被動(dòng)式超低能耗建筑設(shè)計(jì)基礎(chǔ)與應(yīng)用

【摘要】促進(jìn)人居環(huán)境質(zhì)量和建筑環(huán)保質(zhì)量同時(shí)發(fā)展，是當(dāng)前我國(guó)倡導(dǎo)節(jié)能減排的重要舉措。應(yīng)用被動(dòng)式超低能耗建筑設(shè)計(jì)可以調(diào)節(jié)人居環(huán)境的氣候，促進(jìn)資源環(huán)境條件改善，促進(jìn)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。本文主要根據(jù)被動(dòng)式建筑設(shè)計(jì)的基本概況入手，分析被動(dòng)式超低能耗建筑設(shè)計(jì)在建筑工程中的應(yīng)用，旨在促進(jìn)我國(guó)建筑朝著節(jié)能環(huán)保的方向發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】被動(dòng)式；超低能耗；建筑設(shè)計(jì)；應(yīng)用

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的不斷提高，我國(guó)對(duì)推進(jìn)城市化進(jìn)程也不斷加深，人們對(duì)居住條件的要求也逐漸提高，居住環(huán)境問(wèn)題一直是人們談?wù)摬⑶谊P(guān)心的問(wèn)題。隨著建筑用地的不斷增加，資源消耗和環(huán)境惡化問(wèn)題也逐漸嚴(yán)重。現(xiàn)在被動(dòng)式超低能耗建筑設(shè)計(jì)引進(jìn)我國(guó)建筑施工中，給我國(guó)建筑業(yè)技術(shù)注入了新的血液，可以促進(jìn)建筑施工綠色發(fā)展，節(jié)約材料，為人們提供一個(gè)健康適宜的居住環(huán)境。建筑業(yè)提倡節(jié)能減排降低消耗，突出表現(xiàn)在降低建筑低耗和建筑供暖或制冷低耗方面，可以節(jié)約能源、降低能耗，提高資源的循環(huán)利用率。

1、被動(dòng)式建筑設(shè)計(jì)的產(chǎn)生背景

隨著人民生活水平不斷向優(yōu)質(zhì)和舒適邁進(jìn)，我國(guó)的建筑業(yè)也隨著得到了很大的發(fā)展。建筑的不斷擴(kuò)大給環(huán)境也帶來(lái)了不小的傷害，所以我國(guó)對(duì)環(huán)境和資源的保護(hù)重視程度提升，根據(jù)調(diào)查的數(shù)據(jù)分析，我國(guó)的居民生活平均質(zhì)量和環(huán)境之間有密切的關(guān)系。根據(jù)我國(guó)居民對(duì)建筑的要求不斷提升，建筑單位在保證好建筑物質(zhì)量的同時(shí)要把環(huán)保理念貫穿其中，之前的建筑方式已經(jīng)不能適應(yīng)建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)的建立。所以被動(dòng)式超低能耗建筑設(shè)計(jì)理念的提出得到廣泛認(rèn)可，在建筑設(shè)計(jì)中得到強(qiáng)烈的推廣。在2015年12月3日召開(kāi)的第21次聯(lián)合國(guó)氣候大會(huì)中關(guān)于建筑的節(jié)能減排計(jì)劃，就從中國(guó)的實(shí)際情況出發(fā)，我國(guó)制定了“被動(dòng)優(yōu)先、主動(dòng)優(yōu)化、經(jīng)濟(jì)使用”的超低能耗建筑的原則?！氨粍?dòng)式超低能耗綠色建筑”是指超低能耗和近零能耗建筑，主要的要求就是促進(jìn)綠色建筑的發(fā)展。

2、被動(dòng)式超低能耗建筑設(shè)計(jì)原理

當(dāng)然現(xiàn)在的城市化建設(shè)中，節(jié)能環(huán)保理念已經(jīng)普及到人們中，建筑業(yè)作為和人們生活息息相關(guān)的產(chǎn)業(yè)一直都是在人民心中重視的焦點(diǎn)，如何在建筑設(shè)計(jì)和施工中做到環(huán)保綠色是建筑行業(yè)要思考的重要問(wèn)題。被動(dòng)式超低能耗建筑設(shè)計(jì)主要是根據(jù)建筑施工的當(dāng)?shù)氐淖匀粭l件和經(jīng)濟(jì)水平，選取環(huán)保型可再生能源進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)。被動(dòng)式超低能耗的好處是可以在確保建筑物舒適的情況下實(shí)現(xiàn)環(huán)保節(jié)能。

被動(dòng)式建筑設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)原理和其他的建筑設(shè)計(jì)理念不同，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念主要是人工主控環(huán)境，利用空調(diào)和采暖等設(shè)備，目的是為了達(dá)到對(duì)室內(nèi)環(huán)境進(jìn)行調(diào)控，使其調(diào)整到適合人居住的溫度。但是主動(dòng)式的控制對(duì)能源的消耗非常大，而且會(huì)隔絕室內(nèi)和室外的空氣流通，人長(zhǎng)期居住會(huì)對(duì)健康狀況造成不良的影響。被動(dòng)式設(shè)計(jì)技術(shù)主要是通過(guò)對(duì)自然資源提供采暖通風(fēng)，讓室內(nèi)的和室外的環(huán)境互相融合。比如在住宅的基本溫度在18-26℃時(shí)是人類居住最適宜的溫度。1室外有太陽(yáng)可以提高室內(nèi)溫度，可以讓人居住更加舒適，還可以減少資源的消耗，讓建筑實(shí)現(xiàn)低能耗環(huán)保。

室外環(huán)境氣候可以使用精細(xì)化表征方法表示，因?yàn)橐匀梭w的舒適度和建筑環(huán)境為基礎(chǔ)描繪室外氣候特征是被動(dòng)式超低能耗建筑設(shè)計(jì)的必要條件，和當(dāng)前的發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)在建筑節(jié)能相關(guān)的氣候參數(shù)方面還有需要提高的地方，有關(guān)于建筑節(jié)能精細(xì)化數(shù)據(jù)方面存在需要完善的地方，這對(duì)于為被動(dòng)式超低能耗建筑節(jié)能提供精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)依據(jù)。所以國(guó)內(nèi)專家根據(jù)我國(guó)的典型氣候年為基礎(chǔ)，結(jié)合氣象數(shù)據(jù)和建筑熱環(huán)境的實(shí)際要求，提出以典型氣象年的室外環(huán)境氣象表現(xiàn)方法，利用氣象數(shù)據(jù)反映典型的氣象變化，實(shí)現(xiàn)室外環(huán)境氣候的精細(xì)化表征。

3、我國(guó)目前被動(dòng)式超低能耗建筑設(shè)計(jì)存在問(wèn)題

被動(dòng)式超低能耗建筑在我國(guó)的建筑設(shè)計(jì)中得到了充分的重視，可以在一定程度上改造建筑圍護(hù)的空間基礎(chǔ)，優(yōu)化建筑能源合理運(yùn)用，有效減少建筑能耗。我國(guó)目前對(duì)于被動(dòng)式超低能耗建筑技術(shù)風(fēng)格并沒(méi)有一個(gè)成熟的規(guī)定，需要從我國(guó)的基本國(guó)情入手，包括地域、氣候、建筑環(huán)境等實(shí)際情況設(shè)計(jì)方案，探究影響被動(dòng)式超低能耗的多種因素，建立完整的被動(dòng)式超低能耗居住建筑的體系。

3.1環(huán)境因素

我國(guó)本身就幅員遼闊、自然環(huán)境條件復(fù)雜，氣候、地域、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平都不均衡，不同的地區(qū)氣候存在較大的差異，建筑整體的設(shè)計(jì)要考慮到建筑整體的通透性，要使用建筑通風(fēng)保證新鮮空氣可以通暢流通，我國(guó)居民主要的通風(fēng)方式一般是開(kāi)窗通風(fēng)。夏季室內(nèi)的溫度較高，冬季室內(nèi)的溫度較低，一些寒冷地區(qū)在冬季溫差較大，通風(fēng)情況不好。建筑室內(nèi)環(huán)境和室外的氣候聯(lián)系非常緊密，要認(rèn)真分析室外的自然氣候和室內(nèi)氣候、人體熱感覺(jué)之間的聯(lián)系，這樣可以為建筑暖通空調(diào)工程設(shè)計(jì)提供必要的參考依據(jù)。被動(dòng)式控制技術(shù)非常重視室外自然氣候和室內(nèi)氣候二者的相互作用關(guān)系。室外的自然氣候和室內(nèi)的氣候始終各自運(yùn)行，保持相對(duì)自由的狀態(tài)，室外的自然氣候可以調(diào)節(jié)室內(nèi)微氣候。2

3.2氣候因素

我國(guó)在不同的地域氣候的變化也有不同的變化，由于各個(gè)地域氣候變化存在的差異很大，不同的氣候會(huì)對(duì)建筑帶來(lái)不同的影響，對(duì)實(shí)施建筑技術(shù)實(shí)施業(yè)也帶來(lái)不同程度的影響，不同氣候區(qū)域要根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況采取被動(dòng)式超低能耗建筑。比如在黑龍江比較靠近北極，在冬季供暖日較多，夏季的供暖日較少。由于不同地域的氣候差異導(dǎo)致國(guó)家不能實(shí)施統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的被動(dòng)式超低能耗建筑技術(shù)。

3.3建筑因素

我國(guó)的居住建筑由于地域的不同情況主要采用的是多層建筑，這是我國(guó)建筑居住的主要形式。我國(guó)的建筑密度高、面積大、公共的空間廣，進(jìn)行被動(dòng)式超低能耗建筑設(shè)計(jì)中存在一定的不足?？罩寐蔬^(guò)高導(dǎo)致戶間傳熱損失較大和集中設(shè)備負(fù)荷率低對(duì)建筑能耗會(huì)產(chǎn)生影響，所以我國(guó)的被動(dòng)式超低能耗建筑技術(shù)在實(shí)施中要考慮到我國(guó)不同建筑的特點(diǎn)。

3.4建筑能耗因素

我國(guó)大多數(shù)建筑能耗的特點(diǎn)是高能源、高熱量的能耗，但是在效果上卻是舒適度較低、保證率也較低。能耗業(yè)也會(huì)受到氣候、地域、環(huán)境等多種因素的影響。

4、被動(dòng)式超低能耗建筑設(shè)計(jì)在建筑工程中的應(yīng)用

4.1門窗系統(tǒng)

在建筑物的安裝門窗時(shí)，門窗結(jié)構(gòu)中的保溫、防水、氣密性是最重要的，同樣也是處理難度最大的?；旧夏芎膿p失可以占到總能耗損失的30%左右，在建筑工程中引入被動(dòng)式超低能耗建筑設(shè)計(jì)理念時(shí)，要首先運(yùn)用在門窗的傳熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，要考慮太陽(yáng)能透射比的因素。窗戶的材料可以選擇PVC塑料材料，用發(fā)芯材料作為填充物。窗戶的玻璃選用復(fù)合真空玻璃，要使用耐性比較好的暖條代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鋁合金隔條。窗洞、窗框之間的縫隙使用帶有粘性的預(yù)壓自膨脹密封帶。

4.2保溫隔熱系統(tǒng)

我國(guó)北方是供暖的主要地區(qū)，被動(dòng)式超低能耗建筑設(shè)計(jì)在北方使用的范圍比較廣，主要體現(xiàn)在保溫隔熱系統(tǒng)。建筑的挖墻保溫采用的是B1級(jí)的模塑聚苯板，厚度大約在210-260mm之間。這種材料的成分中紅外洗劑，吸收和反熱輻射的效果較好。在模塑聚苯板四周安裝300mm寬度的防火隔離帶，提高外保溫層的防火性能。同時(shí)可以采用雙層保溫板，地板縫使用粉聚笨顆粒保溫砂漿填補(bǔ)密封。

4.3自然采光和通風(fēng)結(jié)合

在被動(dòng)式超低能耗建筑設(shè)計(jì)中，可以同時(shí)應(yīng)用自然采光和通風(fēng)是節(jié)能效果最好的措施，在國(guó)家的節(jié)能建筑標(biāo)準(zhǔn)中，建筑采光和通風(fēng)設(shè)計(jì)要充分考慮到當(dāng)?shù)氐淖匀粭l件?？梢岳米匀还鈽?gòu)造良好的光照環(huán)境，可以滿足人們長(zhǎng)期的生活和工作的環(huán)境需求。我國(guó)的絕大部分地區(qū)都處于溫帶氣候，依靠自然的光照比較充足，為建筑設(shè)計(jì)中利用自然光提供了充足的條件。在進(jìn)行自然采光的設(shè)計(jì)中，要先確定自然采光的基本方案和措施，然后再選擇窗戶材料、玻璃材料，決定是否需要開(kāi)天窗，分析人工照明和自然采光是否需要相結(jié)合。

4.4阻斷建筑熱橋

在建筑工程的施工中，由于建筑構(gòu)件保溫層的厚度等因素，容易發(fā)生熱橋現(xiàn)象，主要體現(xiàn)在陽(yáng)臺(tái)的設(shè)計(jì)上。被動(dòng)式超低能耗建筑設(shè)計(jì)中，可以將陽(yáng)臺(tái)板和主體結(jié)構(gòu)分開(kāi)，中間使用保溫材料，厚度和墻體的厚度差不多?；蛘呖梢詫㈥?yáng)臺(tái)門設(shè)計(jì)成室內(nèi)形式，門窗用保溫材料覆蓋，也可以提高建筑室內(nèi)保溫效果。

結(jié)語(yǔ)：

綜上所述，被動(dòng)式超低能耗建筑設(shè)計(jì)的應(yīng)用可以促進(jìn)人類居住環(huán)境更加環(huán)保和適宜，也是促進(jìn)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)的建立。在應(yīng)用被動(dòng)式超低能耗建筑設(shè)計(jì)中，要注意分析施工當(dāng)?shù)氐臍夂颦h(huán)境，明確室外氣候和室內(nèi)氣候和人類舒適度之間的關(guān)系。積極地分析施工中的實(shí)際情況，要積極把被動(dòng)式技術(shù)應(yīng)用到建筑設(shè)計(jì)中。實(shí)現(xiàn)建筑綠色環(huán)保，提高資源的重復(fù)利用率，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益同時(shí)實(shí)現(xiàn)。