基于被動式節能理念的建筑設計應考慮的因素

(沈陽建筑大學 遼寧 沈陽 110168)

隨著我國經濟的發展，工業化水平的提高，與其他工業化國家一樣，我國的環境污染問題是與工業化相伴而生的。五十年代前，我國的工業化剛剛起步，工業基礎薄弱。環境污染問題尚不突出，但生態惡化問題經歷數千年的累積，已經積重難返。五十年代后，隨著工業化的大規模展開，重工業的迅猛發展，環境污染問題初見端倪。到了上個世紀七十年代，人們開始逐漸認識到工業的飛速發展給環境帶來了各種各樣的問題。我國雖然資源豐富，但我國人口眾多，資源的人均占有量少，并且隨著經濟的發展，人們對于居住舒適度要求的增加，使得空調的使用越來越普遍，使得資源的消耗量增加，人均資源占有量減少。因此，在建筑設計中，節能設計是我們應該重點考慮的設計因素，其中，被動式建筑設計是節能設計中的一個重要方面，“被動式建筑設計是指在規劃建筑方案設計過程中，根據建設基地區域氣候特征，遵循建筑環境控制技術基本原理，綜合建筑功能要求和形態設計等需要，合理組織和處理各建筑元素，使建筑物不需依賴空調設備而本身具有較強的氣候適應和調節能力，創造出有助于促進人們身心健康的良好建筑內外環境”[1]本文將對節能設計中的被動式節能進行簡單的列舉與總結。

一、地域性對被動式建筑設計的影響

(一)環境因素

環境因素可以分為氣候、場地風環境及場地地形環境三方面。首先是關于氣候，我國土地廣闊，南北緯度跨度達近五十度，東西經度跨度達六十多度，因此我國不同地區氣候差異較大，對于不同的氣候地區，其被動式建筑設計的方法也不同。綜合來看，我國的氣候大致可以分為五種類型，即嚴寒地區、寒冷地區、夏熱冬冷地區、夏熱冬暖地區、溫和地區。對于嚴寒地區與寒冷地區，要重點考慮保證冬季的保溫，減小建筑的體型系數，在保證室內采光的情況下盡量降低窗墻比；對于夏熱冬冷地區，要重點考慮夏季的隔熱問題以及冬季的保溫問題，建筑的體型系數不宜過小，適當增加窗戶的面積，設置遮陽板并考慮室內的自然通風；對于夏熱冬暖地區，要重點考慮太陽的輻射問題，外墻面盡量采用淺色飾面，屋頂要考慮隔熱，同時設置遮陽板；對于溫和地區，墻體及屋頂等圍護結構要采用蓄熱性能材料，同時也要設置遮陽板。其次是關于場地風環境，風環境是建筑室外環境的重要因素，良好的風環境可以提高場地的舒適性，同時也為單體被動式建筑設計減輕負擔。場地風環境設計重點從兩個方面進行考慮。一方面，“冬季防風設計：利用建筑阻隔冷風，即通過適當布置建筑物來降低風速；設置風障；避開不利風向，主要開口部位和街道避開冬季主導風向”[2]。另一方面，“夏季或過渡季通風設計：建筑主立面宜以一定的夾角迎向過渡季和夏季的主導風，建筑面寬不宜過大；建筑間距應適當避開前面建筑的漩渦區；為了促進通風，建筑布局應盡量采用行列式和自由式”[2]最后是關于場地地形環境，場地按地形來分共分為兩種，一種是平地，另一種是坡地，平地設計較為簡單，“對于坡度較大的地形要盡量保護地表原有的地形和植被，盡量采用少接地的被動式建筑設計；合理設計建筑形體達到與地段整體環境的和諧”[3]對于不同的地形，要采取不同的被動式規劃設計，這樣既減少了在施工前期平整場地的麻煩，降低成本，同時又能使建筑與環境更好的結合，還能形成新穎的建筑造型，例如賴特的流水別墅。

(二)文化因素

文化因素包括歷史、風俗習慣及凝聚地方特色的事物這三方面。歷史是指當地出現的歷史事件、遺留的歷史事物等，例如我國的古建筑中的寺廟、佛寺、佛塔等。風俗習慣指的是該地區內，人們的生活習慣，即在特定社會文化區域內歷代人們共同遵守的行為模式。凝聚地方特色的事物指的是能代表地區精神或者該地區特產的事物等。這三項因素將會控制著建筑設計中的多個方面，如建筑的朝向、平面的形式、建筑使用的材料等。所以在建筑設計的過程當中，建筑師應該注意考慮當地的文化，設計出合理、符合當地特色的被動式建筑。

(三)技術因素

技術因素主要包括結構、材料及細部設計這三方面。結構是建筑能夠建成的重要因素，結構直接影響著建筑的空間形式、建筑形態、屋頂形式以及建筑的造價等。材料既是建筑表現的重要方面，又關系著建筑的保溫隔熱、建筑的采光以及建筑的遮陽等，建筑師在選擇建筑材料時，要結合當地的氣候特點，盡量選擇當地的材料，例如我國西北部地區的窯洞，巧妙的利用當地的黃土材料，使室內環境保持冬暖夏涼的特點，既保證了室內的舒適度，又減少了能源的消耗，節約了環境，同時還降低了建筑的造價。

二、建筑設計中應為被動式節能設計考慮的因素

(一)總體環境布局

在建筑的總體布局上，考慮建筑朝向的同時也應考慮太陽的角度的變化。在西方國家曾經出現過可以旋轉的建筑，即采用向日葵始終朝向太陽的仿生原理，建筑也會隨著太陽的旋轉而不斷調整角度，進而最大限度的接收太陽能來進行太陽能發電，而且這幢建筑追蹤太陽所消耗的電力僅為太陽能發電的1%。

(二)建筑空間

在進行建筑設計時，要考慮季節、氣候等的變化，盡可能的利用自然界中的風能、光能，從而減少建筑中的人工照明及通風，減少能源的消耗。

(三)建筑的維護結構

建筑的維護結構即建筑的墻體、門窗以及屋頂。對于建筑的墻體，盡量采用空心墻體，即在墻體中形成空氣層，由于空氣的導熱系數較小，這樣既減少了室內外熱量的傳遞，起到很好的阻隔作用，同時又減少了建筑用料，降低了造價。對于建筑的門窗，是整棟建筑內熱量損失最大的部位，隨著建筑技術的發展，現在已經出現并普及了雙層玻璃、low-e玻璃等，對于減少熱量傳遞、提高室內的舒適程度起到了很大的作用。在我國南部地區，建筑設計時在門窗部位要考慮遮陽板的設置。

在我國，隨著生活水平的不斷提高，建筑的能量消耗的在不斷增加，在我國環境惡化、資源緊缺的情況下，被動式建筑是減少建筑能耗的重要方法，在減少建筑耗能的情況下，提高人們生活環境的舒適程度。

【參考文獻】

[1]夏偉.基于被動式設計策略的氣候分區研究[D].北京：清華大學，2008：38

[2]張小玲.我國被動式房屋發展現狀[J].建設科技，2015(15):16-27

[3]宋曄皓，王嘉亮，朱寧.中國本土綠色建筑被動式設計策略思考[J].建筑學報，2013(07):94-99