被動(dòng)優(yōu)先設(shè)計(jì)策略在綠色建筑中的應(yīng)用

張 曉 峰

(陽泉市建筑設(shè)計(jì)院,山西 陽泉　045000)

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被動(dòng)優(yōu)先設(shè)計(jì)策略在綠色建筑中的應(yīng)用

張 曉 峰

(陽泉市建筑設(shè)計(jì)院,山西 陽泉045000)

介紹了綠色建筑與被動(dòng)優(yōu)先設(shè)計(jì)的概念，從建筑整體規(guī)劃、建筑單體形態(tài)與功能布局、建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫隔熱設(shè)計(jì)等方面，闡述了被動(dòng)優(yōu)先建筑設(shè)計(jì)策略，指出被動(dòng)優(yōu)先設(shè)計(jì)具有生態(tài)環(huán)保、節(jié)能高效、綠色舒適的特點(diǎn)。

被動(dòng)設(shè)計(jì)，綠色建筑，生態(tài)環(huán)保，圍護(hù)結(jié)構(gòu)

0　引言

現(xiàn)代建筑中，很多所謂的“綠色建筑”，實(shí)際上并未能真正實(shí)現(xiàn)節(jié)能效果，有些建筑以為采用了某項(xiàng)節(jié)能技術(shù)、盲目堆砌新技術(shù)就是低碳節(jié)能、綠色環(huán)保的體現(xiàn)，事實(shí)上建筑在運(yùn)行中的實(shí)際能耗更大。因此，綠色建筑不應(yīng)是簡(jiǎn)單的節(jié)能技術(shù)的堆砌，而是要充分考慮建筑所在地區(qū)的自然環(huán)境、資源條件、建筑形體和功能等等因素，采用被動(dòng)優(yōu)先并輔助主動(dòng)節(jié)能技術(shù)進(jìn)行綜合優(yōu)化設(shè)計(jì)，這樣才能真正實(shí)現(xiàn)建筑的低能耗、低成本、綠色環(huán)保。本文分析了以被動(dòng)優(yōu)先為設(shè)計(jì)理念，其在綠色建筑中的設(shè)計(jì)策略，及設(shè)計(jì)的主要方法。

1　綠色建筑與被動(dòng)優(yōu)先設(shè)計(jì)

綠色建筑，是指在建筑使用壽命周期內(nèi)，能夠最大限度地節(jié)水、節(jié)能、節(jié)地、節(jié)材料，減少環(huán)境污染和破壞，實(shí)現(xiàn)建筑與環(huán)境的和諧共生，高效節(jié)能。被動(dòng)優(yōu)先設(shè)計(jì)，是指在對(duì)擬建建筑項(xiàng)目所在地區(qū)自然、氣候狀況分析的基礎(chǔ)上并在滿足功能需求的前提下，通過設(shè)計(jì)建筑的朝向、布局、體型系數(shù)、內(nèi)部空間，使建筑能夠最大限度利用自然條件來實(shí)現(xiàn)自然采光、自然通風(fēng)、遮陰保暖，從而使建筑在使用運(yùn)行過程中減少對(duì)能源的消耗，降低有害物質(zhì)的排放。被動(dòng)式建筑是綠色建筑的一種提升，其主要特點(diǎn)是依靠建筑的朝向、布局、體型系數(shù)、內(nèi)部空間等來利用自然條件，從而降低建筑能耗。被動(dòng)優(yōu)先設(shè)計(jì)理念已成為綠色建筑重要的設(shè)計(jì)理念，在綠色建筑設(shè)計(jì)行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用和發(fā)展。

2　被動(dòng)優(yōu)先設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

2.1生態(tài)環(huán)保

生態(tài)環(huán)保是被動(dòng)優(yōu)先綠色建筑的突出特點(diǎn)，它不同于一般的綠色建筑，因?yàn)楸粍?dòng)優(yōu)先綠色建筑更注重被動(dòng)式節(jié)能技術(shù)的使用，減少主動(dòng)技術(shù)設(shè)備的使用，在建筑運(yùn)行過程中減少有害氣體的排放、降低了對(duì)大氣的污染，從而有效的保護(hù)了生態(tài)環(huán)境。

2.2節(jié)能高效

被動(dòng)優(yōu)先綠色建筑設(shè)計(jì)的目的在于減少建筑使用過程中的能源損耗，實(shí)現(xiàn)高效節(jié)能的一個(gè)原則就是要因地制宜，根據(jù)項(xiàng)目所在地區(qū)的不同氣候、自然資源特點(diǎn)，采用被動(dòng)優(yōu)先的綠色建筑節(jié)能技術(shù)，依據(jù)建筑所處的客觀環(huán)境及建筑特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)和選擇。比如，在溫?zé)岬貐^(qū)夏天比較炎熱，需要使用空調(diào)降溫設(shè)備，空調(diào)降溫設(shè)備會(huì)消耗大量電源，而且還會(huì)產(chǎn)生污染，這就需要通過被動(dòng)優(yōu)先設(shè)計(jì)策略，采用外墻恒溫材料，反射太陽能，避免太陽熱量的聚集，從而實(shí)現(xiàn)高效節(jié)能目標(biāo)。

2.3綠色舒適

被動(dòng)優(yōu)先綠色建筑關(guān)注對(duì)自然光照、自然通風(fēng)及外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的被動(dòng)式保溫等節(jié)能措施的應(yīng)用，借助被動(dòng)手動(dòng)來調(diào)節(jié)聲、光、熱環(huán)境條件，在減少對(duì)能源消耗的同時(shí)又有益于人體的健康，讓人更親近陽光和新鮮空氣。同時(shí)，被動(dòng)式節(jié)能措施還能夠調(diào)節(jié)建筑物內(nèi)部的溫度和濕度，從而營(yíng)造健康舒適的生活空間。

3　被動(dòng)優(yōu)先建筑設(shè)計(jì)策略

3.1建筑整體規(guī)劃

被動(dòng)優(yōu)先設(shè)計(jì)需要對(duì)建筑場(chǎng)地進(jìn)行詳細(xì)分析規(guī)劃，充分掌握建設(shè)場(chǎng)地地理位置和環(huán)境條件，充分考慮熱輻射角度、場(chǎng)地綠化、自然通風(fēng)方向、場(chǎng)地高差及土地平整度、建筑物朝向、建筑體型系數(shù)、場(chǎng)地內(nèi)現(xiàn)有構(gòu)筑物對(duì)建筑的遮擋等等。其中，建筑間距、建筑位置與朝向、自然通風(fēng)、自然采光等這些是決定建筑能否被動(dòng)優(yōu)先的先決條件，也是必要條件。具體設(shè)計(jì)策略分析如下：

1)合理確定建筑間距。日照采光對(duì)節(jié)能建筑的作用至關(guān)重要，而且也會(huì)影響到在建筑中活動(dòng)的人們的身心健康。合理提高建筑間距，可以獲得更多的日照采光，爭(zhēng)取到更多的日照量和更好的日照質(zhì)量。所以在優(yōu)先被動(dòng)設(shè)計(jì)中：a.將建筑選址選在向陽的平地或山坡上，以爭(zhēng)取到更多的日照；b.建筑滿足最佳朝向范圍，確保建筑各使用空間有良好的朝向；c.將間距控制在合理范圍內(nèi)，能夠滿足必要的日照采光即可，若間距太大會(huì)造成土地浪費(fèi)。

2)優(yōu)化建筑位置與朝向。不同季節(jié)和不同地區(qū)的日照量是不一樣的，一般情況下，寒冷地區(qū)年太陽照射量少，夏天得到的太陽照射量比較多，太陽的照射量情況會(huì)影響到室內(nèi)熱環(huán)境的舒適度，所以在被動(dòng)優(yōu)先設(shè)計(jì)時(shí)，要實(shí)現(xiàn)夏天少得熱、冬天多得熱，盡可能選擇最大的南向太陽輻射。建筑所在位置要求平坦、向陽，通過太陽方位角來選擇建筑的最佳方位及朝向，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，人們得出了“建筑最佳方位為正南東西偏西10°以內(nèi)”這一原則，以實(shí)現(xiàn)建筑物冬季增加得熱、夏季少得熱的目的，同時(shí)在寒冷地區(qū)實(shí)施“建筑物的長(zhǎng)軸東西向布置”，可以得到更多的太陽輻射。此外，建筑物開窗方向南向開窗大些、北向開窗小些，這樣就可以爭(zhēng)取多些熱量從南向進(jìn)入，減少寒風(fēng)從西北向窗戶進(jìn)入。

3)合理設(shè)計(jì)自然通風(fēng)。通風(fēng)是否順暢是影響建筑居住質(zhì)量的一個(gè)重要標(biāo)志，設(shè)計(jì)合理通風(fēng)可以保持室內(nèi)空氣清新，溫度適宜，減少對(duì)空調(diào)設(shè)備的使用，從而降低建筑耗能能力和減少有害氣體的排放。通風(fēng)設(shè)計(jì)要考慮到冬夏兩季的不同情況，在冬季，如果室內(nèi)通風(fēng)過強(qiáng)，室內(nèi)的熱量就會(huì)散得快；在夏季，如果室內(nèi)通風(fēng)過強(qiáng)，就會(huì)減少冷量的輸入。此外，如果室內(nèi)空氣流動(dòng)過快也不利于通風(fēng)換氣量和空氣清新度要求。所以合理設(shè)計(jì)自然通風(fēng)可采用以下方法：a.在夏季，可以通過自然通風(fēng)來驅(qū)散熱量；在冬天，可通過控制氣流來降低室內(nèi)熱量的散失；b.充分利用建筑基地內(nèi)的物質(zhì)因素，以低成本方式創(chuàng)造良好的通風(fēng)環(huán)境。比如，改變空氣流動(dòng)速度和流動(dòng)方向，根據(jù)自然條件來合理布局建筑方向；c.利用建筑形體引導(dǎo)風(fēng)向或阻擋風(fēng)向，以改變風(fēng)速。

3.2建筑單體形態(tài)與功能布局

控制建筑物單體的整體形態(tài)是被動(dòng)式建筑設(shè)計(jì)的一個(gè)重要方面，適宜的單體形態(tài)可以保證建筑物在夏季擁有良好的隔熱，冬天可以接收足夠多的太陽照射。通過設(shè)計(jì)合理的體型系數(shù)可以將建筑物形態(tài)控制在合理范圍內(nèi)，可以有效減少建筑與外部的接觸面積，減少熱量交換，從而達(dá)到節(jié)能效果。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，減少體型系數(shù)的方法有：使建筑平面布局緊湊，減少外墻的凹凸變化，適度增加建筑進(jìn)深，合理采用弧形表面。且設(shè)計(jì)師在控制體型系數(shù)的同時(shí)也要注意建筑的形式美，不能一味地追求綠色低耗而使得整體建筑形態(tài)過于單調(diào)。另一方面，建造被動(dòng)優(yōu)先綠色建筑要從實(shí)際情況出發(fā)，順應(yīng)自然、保護(hù)自然，實(shí)現(xiàn)建筑與環(huán)境的整體融合，充分考慮建筑布局功能的合理性、兼顧好通風(fēng)、采光問題，減少不必要的建筑外表面積值，以降低建筑體型系數(shù)。

3.3建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫隔熱設(shè)計(jì)

建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)，主要是采用外墻自保溫材料，建設(shè)自保溫系統(tǒng)，以減少對(duì)空調(diào)及供暖設(shè)備的使用，從而減少對(duì)電能的消耗，減少有害氣體的排放。隨著外墻保溫系統(tǒng)得到越來越廣泛的應(yīng)用，安裝越來越便捷，保溫性能也取得了良好的效果，而且還不需要維修。另外，采用建筑降溫隔熱涂料可以在夏天起到隔熱降溫作用，這是一種集反射、輻射與空心微珠隔熱為一體的新型材料，能夠?qū)μ柤t外線和紫外線起到很高的反射效果。通過涂刷這種材料，可以避免太陽熱量在建筑體累積升溫，還能輻射熱量散熱降溫，此外，還可以在涂料中混入導(dǎo)熱性差的空心微珠以隔絕熱能的傳遞，以防止高溫天氣下熱量向建筑內(nèi)部傳導(dǎo)，在這種材料的包圍下建筑空間就能保持恒溫狀態(tài)。

4　結(jié)語

隨著能源短缺、環(huán)境破壞的日益嚴(yán)重，如何在生活生產(chǎn)中做到低碳節(jié)能，提高能源利用效率已成為各行業(yè)、各領(lǐng)域共同努力的方向。在綠色建筑中應(yīng)用被動(dòng)設(shè)計(jì)策略，在建筑設(shè)計(jì)過程中最大限度地借助氣候和建筑自身的調(diào)節(jié)功能，減少人工設(shè)備、主動(dòng)技術(shù)的使用，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)建筑的節(jié)能減排，降低整個(gè)建筑的能耗。

[1]王靜.綠色建筑設(shè)計(jì)中被動(dòng)設(shè)計(jì)與性能工具的應(yīng)用思路與策略研究[J].華中建筑，2014(8)：25.

[2]鹿少博.被動(dòng)優(yōu)先的綠色實(shí)驗(yàn)樓建筑設(shè)計(jì)探析[J].建筑設(shè)計(jì)及其理論，2015(3)：16.

[3]朱正陽.綠色與地壇建筑設(shè)計(jì)策略與德國(guó)被動(dòng)房設(shè)計(jì)實(shí)踐[J].建筑安全，2012(2)：31.

The application of passive optimization design strategy in green building

Zhang Xiaofeng

(YangquanArchitecturalDesignInstitute,Yangquan045000,China)

This paper introduced the concept of green building and passive optimization design, from building overall planning, building monomer form and functional layout, building envelope insulation design and other aspects, elaborated the passive optimization building design strategies, pointed out that the passive optimization design with ecological and environmental protection, high efficiency and energy saving, green and comfortable and other characteristics.

passive design, green building, ecological environment protection, building envelope

1009-6825(2016)19-0180-02

2016-04-22

張曉峰(1978- )，男，工程師

TU201.5

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