被動式節能在建筑設計中的運用

高同同 趙守紅 張澤宇 濟南中建建筑設計院有限公司

1 前言

在新形勢經濟發展背景下，能源和資源緊缺問題越來越明顯。不可再生能源和資源的過度開采，并且全部都是以經濟利益最大化，并未考慮其他方面的因素，所以導致能利用的能源和資源越來越稀缺，而建筑卻是呈現出與日俱增的模式，使得社會發展和資源緊缺的沖突越來越嚴重。

在建筑行業中，因施工技術和管理維護缺乏科學性，造成很多的資源和能源被損耗，繼而并未得到全面性的應用，降低了建筑工程企業的經濟效益，而資源無論是被閑置還是未得到合理化的應用，都極易造成環境污染，破壞生態環境原有的平衡。基于此，把節能技術合理地應用到建筑設計中，有利于提高建筑工程建設對資源和資源的利用率，進而減少其對環境污染程度。

2 被動式節能的概念和作用

2.1 目前建筑的消耗現狀

伴隨著我國經濟的迅速發展，社會大眾對建筑的安全性和穩定性，以及其他方面的要求越來越高，但是這樣必然會消耗更多的資源和能源。在21 世紀，全球建筑能源和資源的消耗已經超過30%，致使資源和能源處于嚴重的稀缺狀態。基于此，節能資源和能源意識逐漸形成，當前社會大眾越來越關注建筑節能損耗的問題。

根據我國相關部門統計，我國建筑使用面積已經超過55億平方米，電能的消耗已經超過2700億度，煤的消耗已經超過2440t。因此，在展開建筑設計過程中，需要根據時代的發展需求，將節能策略合理地應用到建筑建設中，以減少對能源和資源的損耗。

2.2 被動式節能的作用

在建筑設計行業中，將被動式節能合理的應用到其中，可以達到節能的目的。被動式節能是非常重要且有效的節能策略，其主要通過在建筑設計過程中，無需對資源和能源產生任何消耗實現提供舒適的居住環境，而是通過合理的規劃設計將僅有的各項資源實行優化，創建出美好的生活環境，降低對各項資源和能源的損耗，繼而實現節能的目標。

在建筑工程實際推行過程中，建筑能夠高效的優化地形條件和氣候條件，將外界環境有效的融合到建筑設計中，結合建筑的外形和空間展開合理規劃和設計，確保建筑設計通風、采光、綠化等諸多方面能夠達到最佳效果，降低對資源和能源的消耗程度，提高節能水平。

2.3 被動式節能的意義

被動式節能的主要價值體現在以下兩個方面：①以建筑的節能作為出發點，被動式節能是前提，通過節能技術提高建筑物的節能效果，并采取有效的手段應用于建筑建設中，使建筑無需更多的能源投入，就能夠使資源的消耗得到降低，從而充分地體現出節能價值。②以建筑的使用者作為切入點，被動式節能在建筑設計中，通過對建筑通風、采光、遮掩等科學的設計，全面考量建筑使用者的客觀需求，以滿足建筑使用者的需求，被動式節能應用到建筑設計具有非常重要的意義。

3 被動式節能技術的各項要素

3.1 朝向

但是從表面上，難以看出被動式節能建筑與常規建筑有何不同，而比較突出的特征是，能夠減少對資源和能源的消耗，被動式節能的建筑在設計期間，通常會盡量減少外墻面積，所以建筑朝向則變得極為重要，這將與太陽能是否得到充分地利用有著緊密性的聯系[1]。通常情況下，東西朝向的開窗的頻率相對低，若是想要大面積開窗，則必然要有自然人或者是人工遮陽設施（樹木、百葉、遮陽棚）。

3.2 低水耗

水源消耗要想得到減少，通常可以將雨水實行收集，然后將其應用于沖刷廁所，或者是沖洗花園，又或者是應用于其他。水通過屋頂太陽能加熱器被加熱，若是熱水需求相對較大，則會補充天然氣加熱[2]。在這方面的消耗量，傳統建筑物一年所需要的天然氣是1600L～2600L，而被動式建筑往往只需要160L～260L即可。

3.3 墻體密封性強

與普通建筑物相比，被動式節能建筑無需暖氣設備。而建筑物室內溫度要想得到很好地保持，則需要依靠優質化的保溫層和建筑物的密封性，盡最大限度避開熱橋。同時，要想建筑物得到高效保溫效果，則有必要對門窗實行相應的保溫隔熱處理。

3.4 通風性好

因建筑物的密封性強，所以被動式節能建筑物的通風顯然變得非常重要，以有效規避霉變現象[3]。然而，通風會損耗很多的能量，所以出現全新的通風設備。新鮮空氣被吸入首先會進入建筑物的主臥和起居等空間，污濁空氣則會從衛生間和廚房進行有效排除。同時，通過熱循環交換器的有效的應用，促使新風被舊風加熱，繼而使通風熱損失得到有效的降低。

4 被動式節能在建筑設計中的應用

4.1 建筑物自然通風方面的設計

在建筑設計過程中，自然通風方面的設計是最為核心的部分，自然通風能夠使建筑物內的空氣質量得到保證，促使室內的空氣更加清新。在建筑設計中自然通風節能效果非常好，尤其是在冬冷夏熱的地區，自然通風節能社會價值更加突出。

為充分展現自然通風所具有的設計成效果，在建筑設計過程中，需要全面考慮建筑的外形、結構、空間、外界環境等相關因素，使得設計的效果更具有可靠性。因此，設計人員在展開建筑設計時，需要對以下幾點問題加以關注。

①自然通風在設計期間要充分結合建筑空間展開，要對建筑的結構有深入性的了解，從而使設計效果得到本質上的提高[4]。

②在建筑設計過程中，要與建筑物的構造相結合。建筑構造通常會對門窗設計有相應的影響，所以要展開合理化的設計，減少不同因素的干擾。

③在建筑設計階段，要與建筑周邊景觀相結合展開通風設計，景觀設計主要是可以對建筑的自然通風設計有參照的作用，進而提高建筑自然通風的效果。

4.2 建筑物自然采光方面的設計

建筑物自然采光方面的設計，需要設計人員對各項因素實行綜合性的考慮，以使其符合建筑節能的要求，全面了解太陽所照射的角度，以便提高自然光度得均勻，減少眩光或者是強烈照明方面的影響，對使用者的生活質量造成影響。要想自然采光的設計效果得到顯著性的提高，設計人員通常需要做好以下幾點工作。

①在建筑物設計過程中天窗采光是自然采光中最為主要的方式，很多建筑都會采用天窗采光，在建筑設計中適量地增加天窗，有利于提高采光的效率[5]。

②自然采光設計需要與空間結構相結合，科學的空間建筑物和相應的結構會增強采光效果，在建筑物建設過程中，中庭采光設計和下沉式空間設計都是比較常見的方式。

4.3 建筑物遮陽方面的設計

在建筑設計過程中，遮陽方面必須實行優化[6]。在遮陽設計方面，要結合構件、玻璃、綠化的材料實行設計，這樣有利于提高建筑物的舒適度。為充分展現自然遮陽的設計效果，在建筑設計期間，設計人員有必要做好以下幾點措施。

①形體自遮陽類型，這樣可以全面利用建筑結構展開遮陽，且在設計過程中做好優化調整設計。

②構建遮陽類型，建筑表面通過對遮陽百葉的有效處理。此種類型遮陽類型是比較常見的類型。

③綠化遮陽，現階段綠化水平的逐步提高，所以綠化遮陽設計得到普遍性的應用。

4.4 建筑物空調通風和供熱系統設計

①在建筑工程施工以前，相關技術人員要根據具體溫度情況，明確室內的通風量。通常采取的措施是手動的方式，對空調系統中的有關方面實行合理化的調節[7]。

②為達到良好的節能效果，在系統安裝施工期間，需要降低設備運行階段對能源的消耗。總體上而言，通過會采用水壓試驗法對空調系統的管路實行測試，然后對吹掃技術加以應用徹底的清潔空調系統。當水壓試驗和吹掃工作完成以后，要應用水洗方式對空調系統的除污裝置也做好清理。同時，添加適量潤滑油檢驗水泵葉輪的運行性能情況，在空調系統管路測試運行完成以后，要應用軟化水補水管將水注入系統管道中，同時還能夠從冷凍機機房集分水器排污管實行臨時注水。

③新風量通常會對空調通風和供熱系統節能運行有相應的影響。雖然空調系統相對較為封閉，但是通過新風量可以對室內空氣起到凈化作用。對新風量展開必要的測試和調整時，要確保空調設備系統得到穩定性運行，并且要及時檢驗水系統、風系統、排煙系統等，以便實現很好的節能效果。

4.5 其他外墻和屋頂的被動節能設計

外墻的被動式節能主要的原理是夏季隔熱和冬季保溫。通常所采取的方法有以下幾點：①覆土的建筑形式，采用土壤來對包裹墻壁以達到保溫隔熱的效果。這種方式需要注意的問題是，完善墻面的防水工作。②植物隔熱方式，若是采用攀爬或者是纏繞類的植物對外墻面實行覆蓋[8]。植物最好是選取落葉類，這樣不但能夠在夏季達到遮陽的效果，而且還可以在冬季讓墻面吸收相應的熱能。同時，通過選取深色墻面以強化對熱能的吸收效果。另外，還可以采用百葉或者是折板來替代植被，以手動控制的方式達到遮陽和墻體吸收熱量的不同效果轉換。

5 結束語

綜上所述，要想建筑節能效果得到明顯的提高，則需要將節能意識貫穿于建筑全過程設計中。而目前建筑工程行業對能源和資源消耗居高不下，社會大眾對其的低碳經濟發展越來越重視。因此，在這樣的前提條件下，被動式節能在建筑設計中得到極為廣泛性的應用。在建筑設計中通過對被動式節能和各項能源的有效利用，除了能夠降低建筑對能源和資源的消耗以外，還可以確保建筑行業發展和生態環境保護得到同步發展，最終實現建筑行業低碳經濟發展的模式，繼而促進建筑行業得到長足性的發展，提高國民經濟的快速發展。