被動式節能在住宅建筑設計中的應用

馮騫 趙宇

關鍵詞：被動式節能;住宅;建筑設計

以往建筑節能設計中主要依賴電氣設備對建筑的耗能情況進行控制，這種方式雖然在節能上具有一定地優勢，但是后期維護上需要耗費大量的時間、精力，容易增減建筑設計的成本。被動式節能設計的出現不僅改善了建筑設計的能耗量，而且也可以也解決了上述設計成本高的問題，逐漸被建筑行業和住戶所重視，加強對被動節能技術的研究，將會成為未來建筑行業的主流趨勢。

1被動式節能住宅建筑的現實意義

1.1緊跟時代步伐，加強環境保護

作為世界第一的人口大國，我國的領土地域廣闊，物產豐富，但是隨著人口的直線增長給國家形成了巨大的壓力。巨大人口下的人們在當下社會享受生活中各種便利，人們還沒有意識到環境的問題，隨著各種不可再生的資源不停減少，人們的生態環境也在加以惡化，所以保護環境已經列為人們最為重要的任務。我國最常見建筑類型便是住宅建筑，我國的建筑規模以及建筑數量是相當宏大的，但是建造宏大的建筑都會造成能源遭到極大的浪費，所以被動式節能設計技術的應用一定要加強，這樣經過改良的房屋結構以及布局可以有效的減少住宅在使用時所產生的能源消耗問題，這樣做法也會降低其對環境造成的不良影響，也是時代發展所要求的變化，也是現實保護環境的需求。

1.2充分發揮各類資源價值，降低建設成本

住宅建筑是需要使用各種建筑材料所建設的，所以在施工中一定要合理的使用建筑材料運用優秀的施工方法，這樣才可以讓各種建筑材料發揮出自身的價值，于此同時不僅可以降低建筑成本還可以實現能源降低的根本目標[1]。首先要從設計員工著手要根際當下建筑方法創造出節約的社會要求，其次在施工中合適的使用來自大自然的各種資源，還要在配置資源時要合理的配備，這樣建造完成的建筑極大的減少了房屋的成本，也降低了業主的房屋使用成本，最后也為建筑后期的運用環節也降低了能源消耗問題。。

2被動式節能在住宅建筑設計中的應用

2.1建筑布局設計

住宅建筑設計中關鍵的一步就是要制定建筑整體的布局計劃，繪制符合實際施工需求的施工圖紙。這就需要設計人員依照建設地點的維度來設計布局，符合居民良好采光的需求。在北方，處于高緯度位置的地區，冬季會出現明顯晝短夜長的現象，這種情況下會使建筑室內的光線強度受到嚴重的影響，在冬季此地區會長時間缺乏陽光的照射，促使室內溫度逐漸降低。根據居民對居住環境正常光照的需求，日常平均采光時間不可以低于2h。很多住宅建筑在布局設計中為了更好地適應北方自然的條件，通常會選擇集中建設的方式來實現集群效應，提高居民居住的舒適度。

2.2建筑功能設計

建筑功能的設計包括兩大方面，分別為自然通風、太陽光照。例如：以當地季風氣候為基準，合理調整夾住的結構，科學規劃門窗的位置，并通過對風向對建筑物的影響合理設計臥室、廚房和衛生間的位置，科學布局，優化樓梯通道開口位置的設計，確保其所產生的氣壓出現不同程度的變化，促使每個建筑內部空間受風向的影響都是均勻的。為了避免部分建筑內部的自然通風情況與當地季風氣候形成互相垂直干擾的現象，在設計方式上通常選擇彎曲和多節段的方式進行設計，這種方式有利于將建筑迎風坡和背風坡的壓力差控制在合理范圍內;日照時間的控制上可以根據太陽的具體高度和具體建筑方案進行設計[2];通過采用中庭的設計方案，可以將地面與建筑中庭底部之間的距離拉開在安全范圍之內，通過設置天窗，合理選擇天窗的位置可以有效提升建筑物自身的通透性，引導自然風的流向，增強空氣對流，促使陽光照射的面積可以逐漸增加，提升建筑室內的通風效果和采光效果，符合現代住戶的居住需求，提高住戶的生活質量。

2.3建筑圍護結構設計

2.3.1屋面節能設計

首先，站在屋面結構形式分析，倒置式的屋面節能效果非常好，通過采用防水性能非常好的保溫材料可以有效增強防水層的穩定性，同時將保溫層放置在防水層的最上層，可以充分實現實際應用與防水作用的充分結合，促使二者處于平衡狀態，便于更好地延長防水層的使用壽命。其次，節能金屬屋面設計，科學劃分屋頂面積，合理利用材料構建屋面金屬板、防水透氣膜、防潮隔汽層，對于提高防水層的防滲效果、增強隔熱的保溫性具有至關重要的作用[3];最后;，屋頂綠化設計，可以采用屋頂建造花園的方式增加保溫的隔熱效果。為了更好地提升屋面綠化的可實用性，設計過程中還需要將防水設計的標準提高，確保植物的健康成長，提高植物的成活率，對于后期屋頂的維護和管理來說，同樣具有重要意義。

2.3.2門窗節能設計

建筑門窗是房屋的重要組成部分，具有采光通風的作用，隨著現代設計理念的不斷更新，很多異型窗、落地床成為當代人們喜歡一種造型，同時也為建筑設計師提出了更高的要求，成為設計師今后不斷挑戰的主要方向[4]。由于玻璃熱交換具有一定的活躍性，窗墻比較大，加快了室內熱量的消散速度，另外，窗框與窗洞口相互連接的位置會產生熱橋的作用，所以門窗節能設計中，在對玻璃材料選擇時，一定要結合窗戶數量和大小進行個性化的選擇，進一步提高門窗的氣密性，能充分起到防風保溫的作用[5]。玻璃材料的選擇上主要有兩種方案，其一，高性能的保溫隔熱玻璃，其二，斷橋鋁合金的窗框，這兩種不同的方案各自起著不同作用，第一種能夠有效降低室內室外的熱傳導，第二種則可以提高窗戶的散熱程度。

2.3.3外墻節能設計

外墻在整個設計中占據非常大，占總耗能的40%，節能設計中著重強調外墻的保溫性能，尤其是寒冷地區，節能設計時一定要與門窗保密性的設計有效結合，便于及時控制保溫的額隔熱系數，使其控制在合理范圍內，有效避免增加外墻的散熱程度。結合建筑整體設計和布局需求選擇個性化的設計方案，最常用的方案包括墻外保溫、內保溫、自保溫等，還有建筑企業選擇組合設計方案，以此來選擇最佳的保溫材料和合理的加密處理方式，便于更好地增強外墻的保溫性能和隔熱性能，另外，還可以采用綠化墻體的設計方案來提升建筑空間的綠化效果[6]。對于垂直空間而言，雖然綠化面積大，但是具有非常高的經濟效益和環保效益，在提高空氣凈化、降低節能消耗方面具有極大地促進作用，非常有利于達到降溫隔熱的效果。

結束語

綜上所述，住宅建筑實際投產使用過程中，為了給居民營造宜居的環境，在采光上耗費大量的能源，不符合現代可持續發展理念。通過在住宅建筑設計中采用被動式技能技術能夠對布局結構合理調整，真正實現低能耗、綠色環保的生活方式，進一步促進建筑行業的可持續發展。

參考文獻，

[1] 謝敬賢. 被動式節能在住宅建筑設計中的應用分析[J]. 門窗，2021（21）：21-22.

[2] 金姍. 基于被動式建筑設計原理對住宅建筑節能設計的初探[J]. 建筑工程技術與設計，2018（30）：837.

[3] 范婷婷，劉衛東，洪燕. 基于被動式建筑概念的災區臨時住宅 圍護結構節能技術研究[J]. 建筑節能，2019，47（12）：138-144.

[4] 羅成，胡靜. 被動式節能策略在住宅建筑設計中的應用[J]. 房地產導刊，2019（14）：229.

[5] 孫少楠，吳家偉. 基于BIM技術的被動式建筑節能因子多目標優化研究[J]. 圖學學報，2021，42（1）：124-132.

[6] 杜宇，郝翠彩，李波. 活動外遮陽在被動式超低能耗建筑中的節能效果研究[J]. 城市住宅，2021，28（2）：71-73.