淺議被動式節能建筑的發展及設計方式

陳小橋 魯麗娜

摘 要：被動式超低能耗建筑是中國建筑行業向低碳和綠色發展轉型的重要發展方向之一，其舒適性高、能耗低和使用壽命長越來越受到人們的青睞。本文被動式建筑的優勢，介紹了被動式建筑的發展歷程，介紹了被動式節能建筑的主要設計方式。

關鍵詞：建筑;節能建筑;被動式房屋;設計

隨著我國經濟發展，城市化進程速度的加快，能耗總量逐年上升，面對日益緊張的能源問題，節能降耗意識與實施可持續發展策略逐漸引起各國的重視。根據中國建筑節能協會在2015年發布的建筑能耗報告，建筑能耗8.57億tce，占中國能源消耗的20%左右。被動式房屋可在沒有采暖設施的條件下，為人們冬季提供溫暖的室內環境，因此可大大地降低房屋采暖制冷的能耗需求，從而實現建筑領域的節能減排，推動建筑節能發展。被動房不僅僅是建筑節能發展的必然趨勢，也是建筑發展的必然趨勢。因此，加強被動式建筑的研究及推廣具有重要意義。

一、被動式建筑的優勢

被動式房屋是將自然通風、自然采光、太陽能輻射和室內非供暖熱源得熱等各種被動式節能手段與建筑圍護結構高效節能技術相結合建造而成的低能耗建筑。傳統“主動”房屋以電、煤、氣等能源驅動暖氣或空調等提供熱或冷，且因未經特殊處理，會向屋外大量耗散，因此耗能嚴重。被動式的設計完全區別于我國現行的傳統的主動式人工環境控制方式，化主動為被動，不再主動消耗不可再生能源或二級能源對建筑物中的環境的舒適度進行維護，而是在建筑設計中利用巧妙的設計對建筑物內、外部的氣溫環境進行協調，促使外部環境主動維護建筑物內部的溫度、環境。這種建筑設計最大的特色是利用周邊的可再生能源對建筑物進行設計，如對太陽能、風能、水能等可再生能源的利用。利用太陽能進行采暖供熱，利用自然風能對建筑物進行通風。被動式房屋集“高舒適度、超低能耗、超微排放”為一體，成為現代建筑走進自然的代表，將是未來居住建筑的潮流。被動式房屋不僅適用于住宅，還適用于辦公建筑、學校、幼兒園、超市等。

二、被動式建筑的發展歷程

被動式房屋的概念由瑞典隆德大學阿達姆森教授于1980年代提出。1996年30多位歐洲著名建筑師通過了《歐洲憲章關于太陽能在建筑和城市規劃中應用》，對可再生能源的推廣應用達成共識，被動式太陽能建筑因此開始大規模在歐洲興起。同年，被動房研究中心在德國達姆施塔成立，隨后，第一個關于被動式房的認證評估標準也在德國產生。2009年12月18日歐盟決議要最大限度地利用建筑潛在的能源，自2020年起，所有新建建筑必須達到近零能耗建筑標準。

2015年，住房城鄉建設部頒布了《被動式超低能耗綠色建筑技術導則（居住建筑）》，以規范和引導“被動式建筑”的發展。2016年2月6日，國務院印發的《關于進一步加強城市規劃建設管理工作的若干意見》提出適用、經濟、綠色、美觀的八字方針，并要求發展被動式房屋等綠色節能建筑。這是國家層面文件首次明確倡導發展被動式建筑，為我國今后的城市規劃建設管理及建筑業發展指明了方向。2016年8月，住房城鄉建設部印發《住房城鄉建設事業“十三五”規劃綱要》，提出“發展綠色建筑、綠色建材，大力強化建筑節能”，明確要求“到2020年，城鎮新建建筑中綠色建筑推廣比例超過50%，綠色建材應用比例超過40%，新建建筑執行標準能效要求比‘十二五期末提高20%”。2017年住房和城鄉建設部頒布了《建筑節能與綠色建筑發展“十三五”專項規劃》，規劃要求積極開展近零能耗建筑建設示范，鼓勵開展零能耗建筑建設試點。在全國不同氣候區積極開展超低能耗建筑建設示范。到2020年，建設超低能耗、近零能耗建筑示范項目面積1000萬m2以上。一系列利好政策的出臺，都將“被動式建筑”的發展帶入了黃金時代。到目前為止，我國28個項目單位的40棟被動房示范建筑被列入住房和城鄉建設部科學技術項目計劃，總建筑面積40萬m2，建筑類型包括住宅、工業廠房、辦公樓、幼兒園、教學樓、紀念館、學生宿舍等。涉及到的省份包括河北、山東、遼寧、青海、黑龍江、福建、內蒙古、湖南和江蘇。

三、被動式節能設計的主要方式

被動式節能設計包括建筑物的整體布局，單體平面空間設計，以及細部構造節點的設計，還涉及到建筑的熱環境、光環境、風環境等。主要內容可以分為下面幾條：

建筑場地的選址：建筑的選址應根據建筑的功能要求，利用地形條件來接受或者屏蔽太陽輻射，也可以利用地形來滿足建筑冬季防風、夏季通風的要求和遠離大的噪聲源的要求。同時水體、地質條件植被、風向風速這些對微氣候都有影響，因此，這些因素在考慮建筑選址問題時必須重視的。

建筑群體布局的設計：在建筑進行群體布局的時候，要對場地太陽輻射和風環境條件進行分析，盡量通過調整建筑群體內各單體的位置及朝向來獲得良好的日照及通風條件，對于不可避免的情況，可以采用相應的設計措施，使場地內的太陽輻射和風速氣流狀況進行改善，從而保障建筑可以擁有良好的室內室外環境。

單體建筑的體形和朝向：建筑的體形應結合當地的日照和通風條件選擇合適的體形，并且根據建筑功能來進行布置，保證單體內每個主要使用功能房間都擁有舒適的室內環境。

室內自然通風設計：建筑內的門窗洞口和空間形式應該符合規范的設計要求，使室內可以實現自然通風的要求。室內自然采光設計：建筑須在滿足國家規范的基礎上，通過合理的設計手法使建筑物內部可以充分的利用自然采光盡可能的減少照明設備的使用。

遮陽設計：建筑可以利用一定的遮陽手段，來調節進入室內的太陽輻射量和光線，并幫助降低夏季的室內溫度，和減少室內炫光、照度不均勻的問題。

參考文獻：

[1]王肖丹. 建筑發展新趨勢—被動式建筑[J]. 科技信息， 2013（21）：176-176.

[2]住宅建筑被動式節能設計研究[D]. 太原理工大學， 2013.

作者簡介：陳小橋（1984-）男，湖北安陸人，工程師，從事建筑工程設計與管理工作。