淺談夏熱冬暖地區被動式超低能耗建筑設計

雷敏

摘 要 本課題首先將對夏熱冬暖地區的氣候特征和該地區建筑特點進行總結和剖析，歸納出設計夏熱冬暖地區被動式超低能耗建筑的要點，同時還將結合被動式超低能耗建筑的發展現狀，談談怎樣更好地推廣和發展被動式超低能耗建筑。研究發現，被動式超低能耗建筑節能設計必須結合夏熱冬暖地區的氣候與環境因素，結合日照設計、通風設計、保溫隔熱等設計采取適當的設計策略，溫室效應和大氣污染是我們一直都很關注的問題，國內外都已經在通過被動式低耗能建筑來實現節能減排的目的，面對超低能耗建筑的進一步推行與發展，可以通過建立科學的被動式超低能耗建筑標準體系、增加國際間的交流與合作、加大宣傳推廣節能設計力度這幾個方面去做，以此來降低能耗。

關鍵詞 被動式超低能耗建筑 夏熱冬暖地區 設計要點 推廣與發展

中圖分類號：TU2 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0745（2021）03-0061-02

1 前言

歐盟規定于2020年開始，歐盟所屬27個國家規定所有新建房屋如果不能達到被動房標準，將不予發放開工建設許可證。根據統計的數據可以看出，歐洲超低能耗的被動房相比前一年增加了8%。截止2020年1月，全球通過認證的被動房數量超過25000棟，總建筑面積近2350000m2。

在中國，每年煤炭消耗達37億噸，大量能源消耗所帶來的污染十分嚴重，未來城市發展趨勢就是走綠色、低碳和節能的可持續發展路線。我國對德國先進的建筑節能技術進行學習，重點研究被動式超低能耗建筑技術，通過不斷地探索與研究，我國還建設了許多被動式超低能耗綠色建筑示范工程[1]。近年來，我國對低能耗建筑的發展越來越重視，我國與美國、丹麥等多個國家開展了交流與合作，示范項目在山東、河北、新疆等地持續出現，也取得了一定的成績，推動了我國在此領域的發展。

被動式超低能耗建筑設計主要依靠所運用到的被動設計策略，這些策略盡可能利用和被動結合可再生能源，面對復雜的氣候和夏熱冬暖地區特征，打造出讓本地居民感到生活舒適的建筑，解決夏熱冬暖地區的住房問題，在社會健康發展和環境保護領域中具有極其重要的地位[2]。

2 夏熱冬暖地區特點

2.1 氣候特點

夏熱冬暖地區是指我國最冷月平均溫度大于10℃，且熱月平均溫度滿足25到29℃，日平均溫度大于等于25℃的天數為100到200天的地區，它是我國五個氣候區之一，在北緯27°以南，東經97°以東，主要在我國南部[3]。夏熱冬暖地區的氣候可以說是夏季期長、冬季期極短，氣溫年較差和日較差均小，溫度高且濕氣重，易有大風及暴雨天氣，日照較小，太陽輻射強。

2.2 建筑特征

一般來說，室內溫度在28℃以下且室內空氣相對濕度在60%以下的話，如果你想滿足適合的生活條件，在設計上讓室內的空氣流通是正常的。除此之外，還可以增加室外遮陽，以此來創造適合居住的環境條件。在氣候特征為夏季炎熱和冬季溫暖的地區，住宅區的建筑在夏季必須要滿足防熱、通風以及防雨的條件，而冬天則可以不用考慮防寒和保溫的問題。在進行整體規劃、單位設計和結構構造時必須避免西曬，還要注意設置遮陽裝置，同時要注意雨水、洪水管理、防潮以及防雷，夏季工程主要是要預防高溫和暴風雨，在建筑開發的過程中，為了避免夏季陽光直射，為了改善通風，一般會選定南北方向，并且冬季還有助于太陽光的攝取、日射熱的增加、住宅區的空氣循環、換氣和散熱以及能源消耗的降低。

3 夏熱冬暖地區超低能耗建筑設計要點

3.1 日照設計

在窗前設置遮陽窗能改善夏季炎熱和冬季暖氣區住宅的熱環境，盡量減少室外太陽輻射產生的熱量進入室內，用降低室內熱量來降低空調能耗，是非常重要的一個節能措施。根據遮陽位置的不同可以大抵分為外遮陽、內遮陽和中間遮陽，對外部遮陽的調節是對太陽光輻射十分有效的防護措施，在設計中可以通過門窗玻璃幕墻來達到節能降熱的目的。

在南方的炎熱天氣，建筑的主要能耗為空調能耗，使用玻璃的主要目的是采光和視野需要，相比南方，在北方會做得更大，因為在北方冬天太陽不大，屋頂遮陽在很多情況下是垂直遮陽，開口要開向南方而不能向北方開口，東西兩邊，太陽在北邊不在南邊，在南方地區太陽早晚在北邊。夏熱地區門窗玻璃幕墻節能的關鍵是降低止癢系數和采取建筑外遮陽措施，在南方夏熱地區，隔熱主要在于對太陽輻射的隔絕。如果不重視窗戶遮陽設施的設計，就容易將陽光輻射所帶來的熱量帶入室內，引起室內過熱。

3.2 通風設計

自然通風中的風壓通風能夠引進大量的空氣對流，也是最簡單實用的通風策略，能夠很好地滿足夏熱冬暖地區對熱舒適度的要求。熱壓通風難以產生持續的較大空氣對流，一般用來滿足健康通風的需要。自然通風的主要形式是開窗，通風與窗戶的打開方式有著密切的關系，這會直接影響通風面積以及氣流方向。一般在外窗的設計中應該盡量減少推拉窗的應用，多利用平開窗和懸窗，不單有效通風面積較大，且對氣流具有導向作用。對于室內的開口位置的設置，為了增加室內的空氣流動，應該將迎風面和氣流呈一定角度，將窗戶的位置錯位放置，能讓氣流流進房間的面積更大，并且僅僅只有單側通風時，窗戶的設置盡量不要對稱設置。建筑平面功能布局夏熱冬暖地區中的濕熱地區，由于晝夜溫差小，相對濕度高，因此平面功能布局要合理組織建筑內部的自然通風[4]。在這種情況下，為了降低室內的熱環境，在合理利用通風的前提下，合理選擇建筑物的間隔、方向、開口的位置、面積，為了確保自然通風的有效性，以節約能源為目的，需要進行進深調整，使建筑物不僅冬天能防止寒氣進入，還能保持室內的溫度，還可以實現自然風的合理運用，在夏天減少室內的熱量。

3.3 保溫隔熱

按照國際標準《民用建筑熱工設計規范》的規定，必須充分滿足夏季防熱要求，一般可不考慮冬季保溫，對墻體的要求主要是隔熱，保溫是次要的。

我國大部分地區通常采取雙壁絕熱設計，可以通過中間隔壁層來確保室內溫度。而絕熱的另一個方法是使用在屋頂上放置絕緣板的節能屋面保溫隔熱技術。這種設計可以有效地阻止熱量的傳播，在斜面的住宅中，采取雙隔面法，在通風室的基礎上加上通風百葉，能夠有利于空氣流動，確保了適合夏季的室內溫度，降低了室內溫度的同時也有效地降低了能源的利用[5]。在給定的氣候下，特定建筑物的最佳絕緣厚度是由技術和經濟分析決定的，建筑物絕熱性對建筑物能源消耗的影響不大，需要強化其他方面的性能參數，而不是使絕緣厚度變薄，但是由于時間和設計團隊能力的限制，許多被動超低能建筑項目還是仍將選擇標準絕緣厚度。

4 夏熱冬暖地區超低能耗建筑的推廣與發展策略

4.1 建立科學的被動式超低能耗建筑標準體系

近年來，我國對于超低能耗建筑的發展越來越重視，早在2015年我國住房城鄉建設部就制定了《被動式超低能耗綠色建筑技術導則》，2016年山東省也發布了《超低能耗建筑居住建筑節能設計》，河北省建筑科學研究院主編的河北省《被動式超低能耗公共建筑節能設計標準》也于2018年6月23日發布，雖然國內許多地方都積極響應，但是超低能耗建筑標準體系仍舊還不夠完善，想要建立科學性強的被動式超低能耗建筑標準體系，就要建立科學的被動式建筑，并且還要進一步強化符合我國國情的相關法律法規，建設建筑技術標準體系和改進監督評價方法，還要逐步提高技術標準。

4.2 增加國際間的交流與合作

現如今，中國結合各國成果，吸取各國發展被動式超低能耗建筑的經驗，通過不斷地研究，開展了許多示范性項目建設，被動式超低能耗建筑的標準、認證體系以及施工工法等只屬于中國的成果逐漸出現在各國的視野中，面對當前我國對超低能耗建筑這一方面取得的成績，我們應該堅定自己的信念，并且積極構建多層次、全方位的國際合作體系，加強與相關國際組織和機構的信息溝通、資源共享和務實合作，從各個國家身上吸取經驗，學會從合作中相互進步，共同發展，實現共贏的局面。

4.3 加大宣傳推廣力度推行節能設計

雖然全國各地都在對超低能耗建筑節能設計做出積極響應，但是還是有很多地區對建筑的節能設計技術方面存在許多疑慮，并且人們對超低能耗建筑缺乏了解和認識，很多人僅僅只停留在表面或者網上百度百科搜索到的只言片語，面對超低能耗建筑節能設計的宣傳和推廣，首先應該在不同氣候的地區選取房屋進行相應示范，研究不同氣候地區建筑在滿足超低能耗和節能的條件下，它們設計之間的聯系以及相同點和不同點，在這個過程中，還要注意選取積極性高、有發展意向和保障力強的城市來進行具有一定規模的低能耗房屋示范，以保證示范的準確性，在進行研究之后，應該及時總結示范經驗從而進一步在全國推行。面對群眾對節能設計方面知識匱乏的情況，我認為可以開展專業性強的培訓活動和講座，加強人民群眾對建筑節能設計的認識。

5 結論

隨著社會的不斷發展和國家政策的實施，人們對保護生態環境更加重視，建筑節能作為熱點問題持續受到人們的關注，通過節能技術減少建筑能耗和確保建筑業主舒適是節能建筑技術研究和發展的重點。隨著科技快速發展的步伐，現代化社會對建筑的要求更高，特別是在建筑的綜合性能上，我國社會能源消費整體的能耗比例增加，單位建筑能耗比發達國家高。在中國炎熱的夏季和溫暖的冬季地區，被動式建筑節能設計可以有效地節省建筑資源，促進中國資源和能源的可持續發展，并且在這項研究中，通過開發高溫和節能技術，有助于建筑節能管理模塊的開發。

參考文獻：

[1] 馬浩天.夏熱冬冷地區被動式辦公建筑圍護結構與自然冷卻節能潛力的研究[D].南京：南京師范大學，2016.

[2] 趙士懷，張志昆.夏熱冬暖氣候區綠色建筑關鍵技術研究與應用[J].福建建筑，2018（11）：72-76.

[3] 王利軍.夏熱冬暖地區既有建筑節能改造技術[J].科學與財富，2012（03）：12-17.

[4] 李武.淺談建筑節能設計要點[J].科學之友，2011（05）： 23-27.

[5] 路菲，余鎮雨，鄒瑜，徐偉，孫德宇，劉常平.夏熱冬暖地區近零能耗居住建筑氣密性研究[J].建筑科學，2019，35 （10）：36-42.