被動式房屋設計原則與簡析

孫遜

[摘要]由于人類活動方式與規(guī)模的加大，地球生態(tài)環(huán)境在逐年惡化，同時全球的能源危機也在逐漸加劇。隨著我國城鎮(zhèn)化的不斷發(fā)展，城鎮(zhèn)人口的數量在逐漸增加，對于居住建筑的需求也變得越來越大，相應地，能源的消耗也會因此而逐漸增加。在這樣的情況下，為降低能耗和對生態(tài)環(huán)境的保護，被動式房屋應運而生。本文就是對被動式房屋設計進行分析，為相關研究提供借鑒。

[關鍵詞]被動式房屋；設計要求與原則；簡析

隨著全球經濟的快速發(fā)展，地球資源的消耗也在猛烈增長，節(jié)約能源、保護環(huán)境成為當今世界的一個主要議題。近年來，我國建筑業(yè)一直處于高中速發(fā)展階段，節(jié)能建筑愈來愈被行業(yè)所重視，節(jié)能設計也成為建筑師所關注的重點。在此情景下，被動式房屋設計應勢而生。被動式房屋節(jié)能技術，是指以非機械電氣設備干預手段，實現(xiàn)房屋能耗降低的節(jié)能技術，也即在建筑規(guī)劃設計中通過對房屋朝向的合理布置、遮陽的設置、建筑圍護結構的保溫隔熱等技術手段，以及有利于自然通風的建筑開口設計，實現(xiàn)房屋需要的采暖、空調、通風等能耗的降低。

1.被動式房屋設計的原理

被動式房屋，在設計過程中采用的是被動式的設計理念，能夠有效節(jié)約能源，即能效。被動式房屋要滿足的基本原則就是能效，要想滿足能效這一基本要求，首先要對保溫墻體、屋頂和門窗技術等進行節(jié)能創(chuàng)新，除此之外，還要最大限度實現(xiàn)建筑電氣的節(jié)能性，并提高建筑自然通風的最大化。這樣，房屋通過建筑外圍護結構所產生的能量損失就會降低?？梢詫崿F(xiàn)在冬季的時候，房屋也能夠保持正常的人體所需溫度；在夏季的時候，也能夠保證太陽的熱輻射不會致使室溫過高到人體不適感受。被動式房屋的設計過程中，要充分綜合考慮到外窗的采光、保溫和隔熱等性能，達到室內自然光照好，減少電照明的要求，同時降低冷負荷，降低窗戶的傳熱系數，保證室內的溫度不會發(fā)生驟變。滿足以上要求的房屋建筑才是被動式房屋建筑，在設計過程中，一定要充分考慮上述基本原則。

2.被動式房屋設計的要求

（1）要利用建筑房屋自身的熱能滿足冬季采暖低耗的需要，同時可滿足室內空氣清新的基本要求，保證室內空氣質量有著高品質，使得居住在室內的人們更有舒適感。（2）要將一次性能源當做限定性指標，這樣的做法主要就是減少建筑物一次性能源消耗過于嚴重的現(xiàn)象，也就是說，不能夠因為冬季采暖能耗發(fā)生了降低而加大空調等設備的能耗去加以平衡，也不要因夏季降低了制冷的能耗而在加大室內照明等方面的能耗去加以平衡，這樣就能夠有效克服此消彼長的問題。被動式房屋在設計過程中，追求的是建筑總體能耗的降低，而不是單一能耗的降低。（3）被動式房屋室內要達到一年四季都處于一種舒適的狀態(tài)，要滿足如下幾點要求：室內的相對濕度要在40%～60%之間，室內的溫度要在20～26℃左右，門窗靠近室內的一側不會出現(xiàn)結露的現(xiàn)象，圍護結構表面的溫差不會>3℃等。（4）噪音限制，在設計過程中噪音限制必須要滿足如下要求：起居室必須要<20dB，功能房必須要<30dB，機房必須要<35dB等。（5）從氣密性上來看，N50必須要小于0.6，也就是說室內外的氣溫差在50Pa的情況下，那么需要換氣的次數不能夠超過0.6/h次。

3.被動式房屋設計的基本原則

（1）緊湊型的設計原則。也就是說房屋的體型必須要緊湊，體型系數必須要<0.4。（2）無熱橋設計原則。這種設計方式就是要保證外圍護結構的保溫層滿足連續(xù)性和完整性的基本要求，不會出現(xiàn)結構性熱橋的現(xiàn)象，而且外墻需要使用外保溫系統(tǒng)，對于外墻外保溫系統(tǒng)還要進行阻斷橋處理。（3）要滿足自然通風的要求。房屋的平面布局設計要實現(xiàn)空氣對流穿堂風的基本需求，外窗能夠開啟的面積必須要大于總面積的1/4，整個單元內所有的房間地板和室內門的間隙是不能夠小于2cm。（4）自然采光的設計原則。必須參照建筑采光設計標準來進行設計，書房和起居室在自然照明上應滿足閱讀和書寫的基本要求。（5）要充分利用太陽能，房屋的主朝向宜為南向，在太陽光充足的建筑表面安裝太陽能熱水器，地下庫等地下設施宜利用太陽光導系統(tǒng)滿足日問照明要求。

4.國外（德國）被動式房屋案例

（1）強調建筑物首先要滿足建筑熱工的要求，通過對外墻體的構造措施與選材防止內墻面結露發(fā)霉，然后才是對建筑能物能耗的要求。（2）提出對建筑物舒適度要求。它要求室內相對濕度在是40%-60%，溫度控制在20～26℃，并且超溫頻率控制在10%以內，并且新風量必要滿足人體需求。（3）強調充分利用自然通風。室外氣候條件在舒適范圍內時，被動式房屋盡可能不啟動設備對室內溫度進行調節(jié)，而是充分利用自然通風。（4）充分利用自然采光。被動式房屋對窗墻比沒有限制，但對通過窗進入到室內的太陽光的熱量要有所限制。（5）判定建筑是否符合節(jié)能建筑的方法是通過能耗模擬計算，即以建筑物最終的一次實際能源消耗量判定其是否為節(jié)能建筑。

5.結語

建筑物盡可能避免主動式提供能量，而是通過采取太陽光、風力或地源熱泵方式進行采暖、制冷、通風和除濕，從而實現(xiàn)建筑能源供應非主動式和零廢氣排放。被動式房屋的設計滿足節(jié)能要求，對于我國建筑行業(yè)的發(fā)展是極為重要的。