區學校的墻體設計既要注重保溫性，也要注重保密性。用于墻體的所有材料都必須具有良好的保溫性能，如苯板、金屬夾芯板、聚碳酸醞及酚醛等。針對校舍本身的縫隙，則需要做好特殊部位加強處理，避免熱橋的出現。③幕墻節能設計。幕墻是現代學校建筑中重要性組成的部分，也是熱量散失非常大的部分，將被動式節能技術引入校舍幕墻設計和施工當中，就要控制幕墻的遮陽系數和傳熱系數，盡量采用多層幕墻以實現對幕墻熱量散失的有效控制。④門窗節能設計。校舍的門窗是室內與室外進行直接熱量交換的關鍵部位，如果采取的門窗設計方案不正確或者材料保暖性能不足，則會導致室內熱量源源不斷地流向室外，造成熱量的損耗。

4 結束語

綜上所述，隨著低碳環保概念的不斷深入，人們對于環境能源的重視度逐步提高，建筑能耗問題日益受到人們關注就寒冷地區的學校而言，被動式節能技術遠比主動式節能技術更能滿足生態節能的要求及學校師生的需求，因此對寒冷地區學校建筑被動式節能設計進行分析具有重要意義。

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