被动式超低能耗建筑设计基础探讨

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1前言

要想在不断城镇化的过程中，提高人类居住环境的舒适度，必须着眼于可持续发展的角度，不断提高人类的居住环境质量。同时在进行建筑设计时，还必须要考虑资源节约型建筑，减少对于周围环境的破坏以及产生的污染物质，发扬地域文明的特征，我们要摒弃以往追求建筑环境时达到的高耗能以及高污染的建筑住形式。我国虽然地域比较广阔，但是，分布人口较多，因此人均资源比较匮乏，生态环境日益遭到破坏。在快速城镇化的发展过程中，如果对于建造的过程只是简单的继承，或者是设计的方法过于单一，不能够解决城市的建筑质量问题，容易造成千城一面的局面。因此我们需要针对建筑地域的气候特征研究出一种适合当地可持续发展的建筑设计体系，这样才能够保障整个建筑环境的内部舒适性，在设计过程中，我们可以充分利用当地的太阳能以及风能，等可再生能源，实现资源的集约利用，这种设计方法叫做超低耗能被动式建筑设计。

2被动式低能耗建筑的设计理论方法

在被动式低能耗的建筑设计理论方法中，我们主要运用的是通过建筑设计来达到建筑控制的目的，并不是利用人工对于周围的环境进行控制。进行建筑设计时，我们主要追寻的是热的平衡理论，通过暖通空调设计等等进行主动的环境控制，达到室内外温度与通风的平衡目的，给人以舒适的感官享受，这样的建筑设计既能够节约资源，也能够给人以舒适的感觉。在建筑设计中，如果合理的利用被动式低能耗建筑设计的理论，然后加入太阳能采暖以及自然通风等等合理的技术，就能够使得自然资源得到充分利用，建筑能耗大幅度减少，实现了低耗能建筑的排放目标，这也就是被动式低耗能建筑的设计理念。在被动式建筑中主要涉及以下几个关键的问题，第一，对于地域性的气候资源如何利用的问题？也就是说，达到什么样的标准才能够用于室内的温度控制。第二，有关于建筑方法设计的问题，也就是说，采用什么样的建筑设计技术能够实现，对于冷热资源的充分利用，尽可能达到设定的目标。在设计完成以后，需要使得人体对于周围能源的需求与室外的气候温度差异尽可能的缩小，在被动式建筑设计中尽可能扩大可以调节的气候区间，这样就能够在更大程度上降低员工对于建筑设备环境的需求，减小了建筑能耗。被动式低能耗建筑设计理论，主要综合了建筑设计学、建筑气候学以及建筑环境学等理论，在科学实验的基础之上，对于人体随着气候的热舒适规律进行了研究，形成了多种设计模式，这是低耗能建筑设计的创新典范，也是对于可持续建筑的延伸和发展。

3被动式的太阳采暖设计

我们可以利用太阳能作为替代的资源，这是进行低能耗建筑设计最佳的途径。在我国西部高原地区，太阳能资源非常丰富，但是由于技术的限制，一直缺少对于太阳能利用的设计方法。在西部地区，我国现有的太阳能利用技术效率还比较低，室内的热环境还不够舒适，因此我们需要广泛推广被动式的太阳采暖技术。对于建筑节能，我们对于不同的地区可以设定不同的建筑节能的目标。目前来说，我们国家的行业标准是采用建筑物的耗热量作为衡量建筑物的节能的目标值，同时，建筑节能也需要考虑到对于新能源的引领作用，在经济上又能够具有可操作性。在我国现行的建筑节能的标准中，主要采用的是节约人工环境的能耗进行衡量。但是，这种衡量的标准主要是冬季阴天的条件，忽视了辐射的影响。这种计算方法并不适合于被动式的建筑采暖，我们可以通过寻找最佳的气候条件，找到物理环境与能耗设计之间的联系，可以发现太阳能建筑的耗热量与太阳辐射有关，而且还与室内外的温差有直接的关系，因此能耗指标主要受这两个因素进行影响。在我国的建筑节能设计领域中，建筑节能与建筑的实际耗热量是两个相似的概念。当建筑物的耗热量较大时，建筑物的节能率就会变小。根据我国现行的建筑节能标准规定，建筑物的节能率主要是指当采用新技术以后，建筑的耗资量与30年前的通用建筑的获得量进行对比，我们将对比得到了比值就是节能的结果。为了能够与国家的标准进行联系，在建筑设计方法中，也采取了节能率这一个判定指标，同时我们也引入了辅助耗热量进行辅助判断。辅助耗热量的大小取决于建筑物的集热效率，同时也取决于围护结构的性能参数。

4被动式的蓄热通风技术

在被动式建筑设计中，我们可以充分利用建筑蓄热技术来迅速降低人工环境设备的依赖性，降低人工热岛效应，这种方法可以有效的降低空调的能耗。在这种技术中，我们需要利用建筑的隔热蓄热性能来保存夜间冷风的温度，这样可以有效的减少室内外之间的温度差与辐射的温度，减小了室内气温的波动，这样可以实现室内外温度高峰的错峰，有利于节约建筑能耗，提升建筑物的舒适性。不过目前气候主要以大陆性作为主导，因此昼夜起伏温差比较大，这是独特的气候资源优势。我们可以利用实验的方法，接受夜间通风降温的技术规律性，从而提出了被动式的需要通风设计方法。进行被动式通风设计时，最为关键的是对于蓄热体的设计。蓄热体的位置大小以及布置的方式社会对于建筑节能的效果产生直接的影响。如果按照蓄热体的位置方式，主要分有外部的蓄热体、内部的蓄热体以及附加的蓄热体三种形式。通过研究我们可以发现，在实际的建筑设计中，建筑物的外部蓄热体对于建筑物能耗影响以及舒适度影响极为有限，但是内部蓄热体至于建筑物的舒适度具有极大影响。内部蓄热体面积的差异对于室内环境影响比较显著，三是随着蓄热体面积的增加，居住的舒适度并不随之产生新的变化，当面积增加到一定程度时，由于室内温度的调节作用越来越小。在快速进行城市化建设的过程中，我国西部地区的建筑环境处在日趋恶化的形势之中，建筑物的能耗日趋增加，地域建筑流失较为严重，因此在西部地区进行被动式的建筑设计具有比较合适的条件，既能够与当地特殊的地域特征结合，又能够节约资源，降低建筑能耗，创造出具有现代气息的绿色建筑模型，同时这也是建筑设计节能界普遍关注和研究的热点。

5启示和结论

在被动式建筑的设计理论发展的过程中，我们需要将可持续建筑理念与绿色建筑的理念进行结合，创造出符合我国建筑环境的最终是低耗能建筑设计方法，降低我国的建筑能耗，节约能源，创造舒适的居住环境。主要得到了启示有以下几点（1）通过多年的设计实践表明，在被动式建筑设计中与当地的地域特征进行结合，是比较经济可行的，并且能够实现建筑节能，对于我国的建筑文化也是一种传承和发扬，因此我们必须大力开展被动式低耗能建筑设计理论的研发工作，为我国绿色建筑贡献自己的力量。（2）未来的绿色建筑主要将朝着高效率以及零耗能方向进行发展。低能耗建筑也是整个绿色建筑发展的方向，是其进行发展的基本内涵。近些年来发达国家建筑设计在被动式低能耗建筑设计方法中综合了很多高效的设计方法，达到了对于自然资源的充分利用，在此自然资源环境下至于人体环境的应用调节技术在不断研究加强。欧美地区提出了零能耗的建筑设计标准，同时美国也设立了研究的专项，目的都为了提高建筑物的节能水平。被动式建筑设计具有明显的地域性特征，因此我们国家需要结合当地的经济以及地域气候特点来进行被动式低能耗的建筑设计理论体系完善工作。（3）低能耗建筑设计是一个复杂的系统工程，必须再考虑当地自然环境的基础上与建筑方法的结合，还要能够适应当地的自然人文以及社会环境，满足居住者的基本需求。因此我们完善被动式低能耗建筑设计的理论需要采用被动式采暖的通风以及降温的技术，这样才能够在最大效率上实现建筑节能。

参考文献：

[1]张春鹏.德国被动式超低能耗建筑设计及保障体系探究[D].山东建筑大学,2016.

[2]张晓露.被动式超低能耗建筑设计基础与应用[J].门窗,2016(12):25.

作者:赵天奥 单位:中国中元国际工程有限公司

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