住宅建筑被動(dòng)式節(jié)能設(shè)計(jì)方法分析

賈廣勝

【摘要】所謂的被動(dòng)式節(jié)能，就是在建筑設(shè)計(jì)的過(guò)程中充分考慮該地區(qū)的氣候特征以及地質(zhì)環(huán)境，有效利用自然能源，最大限度減少對(duì)機(jī)械設(shè)備的依賴(lài)。將在這種方式應(yīng)用于住宅建筑設(shè)計(jì)中，能夠有效降低建筑物的能源消耗，對(duì)于我國(guó)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的貫徹落實(shí)具有重要意義。

【關(guān)鍵詞】住宅建筑 被動(dòng)式節(jié)能 設(shè)計(jì)方法

前言：隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，我國(guó)建筑行業(yè)逐漸走向繁榮，居民住宅面積逐年擴(kuò)大。在能源與環(huán)境的雙重危機(jī)下，住宅建筑所帶來(lái)的能源消耗問(wèn)題逐漸引起全社會(huì)的關(guān)注，節(jié)能已經(jīng)是建筑行業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的一種必然選擇，住宅建筑被動(dòng)式節(jié)能設(shè)計(jì)理念在這種形勢(shì)下應(yīng)運(yùn)而生，對(duì)于住宅建筑的能源節(jié)約具有重要意義。

一、整體布局的設(shè)計(jì)

（一）被動(dòng)式節(jié)能的選址原則

被動(dòng)式節(jié)能建筑的選擇要遵循以下原則：首先，不能破壞當(dāng)?shù)氐纳帧⑥r(nóng)田以及自然水系等，保證周?chē)鷽](méi)有發(fā)生洪澇以及山體滑坡等自然災(zāi)害的危險(xiǎn)；其次，場(chǎng)地要便于利用自然資源，主要體現(xiàn)在冬季能夠防風(fēng)保暖，夏季能夠通風(fēng)遮陽(yáng)；第三，如果選址地區(qū)周?chē)牡貏?shì)不平坦，則要考慮周?chē)档淖兓A(yù)測(cè)其是否會(huì)對(duì)建筑群造成不利影響；第四，如果選址周?chē)嬖谒w，水體要置于夏季主導(dǎo)風(fēng)向的上風(fēng)向；最后，選址過(guò)程中要考慮到日照、風(fēng)向等影響。

（二）建筑群體布局的設(shè)計(jì)

群體布局會(huì)對(duì)建筑節(jié)能情況產(chǎn)生直接影響，合理的布局可以改善建筑群內(nèi)部的微氣候，提高自然能源的利用率。目前最常用的就是行列式布局，即群體內(nèi)所有建筑都按照設(shè)計(jì)朝向成排布置或者是成列布置，這種方式的最大優(yōu)勢(shì)就是可以實(shí)現(xiàn)建筑群體朝向的最優(yōu)化，有利于建筑的采光和通風(fēng)，適用性較廣。如果該地區(qū)冬季異常嚴(yán)寒，對(duì)抵御寒冷有較高要求，但是對(duì)夏季通風(fēng)的要求不高，則可以選擇周邊式，即建筑群沿著街道布局。具體選擇哪種方式要根據(jù)氣候條件以及居住要求來(lái)決定[1]。

（三）建筑朝向的設(shè)計(jì)

建筑群體朝向會(huì)對(duì)節(jié)能水平產(chǎn)生重要影響，主要是考慮兩點(diǎn)因素，一是朝向與陽(yáng)光照射之間的關(guān)系，二是朝向與風(fēng)環(huán)境之間的關(guān)系。我國(guó)大部分地區(qū)冬季都需要通過(guò)采暖來(lái)滿(mǎn)足人們的供暖需求，而采暖也是住宅建筑能耗的最主要來(lái)源，因此，如何在冬季獲得更多的太陽(yáng)輻射是設(shè)計(jì)中需要思考的問(wèn)題。選擇朝向時(shí)需要盡量使建筑群內(nèi)的所有建筑向陽(yáng)，有效利用太陽(yáng)能。同時(shí)還要考慮到當(dāng)?shù)氐闹鲗?dǎo)風(fēng)向，因?yàn)槠洳粌H影響夏季通風(fēng)，同時(shí)還會(huì)直接影響冬季的熱能損耗，因此要先了解當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)環(huán)境，并根據(jù)建筑實(shí)際需要確定是否選擇自然通風(fēng)條件下的建筑朝向設(shè)計(jì)[2]。

二、建筑單體的被動(dòng)式節(jié)能

（一）體形設(shè)計(jì)

首先，從體形系數(shù)上來(lái)說(shuō)，一般情況下體形系數(shù)與單位空間的散熱面積成正比，就是說(shuō)體形系數(shù)越大，建筑能耗就越大。建筑設(shè)計(jì)中對(duì)體形設(shè)計(jì)極限值有直接規(guī)定，這里以嚴(yán)寒地區(qū)為例，3層以?xún)?nèi)的體形系數(shù)不能超過(guò)0.52，4層至8層體形系數(shù)不能超過(guò)0.33，9層至13層體形系數(shù)不能超過(guò)0.28，如果大于14層，則不能超過(guò)0.26?？刂企w形系數(shù)主要有以下幾種方法：一是在允許范圍內(nèi)擴(kuò)大基地面積，盡量擴(kuò)大長(zhǎng)度和進(jìn)深；二是在保證建筑安全性的前提下提升建筑層數(shù)；三是要避免復(fù)雜造型，輪廓線要簡(jiǎn)潔，外形盡量保持平整；四是如果建筑形式為點(diǎn)式建筑，可以選擇多點(diǎn)式組合的裙樓方式。其次，從太陽(yáng)輻射熱的角度來(lái)說(shuō)，單體建筑長(zhǎng)寬比例會(huì)對(duì)建筑輻射比值產(chǎn)生直接影響。例如，如果長(zhǎng)與寬的比例為1：1，則在45度范圍內(nèi)所獲得太陽(yáng)輻射的比值越來(lái)越大，而在0度至45度范圍內(nèi)，隨著長(zhǎng)寬比例的增加，所獲太陽(yáng)輻射的比值也越來(lái)越大。可見(jiàn)形體會(huì)太陽(yáng)能的獲取情況產(chǎn)生直接影響，設(shè)計(jì)中要充分考慮這一因素。

（二）戶(hù)型設(shè)計(jì)

首先是采光區(qū)的設(shè)計(jì)，住宅建筑中大致包括以下類(lèi)型房間：一是臥室，二是起居室，三是廚房，四是衛(wèi)生間，其中前兩者對(duì)采光有較高要求，因此應(yīng)該朝南，保證光線的充足；而后兩者使用頻率并不高，對(duì)采光的要求也比較低，因此可以將其布置在北向。單體建筑采用這種布局方式，可以使對(duì)光線有較高要求的房間充分利用陽(yáng)光。其次是洞口設(shè)計(jì)，為了達(dá)到理想的通風(fēng)效果，單體建筑會(huì)設(shè)計(jì)洞口，用于進(jìn)風(fēng)和出風(fēng)，為了提升自然通風(fēng)效果，可以在設(shè)置一個(gè)高低窗，通過(guò)高地差來(lái)改善氣流流通效果。進(jìn)風(fēng)口與出風(fēng)口之間最好保證對(duì)位，避免氣流迂回，同時(shí)可以在起居室里設(shè)置活動(dòng)門(mén)，在不影響私密空間的前提下保證靈活通風(fēng)。另外為了避免交角風(fēng)問(wèn)題，可以在洞口周邊的側(cè)墻上設(shè)置開(kāi)口[3]。

（三）維護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

住宅建筑被動(dòng)式節(jié)能設(shè)計(jì)中，還有一項(xiàng)重點(diǎn)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)就是維護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，主要涉及到以下幾點(diǎn)：一是建筑立面，主要是立面色彩上會(huì)對(duì)建筑節(jié)能產(chǎn)生直接影響，北方嚴(yán)寒地區(qū)最好選擇深色立面，有效吸收太陽(yáng)輻射，比較典型的就是紅色磚墻。而南方氣候溫暖地區(qū)最好選擇淺色立面，反射太陽(yáng)輻射，比較典型的就是白色墻體。二是保溫體系，可以選擇外墻內(nèi)保溫，比較常用的材料有石膏保溫砂漿以及苯板等。其優(yōu)點(diǎn)是施工方便，不容易受到外界環(huán)境的影響，且對(duì)建筑垂直度沒(méi)有過(guò)高要求；還可以選擇外墻外保溫，就是將保溫隔熱體系設(shè)置在外墻外，常用材料為ESP板和XPS板，優(yōu)勢(shì)是可以防止結(jié)露問(wèn)題，延長(zhǎng)建筑主體的使用壽命[4]。

總結(jié)：住宅建筑被動(dòng)式設(shè)計(jì)含有較高的技術(shù)含量，但是設(shè)計(jì)成本并不高，對(duì)工程技術(shù)水平也沒(méi)有過(guò)多要求。對(duì)住宅建筑采用這種設(shè)計(jì)方式，能夠充分利用建筑周邊自然資源，滿(mǎn)足建筑的節(jié)能要求，對(duì)于我國(guó)建筑事業(yè)的健康發(fā)展具有重要意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]高源，劉叢紅.基于生命周期評(píng)價(jià)的居住建筑被動(dòng)式節(jié)能設(shè)計(jì)研究——以天津市高層點(diǎn)式住宅設(shè)計(jì)為例[J].建筑節(jié)能，2013，12（14）09：32-37.

[2]陶敬武，張瀛洲.綠色建筑設(shè)計(jì)中被動(dòng)式優(yōu)先節(jié)能技術(shù)應(yīng)用——無(wú)錫山語(yǔ)銀城住宅小區(qū)綠色建筑設(shè)計(jì)[J].建筑設(shè)計(jì)管理，2011，13（15）05：75-80.

[3]葉國(guó)棟，胡文斌.被動(dòng)式建筑設(shè)計(jì)技術(shù)在廣州某住宅小區(qū)的應(yīng)用與分析[J].動(dòng)感（生態(tài)城市與綠色建筑），2011，10（12）03：90-95.

[4]楊柳，楊晶晶.被動(dòng)式超低能耗建筑設(shè)計(jì)基礎(chǔ)與應(yīng)用[J].科學(xué)通報(bào)，2015，11（13）18：1698-1710.