探析住宅建筑被動式節能設計策略

文/閆思群 海南富力海洋歡樂世界開發有限公司 海南黎安 572400

高子淇 大連城建設計研究院有限公司 遼寧大連 116000

建筑節能是當前社會關注的焦點問題之一，也是建筑業發展的必要要求。在建筑設計中，應通過合理的布局、體量設計、綠化與圍護結結構設計，實現被動式節能目標，使建筑在不額外使用電氣設備的情況下，達到最高的設計水平。與此同時，為彌補被動式節能在某些方面的不足，可以適當引入主動式節能，并加大太陽能等新能源的開發和利用力度，從而進一步提高建筑的節能水平。

1、被動式節能含義

在住宅建筑當中采用被動節能技術，其是指在具體設計當中技術工作人員根據某地區地理環境和其它相關因素，來研究出應用于住宅建筑的節能技術。它具體是指對房屋建筑的規劃在設計、改建和使用方面采取節能標準，采用新型的節能技術和材料提高建筑的保溫，供暖和制冷制熱的效率，提高建筑內部的工作效率和管理，積極應用可再生資源在保證室內環境質量下，減少內外熱環境的交換，減少室內制冷熱設備的應用產生的能量損耗。被動節能方式主要包括在照射和空調的節能方式方面等，在節能中要保證建筑的舒適性和保護生活環境。他可以解決目前能源的緊缺問題，增加資源利用率。所以建筑的被動節能方式與人民生活息息相關。這樣的節能設計在工程開始之前是和主動節能方式進行對比的，是相對于主動方式技術而言的一項根據周圍環境溫度變化而采取的被動節能方式。

2、住宅建筑被動式節能設計策略

2.1 建筑地質氣候特征

在住宅建筑選址過程中，應該對建筑地質氣候特征進行充分考慮，具體來說，和建筑能耗直接相關的因素主要有植被、通風、水體、日照等方面。①在充分考慮日照條件的前提下，對吸收太陽光的問題進行分析，盡量選擇仰角比較小的位置進行設計；②不僅要充分考慮日照條件，同時還要對建筑周圍通風環境進行充分考慮。

2.2 建筑綠化設計

被動式節能設計在建筑綠化設計中主要體現為墻體綠化，通常這種空間綠化形式將垂直立面綠化作為主要載體，雖然這種綠化形式的占地面積比較小，但是其生態效能卻非常大，可以有效降低建筑能耗。可以利用墻面嵌入器在墻面盛裝植物，或者種植一些藤蔓植物等，這都是比較常見的墻面綠化形式。但是實際工作中應該注意的問題很多，例如植物的選擇，應該選擇夏季長葉冬季落葉的，選擇枝葉繁密的，頁面較寬大的，可以將其吸熱能力充分發揮出來。此外，注意植物與墻體之間應保持一定距離，這樣可以保證空間的暢通，還可以在屋頂進行綠化設計等等。

2.3 建筑布局設計

建筑布局設計中需要對日照、風環境進行充分考慮，首先，應該按照建筑實際可以接受到日照的間距展開設計，這樣建筑可以獲得足夠的日照。相關要求顯示，東北地區建筑設計應該按照其城市維度進行合理布局，一般情況下冬至日時太陽高度位于最低值，這時應該保證超過2h 的日照時數。日照主要受到建筑高度、太陽高度角的影響，因此確定日照間距的時候，應該結合相關規定適當調整建筑物高度，如果大城市中住宅建筑周圍存在較多的建筑，其日照高度又是固定的，因此只需要對建筑高度進行計算即可得到合理的設計。對于相對偏遠的地區，住宅建筑周圍的建筑數量較少，日照高度會增大，因此在建筑設計中所采用的坡屋頂設計都是比較合理的。從自然風的角度來考慮，需要對上風向、下風向的影響進行主要考慮，為了保證建筑的受風更加均勻，應利用自由式住宅布局，保證夏季建筑的通風性和冬季建筑的防風性能發揮，這樣就可以有效減少建筑能源消耗。

2.4 建筑單體被動式節能設計

2.4.1 嚴格控制體形系數

建筑形體對采暖能耗產生了巨大影響，因此合理控制建筑體型系數，就可以實現對建筑采暖能耗的控制。從實際情況來看，每增加1%體形系數，建筑熱能耗指標將會增加2.5%，從寒冷地區建筑節能設計上來看，相關標準也針對建筑體形系數做出了非常明確的規定。因此，在住宅建筑單體設計中，將被動式節能設計引入其中以后，需要對建筑體形系數進行嚴格控制。

2.4.2 注意戶型設計問題

在被動式節能設計過程中應該充分注意戶型設計問題：①應該結合不同房間熱環境的需求量展開居住空間設計，例如住宅建筑中臥室是主要居住的空間，那么將其作為第一活動空間，從采光得熱和太陽輻射的角度上來看，應該對臥室進行主要房間設置。②為了使住宅建筑獲得最好的自然通風效果，應該從戶型平面布局上減少氣流迂回的路線，保證進出風口對位，為了達到這種效果，應該將活動門設置在臥室的等位置上，這樣在夏季就可以形成風道，同時冬季也可以減少熱量的損失。③在單體被動式節能設計過程中，還要對圍護結構設計的相關問題進行充分考慮。

2.4.3 考慮圍護結構設計問題

在單體被動式節能設計過程中，還應該對圍護結構問題進行充分考慮：①在選擇保溫體系主要有墻內保溫和外墻保溫兩種保溫方法，小城鎮中由于受到經濟發展等因素的影響，可以選擇投資成本及運行維護成本均比較低的外墻內保溫體系進行選擇。由于建筑高度不會對外墻外保溫技術產生影響，所以這種保溫形式通常會在高層建筑中應用。②在建筑門窗設計過程中，應該對室內采光、自然通風獲得等因素進行綜合考慮，從實際情況上來看，一些比較寒冷的地區其窗耗熱量在建筑總能耗的50%以上，因此可以利用圍護結構來提升窗的保溫性，同時減少其熱損耗。

2.5 被動式太陽能采暖設計

實際上被動式太陽能采暖設計就是利用對建筑朝向的合理規劃以及對內部空間的巧妙處理，在冬季獲得太陽能實現采暖，在這種設計理念的影響下，建筑中一部分應起到集散熱氣的作用，從間接上對太陽能進行利用。但是這種設計理念和地域環境直接相關，小城鎮通常可以使這種要求得到滿足。從當前的實際情況來看，“直接受益式”通常體現為比較簡單的采暖系統，當前已經得到了廣泛應用，這種設計理念下房間起到了集熱器、儲熱器的作用，太陽光會從建筑南側的窗戶進入到室內，由建筑墻體將熱量吸收并存儲，將這些熱量用在室內空氣供熱、圍護結構熱交換及墻體存儲等方面。

綜上所述，在住宅建筑被動式節能設計中，需要充分考慮地質條件及氣候特點，全面考慮建筑的風向、日照、布局等方面，充分做好每一部分的設計，從而達到降低住宅建筑能源消耗的目的。