被動式節能策略在住宅建筑設計中的應用

王雪茹

摘 要：本文首先闡述了被動式住宅建筑的概念與特點，接著分析了被動式住宅建筑的發展優勢，最后對被動式節能策略在住宅建筑設計中的應用進行了探討。希望能夠為相關人員提供有益的參考和借鑒。

關鍵詞：被動式;節能策略;住宅建筑設計中;應用

引言

被動式超低能耗建筑符合綠色建筑以及節能環保的要求，實現了環境因素與建筑缺陷的有機結合，給人們提供了舒適的生活以及辦公環境，同時對環境污染以及能源消耗也起到了改善作用。

1 被動式住宅建筑的概念與特點

被動式住宅簡稱被動屋，屬于國際公認的全新節能工程理念，被動屋也叫做被動式超低能耗節能建筑，集舒適性高、低能耗經濟性為一體的節能工程。被稱作被動屋的主要原因在于，其不會主動從外部索取資源，更無傳統含義上的空調與暖氣，但其卻能夠讓屋內常年維持恒溫、恒濕、恒氧以及適光狀態下。在正常情況下，僅靠人體與室內電器設施就可以維持室溫25℃左右，減少冬季取暖和夏天制冷的能源耗損，被動住宅通過提升工程保溫隔熱性能，然后借助新風系統對冷熱實現循環回收，得到熱循環應用75%，工程節能93%的環保綠化效果。在對被動式住宅建筑進行設計創造的過程中，主要是通過采取相關的技術手段以及設備，將自然通風、自然陽光采集、自然太陽光輻射與室內的相關供熱設備進行有效的系統連接，從而有效實現通過利用天熱的相關資源實現對房屋建筑能源消耗的滿足，從而在最終層面降低對能源的消耗，實現節能效果。

2 被動式住宅建筑的發展優勢

2.1 耗能少

在被動式住宅建筑中，由于采用了很多的建筑優化技術，使得其能夠充分利用自然條件下的很多能源，因此其最主要的特點就是整個建筑在人體活動的過程中耗能比較少，不會通過供能設備從外部獲得能源。在對其進行設計的過程中，為了很好的實現對自然資源的利用，會采用高質量的外保溫措施，并且與傳統的建筑形式相比較而言，是沒有熱橋設計的，并且整體建筑的氣密性也會更加的優良，因此就會有效減少對能源的消耗，為建設環境友好型國家奠定堅實基礎。

2.2 舒適度比較高

雖然在被動式住宅建筑進行設計建造的過程中，充分考慮了對能源的消耗問題，但是在對其進行有效節能的時候，并沒有放棄對建筑舒適度的優化改善，然而在采用高質量的外圍護框架的設計實踐下，使得整個住宅建筑類似穿了一件大大的羽絨服，使其在寒冷的冬天也能夠保證市內的溫度不低于20攝氏度，從而讓消費者在寒冷的冬天更能感受到溫暖;而在炎熱的夏天，通過設套外圍護框架也可以使得室內的溫度不高于25攝氏度;更為重要的是由于整個建筑會采集自然的通風，因此通過屋內的相關風結構措施使得室內的空氣隨時都是充足的、清新的，從而有效保證室內空氣的質量。

2.3 可持續性

自古以來，社會的發展均會不同程度的造成對能源的消耗，從而影響制約整個時代的發展和進步，因此為了讓整個社會的發展更加的可持續就必要采取相應的解決措施對能源進行有效節減;而被動式住宅建筑通過自身的結構設計以及對天然資源的合理應用，在很大程度上減少對能源的消耗，因此就能夠大幅度減少對非再生資源的利用，這就會使得建筑產業有效降低二氧化碳的排放量，最終對于維護大氣的質量發揮顯著的重要影響作用。

2.4 經濟性

在對被動式住宅建筑進行實際施工建造的過程中，雖然要用到很多的高質量建筑材料、結構等達到節能的目的，無疑就會使得整個建筑的施工成本大幅度增高;但是從長遠的角度來看，被動式住宅建筑的使用壽命會高于傳統的建筑，并且被動式住宅建筑在使用的過程中不再投入大量的經營和維護成本，這是傳統建筑所完全不具備的，因此，長期以往就會發現，被動式住宅建筑投入的經濟性成本會顯著低于傳統的建筑。與此同時，隨著社會科學技術的飛速發展，在未來幾年被動式住宅建筑所使用的結構和材料生產制造工藝也會發生較大的變化，從而在一定程度上可以降低住宅建筑施工的成本，從而也能夠提高該類型住宅建筑的經濟性。

3 被動式節能策略在住宅建筑設計中的應用研究

3.1 建筑住宅的設計及布局

建筑住宅被動式的選址和住宅布局都對建筑能源的使用具有巨大的影響。首先在建筑選址時，應該盡量減少將建筑建設在氣溫過高或過低的地區，過高或過低的氣溫都將對建筑材料的使用產生巨大的耗費，從而大大降低了建筑資源的使用效率;同時也應該避免將建筑選址在風口地區，因在風口地區過大的風力會對建筑材料進行嚴重的破壞。建筑住宅被動式的選址布局時，就應該要充分考慮到日照、氣溫、地勢高低對建筑資源的使用會產生巨大的影響。地勢過高或過低，都會在自然災害頻發的時間內，對建筑設計產生較大的消極作用，影響建筑合理的使用情況;其次住宅建筑成行成列有規律的排列建設，將大大提高房屋接受日照的效率，增強人們居住的效果。例如在某住宅小區的建設過程中，小區選址位于高鐵站西側800m位置，項目選址地點十分開闊，周圍無高大建筑物。通風效果、日照效果及視線都是較為理想的狀態。建設項目由8棟26層高層住宅，12棟6層洋房，6棟3層疊拼，1棟9班幼兒園及地下車庫組成，整個項目由剪力墻及框架結構體系組成，此住宅規劃項目達到了較為理想的使用效果，建成后在通風效果、日照時間、景觀環境等方面具有良好的體驗效果。在該住宅小區的建設過程時，為了建設試點新型被動式超低能耗建筑，所以在建設過程中試點采用鋁合金模板加固體系進行穿插施工，水平穿插或垂直穿插相結合的方式。項目全過程結合BIM施工技術（BIM技術是指通過建立虛擬的建筑項目三維模型，利用數字化技術，為這個虛擬的三維模型提供完整的、與實際情況一致的建筑項目數據庫）。該住宅小區的施工重點主要考慮到以下幾個方面：首先，被動式建筑對結構成型質量要求較高，本次項目施工方暫無成熟的施工經驗，那么就應該要求施工方在施工前期進行專業學習，不斷增強施工經驗。其次，該項目為群體性工程，在短時間內合理調配各種資源完成工程施工任務是本工程施工中的重中之重，因此必須加強各施工小組內的關聯性，提高他們的默契程度，保證此次施工任務的成功完成。本項目對于質量要求十分高，施工質量需要獲得德國PHI認證。最后工程使用14臺塔吊，同時作業，確保塔群作業的安全施工，需保證塔群作業時，塔吊之間及塔樓和樓座之間無碰撞，確保施工人員和施工設備都不受到損傷。

3.2 建筑通風系統的被動式節能設計

3.2.1 氣候環境分析

在對被動式超低能耗建筑的設計過程中，對建筑環境進行考察分析是重要的工作。通常建筑設計人員會通過很多的環境調查，對建筑環境進行分析，但是當前情況下使用的定量計算方法以及氣候分析工具存在一定缺陷。例如，當前比較廣泛被采用的圖像影響分析法以及表格分析法，這兩種方法的應用，受限于環境要求，而我國的地域廣闊，環境差異十分明顯。因此，在進行環境舒適度分析時，圖像法和表格法無法清晰地體現出舒適度的差異，因此，需要建立1套完整的分析系統。

3.2.2 室外自然氣候精細化表征方法

除了開展分析建筑環境工作之外，被動式超低能耗建筑設計的基礎，還包含了通過準確的數字進行室內外環境氣候特征分析。目前，我國已經基本形成了適合國內氣象數據的描述方法，該方法的基本流程是：首先，通過過去30年氣候數據的收集與整理，對所需氣候要素的典型性進行提取;其次，對濕度、風速、日照及輻射數據的平均分析，通過CDF數據進行上述要素的處理;最后，對每月累計分布函數以及長期分布函數的計算，進行數據加權，選擇月份，通過格式轉換進行典型研究結果的輸出。通過這種方式對室外自然氣候進行特征表述，是實現超低能耗設計的基礎。

3.2.3 創建環境技術

開窗通風是我國居民最喜歡的調節溫度方式，通過自然通風，獲取人們在自然風環境下的最舒適體感，因而被動式超低能耗建筑在設計時也應該充分考慮到這一點。此外，當人們通過外界無法得到適宜的自然風時，被動式超低能耗建筑通過高效的新風系統能夠在外界環境不適宜開窗通風的情況下，保持屋內的適宜溫度。

結束語

近年來，隨著人們生活質量與生活水平的提高，人們不僅對居住的基本功能提出了需求，也對居住的舒適度有了更高的要求。因此，現代的建筑質量也在不斷提高。傳統的建筑理念模式以及設計方式，已經無法滿足現代人的生活需求。因此，通過采用被動式節能建筑設計的形式，運用于建筑設計當中已經成為現代建筑行業重要的課題。

參考文獻

[1]羅超.被動式節能技術在綠色建筑中的應用分析[J].建材與裝飾.2018（27）

[2]林肖.被動式節能設計策略在建筑中的應用研究[J].北方建筑.2018（06）

[3]彭小洪.綠色建筑工程中節能技術的應用分析[J].中國標準化.2018（24）

[4]潘學強，嚴小霞，管龍，曾熠，陳軒.模塊化建筑被動式節能技術設計與應用[J].建筑節能.2016（10）

[5]郭寒冰.被動式節能策略在住宅建筑設計中的應用[J].住宅與房地產.2018（11）

[6]張昊天.寒冷地區綠色公共建筑被動式節能設計研究[J].建材與裝飾.2018（29）