淺析綠色建筑被動式設計策略

李高飛

安徽實華工程技術股份有限公司 安徽 合肥 230000

引言

綠色可持續(xù)發(fā)展不斷深化背景下，綠色建筑成為新的關注點，相比較常規(guī)建筑，綠色建筑的全壽命周期建設和使用能夠盡可能減少對于自然環(huán)境的影響。設計人員在貫徹綠色建筑理念過程中，應優(yōu)先采取低碳被動式設計策略，提升設計方案的有效性。

現(xiàn)階段，主流設計方面大致可以分為兩種，一種是主動式設計策略，主要是依賴不可再生能源，使用和空調(diào)設備、照明系統(tǒng)等，同時也包括了借助太陽能、風能、地熱能等轉換電能的方式，另一種就是被動式設計策略，關注的重點在與建筑朝向、自然通風、蓄熱材料等，強調(diào)被動接受或者對可再生能源進行直接利用，沒有或者很少去利用機械以及動力設備。

1 研究背景及意義

以構建資源節(jié)約型及環(huán)境友好型社會為目標，我國建筑行業(yè)越發(fā)重視綠色建筑，而在不斷的發(fā)展過程中，人們在強調(diào)綠色建筑節(jié)能環(huán)保特征的同時，對于其舒適性提出了更高的要求，主動式設計策略的應用的確可以滿足建筑內(nèi)部環(huán)境對于健康及舒適的要求，也可以實現(xiàn)對建筑需求環(huán)境以及能源耗費的有效控制，但是因為技術更新速度相對較快，存在設計維護成本偏高的問題，對于工作人員的專業(yè)素質(zhì)也有著較為嚴格的要求。從這個角度分析，主動式設計策略適用于面積大、經(jīng)濟發(fā)展水平較高，或者面積小，具備相對均質(zhì)性特征的國家，如美國、德國、丹麥等，這些國家通過對主動式設計策略的應用，能夠在無視因地制宜的情況下，實現(xiàn)節(jié)能減排的目標。而從我國的基本國情分析，因為地域遼闊，不同地區(qū)有著不同的自然氣候條件，加上區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展不平衡，綠色建筑的設計施工需要關注因地制宜，成本較高的主動式設計策略并不適合推廣，被動式設計策略也因此成為綠色建筑設計的主要方向[1]。

2 設計策略的應用優(yōu)勢

2.1 基礎良好

我國建筑的區(qū)域性差異非常明顯而且自古就有，在長期的實踐過程中，不同地區(qū)形成了能夠適應當?shù)刈匀粴夂驐l件的建筑材料和施工方式，也積累了豐富的經(jīng)驗，被動式設計策略的應用難度小，效果顯著。

2.2 因地制宜

被動式設計策略本身強調(diào)因地制宜，關注對于自然資源以及可再生能源的利用，對于建筑設計人員有著廣泛的吸引力，而在實際應用中，被動式設計策略是對于傳統(tǒng)建筑資源以及建筑的檢測有著較強的依賴性，其能夠依照因地制宜和具體問題具體分析的基本原則，對本土存在的傳統(tǒng)建筑資源進行深入挖掘和廣泛借鑒，還可以使得現(xiàn)代建筑設計人員產(chǎn)生綠色建筑設計的責任感和使命感。

2.3 創(chuàng)新發(fā)展

如果從建筑設計或者建筑創(chuàng)新的角度分析，建筑設計人員的建筑學教育水平會對被動式設計策略的應用產(chǎn)生不同忽視的影響，而建筑工程本身的造型設計與城市設計、建筑設計以及細部設計存在密切關聯(lián)，從推動綠色建筑事業(yè)穩(wěn)定發(fā)展，加快綠色建筑設計創(chuàng)作的方面分析，建筑設計人員需要掌握豐富的綠色建筑設計知識，還應該加強與工程技術人員的協(xié)調(diào)配合，這樣才能保證綠色建筑設計的效果。

2.4 市場需求

對比主動式設計策略而言，其本身的優(yōu)勢使得其在綠色建筑中有著良好的應用效果，例如，除去極端嚴苛環(huán)境，或者人們對舒適度的要求存在一定彈性時，這種設計策略雖不具備傳統(tǒng)式設計的習慣性和默認性，但是卻能夠滿足人們對于綠色建筑的個性化需求，也可以減少設計施工成本，降低建筑施工和使用過程的能耗及碳排放，甚至于以設備減量為目的的被動式設計策略能夠為傳統(tǒng)式設計策略的高效利用奠定堅實基礎，這也使得極端條件或者要求效率的情況下，傳統(tǒng)式設計策略雖然重要，但是更多的是作為被動式設計策略的一種補充，被動式設計策略在推動綠色建筑大規(guī)模應用方面，發(fā)揮著非常積極的作用[2]。

3 設計策略的應用措施

3.1 以被動概念融入為核心

一是應該避免資源浪費。常規(guī)建筑的施工建設不僅會帶來資源的浪費，也會對周邊的自然生態(tài)環(huán)境造成一定的破壞，而在建筑環(huán)境無法滿足建筑設計要求的情況下，資源的浪費會進一步加劇，推動了被動式概念設計、綠色建筑設計與本土建筑設計的結合，避免或者減少資源浪費，是綠色建筑發(fā)展的一個關鍵性內(nèi)容。二是合理進行投資分配。在綠色建筑被動式設計中，應該將資金投入更多的朝著先進技術方面傾斜，對建筑使用功能以及資源利用率進行強化，而不是關注建筑裝置，通過這樣的方式，能夠在確保建筑投資總量基本固定的情況下，實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保。三是被動式設計應該貫穿建筑整個生命周期。建筑工程的價值周期包括了規(guī)劃、設計、施工、使用以及拆遷，必須將綠色環(huán)保理念以及被動式設計策略應用到整個生命周期內(nèi)，而不是某一個環(huán)節(jié)。

3.2 以應用先進技術為手段

一方面，在運用被動式設計策略時，應該強調(diào)精準化。舉例說明，在南方地區(qū)，四季溫差小，建筑設計的重點體現(xiàn)在避光、通風方面，北方地區(qū)夏季炎熱潮濕，冬季寒冷干燥，因此建筑設計的重點體現(xiàn)在防潮保暖方面；另一方面，可以借助計算機模擬技術，對風壓、風速等相關數(shù)據(jù)進行調(diào)節(jié)，模擬的對象可以說建筑整體的通風效果，也可以是雜音的消除以及光照的調(diào)節(jié)等，得到最佳的結果，保證建筑設計的合理性。

3.3 做好建筑細節(jié)完善

被動式設計策略在綠色建筑中的應用，能夠為建筑細節(jié)的完善提供良好的參考依據(jù)，對于設計人員而言，在針對建筑工程項目進行規(guī)劃設計的過程中，需要重點關注三個核心問題，分別是建筑細節(jié)、城市規(guī)劃和建筑設計，綠色建筑被動式設計策略的應用可以使得建筑整體的結構層次更加鮮明，也可以促進建筑設計效率和設計水平的提高。舉例說明，被動式設計理念可以在建筑整體空間制冷的需求下，針對建筑外部設計結構進行改善，提升建筑的制冷效果，以此來提高設計水平。不僅如此，被動式設計策略還能夠實現(xiàn)對于資源的優(yōu)化應用，為細節(jié)的調(diào)整提供更大的空間。

3.4 重視建筑選擇與氣候分析

在針對建筑工程項目進行規(guī)劃設計前，需要做好其所處地理位置、氣候條件和可利用資源等的全面分析，如主導風向、降水量、日照時間、太陽輻射強度等，應對氣候條件來對被動式設計策略進行選擇和應用，看究竟應該保溫還是散熱，采用怎樣的方式來實現(xiàn)預期目標，又或者對何時應該保溫、何時應該散熱的問題進行明確。除去氣候分析，還需要對地基地形等進行分析，地形會對建筑所處地區(qū)的局部小氣候產(chǎn)生影響，越是復雜的地形，對建筑設計的要求也越高，必須在充分了解地形條件的前提下，設計人員才能設計出與環(huán)境協(xié)調(diào)共存的綠色建筑。

3.5 做好建筑整體規(guī)劃布局

在充分了解建筑所處區(qū)域的氣候和地形條件后，設計人員需要從實際情況出發(fā)做好對于建筑整體的規(guī)劃布局。可以對照區(qū)域主導風向以及風的強度等級，調(diào)整建筑朝向，做到自然通風，這個環(huán)節(jié)必須將地形、構筑物和地表下墊面引發(fā)的地形風考慮在內(nèi)，對夏季熱通風及冬季遮擋效應進行優(yōu)化；可以依照冬至日太陽高度，對建筑間距進行合理設置，結合陽光輻射情況實現(xiàn)對太陽能的合理利用；可以依照區(qū)域降水量，設置相應的雨水收集裝置，做好雨洪調(diào)控工作。這些都是建筑規(guī)劃階段可以采用的被動式設計策略。而實踐證明，越是能夠在前期完成的工作，成本消耗越小，取得的效果也越好。建筑設計人員應該充分考慮被動式設計策略的應用，立足綠色建筑規(guī)劃設計的現(xiàn)實需求，對設計方案進進行優(yōu)化，提升建筑規(guī)劃布局的效果。

3.6 優(yōu)化單體設計和材料選擇

3.6.1 建筑形體控制。建筑造型會對建筑圍護結構的能耗、采光效果、通風效果及室內(nèi)舒適度等產(chǎn)生巨大影響，因此在針對建筑形體進行設計的過程中，需要從建筑美學的角度進行考慮，強調(diào)建筑的節(jié)能性，盡量降低建筑外表面積，縮小形體系數(shù)，優(yōu)化建筑的熱工學性能。

3.6.2 熱物理性能。建筑熱物理性能的設計屬于被動式設計的一項重要內(nèi)容，主要體現(xiàn)在建筑整體及圍護結構的保溫隔熱性能，在對被動式設計策略進行應用的過程中，必須關注建筑的使用性質(zhì)和使用情況，選擇恰當?shù)膰o結構，最大限度地滿足建筑保溫隔熱的要求，做到夏季散熱，冬季保溫，而在對建筑材料進行選擇時，也必須考慮其蓄熱性能，做到采熱、隔熱以及熱容量的平衡。

3.6.3 平剖面設計。平面布局的合理性會對建筑使用效果產(chǎn)生直接影響，也可以營造出更加舒適的室內(nèi)空間。不過對于設計人員而言，單純地考慮建筑平面功能布局是遠遠不夠的，剖面、平剖面的設計同樣非常關鍵，關系著建筑整體功能的實現(xiàn)以及環(huán)境的塑造。應該依照不同建筑對于環(huán)境品質(zhì)要求的差異，針對建筑平剖面進行設計，若主要活動空間的環(huán)境品質(zhì)較高，應該將其布置在朝向與環(huán)境最好的位置，次要空間可以適當降低提要求，同時設置交通空間和輔助空間作為緩沖。

3.6.4 自然采光設計。自然采光是被動式設計策略的一個重要組成部分，良好的自然采光可以減少建筑對于人工照明的需求，降低建筑能耗，將綠色建筑的特征凸顯出來。現(xiàn)代建筑中，會對自然采光產(chǎn)生影響的因素有很多，如房間進深、開窗面積、遮陽設施等。一般情況下，較小的房間進深、較大開窗面積、較差的遮陽有利于建筑自然采光，但是會導致建筑圍護結構能耗的增大。基于此，在進行建筑設計的過程中，需要對各方面的影響因素進行權衡，借助計算機模擬在采光和能耗之間尋求平衡。

3.6.5 自然通風設計。自然通風與自然采光一樣，都能夠降低建筑能耗，滿足綠色建筑的需求。在運用被動式設計策略進行自然通風設計的過程中，可以依照不同的通風方式，選擇不同的設計方法，比較常見的方法有雙層圍護結構、開口設計等，設計人員必須依照當?shù)氐闹鲗эL向及室內(nèi)的功能需求，對通風路線進行合理設計，也可以通過在通風路線上設置輔助空間的方式，對室內(nèi)環(huán)境進行改善，如將泳池放在進風口位置，外部熱風在經(jīng)過泳池后，會被轉變?yōu)榍鍥鰸駶櫟臎鲲L，提升通風的效果，同時使得室內(nèi)環(huán)境變得更加舒適宜人。

3.6.6 建筑景觀設計。綠色景觀設計能夠滿足建筑景觀需求和功能，也可以為被動式設計創(chuàng)造有益條件，在美化建筑空間的同時，借助綠色植物可以減少建筑碳排放，降低建筑散熱能耗，在冬季也不會遮擋陽光，保證了良好的采暖條件[3]。

4 結束語

總而言之，以上分析的策略并非指復數(shù)獨立成型技術的應用，更是建筑單位個體系統(tǒng)以及城市群體系統(tǒng)的綜合運用，在對其進行研究和使用的過程中，應該強調(diào)因地制宜的基本原則，將其貫穿到綠色建筑設計的整個過程，推動被動式設計策略與我國基本國情的結合，將其理念和價值充分發(fā)揮出來，實現(xiàn)建筑行業(yè)的綠色共享發(fā)展。