關(guān)于寒冷地區(qū)學(xué)校建筑被動式節(jié)能設(shè)計的探析

吳岳

（天津華匯工程建筑設(shè)計有限公司 天津 300000）

被動式節(jié)能建筑主要是通過對建筑的規(guī)劃布局、單體設(shè)計、色彩選擇、形體結(jié)構(gòu)等進(jìn)行合理規(guī)劃設(shè)計，充分利用建筑周圍的自然資源，為居住者提供舒適環(huán)境的一種建筑。

1 被動式節(jié)能建筑的主要特征

①被動式節(jié)能建筑基于特定的自然環(huán)境和地理環(huán)境，其將建筑本身看作一種動態(tài)因素，需要充分考慮其與周邊環(huán)境的融合和反應(yīng)。②被動式節(jié)能建筑的終極目標(biāo)是“低能耗、零能耗、負(fù)能耗”，設(shè)計者希望通過利用被動式節(jié)能技術(shù)降低周圍環(huán)境對自身的影響，甚至在一定程度上能夠充分利用周圍的環(huán)境實現(xiàn)自身能耗的彌補(bǔ)。③被動式節(jié)能建筑的建材和能耗大多采用可再生資源，既能實現(xiàn)生態(tài)的可持續(xù)發(fā)展，也能節(jié)約成本，避免過度裝飾和經(jīng)濟(jì)上的浪費。

2 被動式節(jié)能建筑的主要作用

①減少能耗的作用。建筑工程建設(shè)需要消耗大量的水泥、磚、混泥土等建筑材料，建筑使用過程中的暖氣、空調(diào)、冰箱、電視等還需要消耗大量能源。被動式節(jié)能建筑設(shè)計理念的出現(xiàn)，改變了傳統(tǒng)建筑設(shè)計模式，因地制宜，結(jié)合建筑當(dāng)?shù)貧夂颦h(huán)境，充分利用太陽能、地?zé)崮艿瓤稍偕Y源，趨利避害，減少化石能源的使用。②提高環(huán)境效益的作用。被動式節(jié)能建筑通過科學(xué)設(shè)計，采用環(huán)保材料，充分利用自然環(huán)境優(yōu)勢，能有效改善建筑內(nèi)部溫度、濕度、采光、空氣循環(huán)等微環(huán)境，能提高建筑的舒適性，具有提高生活品質(zhì)、降低疾病概率的作用。此外，還能最大限度地減少對化石能源的使用，減少有害氣體、煙塵的排放，改善空氣的質(zhì)量，從而實現(xiàn)建筑低碳化。

3 寒冷地區(qū)學(xué)校建筑被動式節(jié)能設(shè)計要點的分析

3.1 科學(xué)選址及合理布局要點分析

①科學(xué)選址。寒冷地區(qū)學(xué)校建筑選址需要充分考慮建筑與周邊環(huán)境的關(guān)系。建筑風(fēng)環(huán)境是影響室內(nèi)人體舒適性的主要因素之一，同時與建筑節(jié)能降耗直接相關(guān)。學(xué)校西北方向最好能有天然的山坡或者茂盛林木作為抵風(fēng)御寒的屏障，東南方向最好能有天然水體或者人工水體，不僅可以保障校園內(nèi)空氣的濕潤，同時也能避免校園溫度的驟降，有利于為學(xué)生營造舒適的校園環(huán)境；②合理布局教學(xué)樓、宿舍、辦公樓等建筑，因為只有適當(dāng)?shù)拈g距才能保證所有建筑都獲得太陽輻射，增加室內(nèi)的溫度；③寒冷地區(qū)的學(xué)校建筑要確定合理的朝向，相關(guān)研究資料已表明，寒冷地區(qū)建筑的最佳方位是正南東西偏向10°以內(nèi)，為了獲得足夠的光照，建筑物也要盡量選擇平坦、無遮擋物的向陽基地；④在學(xué)校的走道兩側(cè)開設(shè)高窗，實現(xiàn)空氣的流動，促進(jìn)校舍內(nèi)的自然通風(fēng)。

3.2 嚴(yán)格學(xué)校建筑的體型設(shè)計及功能應(yīng)用

寒冷地區(qū)的學(xué)校建筑形態(tài)將會直接影響到校舍的性能。①校舍的體形系數(shù)要盡量減少，這樣才能降低熱量的損失，保持室內(nèi)的溫度。②開窗的位置和面積要進(jìn)行嚴(yán)格控制，由于受氣候的影響，寒冷地區(qū)的冷空氣主要來自于西北和東北方向，因此在控制整體開窗面積的前提下，盡可能將南向開窗面積擴(kuò)大，減少東、北、西三向的開窗面積。③學(xué)校屋頂建筑上，要形態(tài)規(guī)整，減少北側(cè)屋頂面積，增加南側(cè)屋頂面積，保證校舍能獲的足夠的太陽輻射熱能。

3.3 強(qiáng)化學(xué)校建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計要點分析

①屋頂節(jié)能設(shè)計。將被動式節(jié)能技術(shù)應(yīng)用于寒冷地區(qū)的就要在設(shè)計和構(gòu)造過程中充分利用周圍的自然資源，實現(xiàn)用與防的平衡。在校舍屋頂建筑上，要注重其保溫性能，并考慮到防止內(nèi)部結(jié)露和屋頂承重等因素。②墻體節(jié)能設(shè)計。寒冷地區(qū)學(xué)校的墻體設(shè)計既要注重保溫性，也要注重保密性。用于墻體的所有材料都必須具有良好的保溫性能，如苯板、金屬夾芯板、聚碳酸醞及酚醛等。針對校舍本身的縫隙，則需要做好特殊部位加強(qiáng)處理，避免熱橋的出現(xiàn)。③幕墻節(jié)能設(shè)計。幕墻是現(xiàn)代學(xué)校建筑中重要性組成的部分，也是熱量散失非常大的部分，將被動式節(jié)能技術(shù)引入校舍幕墻設(shè)計和施工當(dāng)中，就要控制幕墻的遮陽系數(shù)和傳熱系數(shù)，盡量采用多層幕墻以實現(xiàn)對幕墻熱量散失的有效控制。④門窗節(jié)能設(shè)計。校舍的門窗是室內(nèi)與室外進(jìn)行直接熱量交換的關(guān)鍵部位，如果采取的門窗設(shè)計方案不正確或者材料保暖性能不足，則會導(dǎo)致室內(nèi)熱量源源不斷地流向室外，造成熱量的損耗。

4 結(jié)束語

綜上所述，隨著低碳環(huán)保概念的不斷深入，人們對于環(huán)境能源的重視度逐步提高，建筑能耗問題日益受到人們關(guān)注就寒冷地區(qū)的學(xué)校而言，被動式節(jié)能技術(shù)遠(yuǎn)比主動式節(jié)能技術(shù)更能滿足生態(tài)節(jié)能的要求及學(xué)校師生的需求，因此對寒冷地區(qū)學(xué)校建筑被動式節(jié)能設(shè)計進(jìn)行分析具有重要意義。

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