探析住宅建筑被動式節(jié)能設(shè)計(jì)策略

閆思群

【摘要】目前，被動式建筑正在被大家所熟知，被動式建筑的新建、改建的示范性項(xiàng)目在我國部分地區(qū)開始得到實(shí)踐，但是其進(jìn)一步推廣和發(fā)展還需要一個過程，隨著高性能建筑材料的研發(fā)，被動式建筑的增量成本將進(jìn)一步減小，增量收益將更加明顯。本文探討了住宅建筑被動式節(jié)能設(shè)計(jì)策略。

【關(guān)鍵詞】住宅建筑；被動式；節(jié)能設(shè)計(jì)；策略

建筑節(jié)能是當(dāng)前社會關(guān)注的焦點(diǎn)問題之一，也是建筑業(yè)發(fā)展的必要要求。在建筑設(shè)計(jì)中，應(yīng)通過合理的布局、體量設(shè)計(jì)、綠化與圍護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)被動式節(jié)能目標(biāo)，使建筑在不額外使用電氣設(shè)備的情況下，達(dá)到最高的設(shè)計(jì)水平。與此同時(shí)，為彌補(bǔ)被動式節(jié)能在某些方面的不足，可以適當(dāng)引入主動式節(jié)能，并加大太陽能等新能源的開發(fā)和利用力度，從而進(jìn)一步提高建筑的節(jié)能水平。

1、被動式節(jié)能含義

在住宅建筑當(dāng)中采用被動節(jié)能技術(shù)，其是指在具體設(shè)計(jì)當(dāng)中技術(shù)工作人員根據(jù)某地區(qū)地理環(huán)境和其它相關(guān)因素，來研究出應(yīng)用于住宅建筑的節(jié)能技術(shù)。它具體是指對房屋建筑的規(guī)劃在設(shè)計(jì)、改建和使用方面采取節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，采用新型的節(jié)能技術(shù)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(nèi)部的工作效率和管理，積極應(yīng)用可再生資源在保證室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量下，減少內(nèi)外熱環(huán)境的交換，減少室內(nèi)制冷熱設(shè)備的應(yīng)用產(chǎn)生的能量損耗。被動節(jié)能方式主要包括在照射和空調(diào)的節(jié)能方式方面等，在節(jié)能中要保證建筑的舒適性和保護(hù)生活環(huán)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(jié)能方式與人民生活息息相關(guān)。這樣的節(jié)能設(shè)計(jì)在工程開始之前是和主動節(jié)能方式進(jìn)行對比的，是相對于主動方式技術(shù)而言的一項(xiàng)根據(jù)周圍環(huán)境溫度變化而采取的被動節(jié)能方式。

2、住宅建筑被動式節(jié)能設(shè)計(jì)策略

2.1 建筑地質(zhì)氣候特征

在住宅建筑選址過程中，應(yīng)該對建筑地質(zhì)氣候特征進(jìn)行充分考慮，具體來說，和建筑能耗直接相關(guān)的因素主要有植被、通風(fēng)、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(jìn)行分析，盡量選擇仰角比較小的位置進(jìn)行設(shè)計(jì)；②不僅要充分考慮日照條件，同時(shí)還要對建筑周圍通風(fēng)環(huán)境進(jìn)行充分考慮。

2.2 建筑綠化設(shè)計(jì)

被動式節(jié)能設(shè)計(jì)在建筑綠化設(shè)計(jì)中主要體現(xiàn)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(tài)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(shí)際工作中應(yīng)該注意的問題很多，例如植物的選擇，應(yīng)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(fā)揮出來。此外，注意植物與墻體之間應(yīng)保持一定距離，這樣可以保證空間的暢通，還可以在屋頂進(jìn)行綠化設(shè)計(jì)等等。

2.3 建筑布局設(shè)計(jì)

建筑布局設(shè)計(jì)中需要對日照、風(fēng)環(huán)境進(jìn)行充分考慮，首先，應(yīng)該按照建筑實(shí)際可以接受到日照的間距展開設(shè)計(jì)，這樣建筑可以獲得足夠的日照。相關(guān)要求顯示，東北地區(qū)建筑設(shè)計(jì)應(yīng)該按照其城市維度進(jìn)行合理布局，一般情況下冬至日時(shí)太陽高度位于最低值，這時(shí)應(yīng)該保證超過2h 的日照時(shí)數(shù)。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(shí)候，應(yīng)該結(jié)合相關(guān)規(guī)定適當(dāng)調(diào)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(jìn)行計(jì)算即可得到合理的設(shè)計(jì)。對于相對偏遠(yuǎn)的地區(qū)，住宅建筑周圍的建筑數(shù)量較少，日照高度會增大，因此在建筑設(shè)計(jì)中所采用的坡屋頂設(shè)計(jì)都是比較合理的。從自然風(fēng)的角度來考慮，需要對上風(fēng)向、下風(fēng)向的影響進(jìn)行主要考慮，為了保證建筑的受風(fēng)更加均勻，應(yīng)利用自由式住宅布局，保證夏季建筑的通風(fēng)性和冬季建筑的防風(fēng)性能發(fā)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(jié)能設(shè)計(jì)

2.4.1 嚴(yán)格控制體形系數(shù)

建筑形體對采暖能耗產(chǎn)生了巨大影響，因此合理控制建筑體型系數(shù)，就可以實(shí)現(xiàn)對建筑采暖能耗的控制。從實(shí)際情況來看，每增加1%體形系數(shù)，建筑熱能耗指標(biāo)將會增加2.5%，從寒冷地區(qū)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)上來看，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)也針對建筑體形系數(shù)做出了非常明確的規(guī)定。因此，在住宅建筑單體設(shè)計(jì)中，將被動式節(jié)能設(shè)計(jì)引入其中以后，需要對建筑體形系數(shù)進(jìn)行嚴(yán)格控制。

2.4.2 注意戶型設(shè)計(jì)問題

在被動式節(jié)能設(shè)計(jì)過程中應(yīng)該充分注意戶型設(shè)計(jì)問題：①應(yīng)該結(jié)合不同房間熱環(huán)境的需求量展開居住空間設(shè)計(jì)，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(yīng)該對臥室進(jìn)行主要房間設(shè)置。②為了使住宅建筑獲得最好的自然通風(fēng)效果，應(yīng)該從戶型平面布局上減少氣流迂回的路線，保證進(jìn)出風(fēng)口對位，為了達(dá)到這種效果，應(yīng)該將活動門設(shè)置在臥室的等位置上，這樣在夏季就可以形成風(fēng)道，同時(shí)冬季也可以減少熱量的損失。③在單體被動式節(jié)能設(shè)計(jì)過程中，還要對圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的相關(guān)問題進(jìn)行充分考慮。

2.4.3 考慮圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題

在單體被動式節(jié)能設(shè)計(jì)過程中，還應(yīng)該對圍護(hù)結(jié)構(gòu)問題進(jìn)行充分考慮：①在選擇保溫體系主要有墻內(nèi)保溫和外墻保溫兩種保溫方法，小城鎮(zhèn)中由于受到經(jīng)濟(jì)發(fā)展等因素的影響，可以選擇投資成本及運(yùn)行維護(hù)成本均比較低的外墻內(nèi)保溫體系進(jìn)行選擇。由于建筑高度不會對外墻外保溫技術(shù)產(chǎn)生影響，所以這種保溫形式通常會在高層建筑中應(yīng)用。②在建筑門窗設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)該對室內(nèi)采光、自然通風(fēng)獲得等因素進(jìn)行綜合考慮，從實(shí)際情況上來看，一些比較寒冷的地區(qū)其窗耗熱量在建筑總能耗的50%以上，因此可以利用圍護(hù)結(jié)構(gòu)來提升窗的保溫性，同時(shí)減少其熱損耗。

2.5 被動式太陽能采暖設(shè)計(jì)

實(shí)際上被動式太陽能采暖設(shè)計(jì)就是利用對建筑朝向的合理規(guī)劃以及對內(nèi)部空間的巧妙處理，在冬季獲得太陽能實(shí)現(xiàn)采暖，在這種設(shè)計(jì)理念的影響下，建筑中一部分應(yīng)起到集散熱氣的作用，從間接上對太陽能進(jìn)行利用。但是這種設(shè)計(jì)理念和地域環(huán)境直接相關(guān)，小城鎮(zhèn)通常可以使這種要求得到滿足。從當(dāng)前的實(shí)際情況來看，“直接受益式”通常體現(xiàn)為比較簡單的采暖系統(tǒng)，當(dāng)前已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，這種設(shè)計(jì)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(cè)的窗戶進(jìn)入到室內(nèi)，由建筑墻體將熱量吸收并存儲，將這些熱量用在室內(nèi)空氣供熱、圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱交換及墻體存儲等方面。

綜上所述，在住宅建筑被動式節(jié)能設(shè)計(jì)中，需要充分考慮地質(zhì)條件及氣候特點(diǎn)，全面考慮建筑的風(fēng)向、日照、布局等方面，充分做好每一部分的設(shè)計(jì)，從而達(dá)到降低住宅建筑能源消耗的目的。

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