淺議被動式節(jié)能建筑的發(fā)展及設(shè)計方式

陳小橋 魯麗娜

摘 要：被動式超低能耗建筑是中國建筑行業(yè)向低碳和綠色發(fā)展轉(zhuǎn)型的重要發(fā)展方向之一，其舒適性高、能耗低和使用壽命長越來越受到人們的青睞。本文被動式建筑的優(yōu)勢，介紹了被動式建筑的發(fā)展歷程，介紹了被動式節(jié)能建筑的主要設(shè)計方式。

關(guān)鍵詞：建筑;節(jié)能建筑;被動式房屋;設(shè)計

隨著我國經(jīng)濟發(fā)展，城市化進程速度的加快，能耗總量逐年上升，面對日益緊張的能源問題，節(jié)能降耗意識與實施可持續(xù)發(fā)展策略逐漸引起各國的重視。根據(jù)中國建筑節(jié)能協(xié)會在2015年發(fā)布的建筑能耗報告，建筑能耗8.57億tce，占中國能源消耗的20%左右。被動式房屋可在沒有采暖設(shè)施的條件下，為人們冬季提供溫暖的室內(nèi)環(huán)境，因此可大大地降低房屋采暖制冷的能耗需求，從而實現(xiàn)建筑領(lǐng)域的節(jié)能減排，推動建筑節(jié)能發(fā)展。被動房不僅僅是建筑節(jié)能發(fā)展的必然趨勢，也是建筑發(fā)展的必然趨勢。因此，加強被動式建筑的研究及推廣具有重要意義。

一、被動式建筑的優(yōu)勢

被動式房屋是將自然通風(fēng)、自然采光、太陽能輻射和室內(nèi)非供暖熱源得熱等各種被動式節(jié)能手段與建筑圍護結(jié)構(gòu)高效節(jié)能技術(shù)相結(jié)合建造而成的低能耗建筑。傳統(tǒng)“主動”房屋以電、煤、氣等能源驅(qū)動暖氣或空調(diào)等提供熱或冷，且因未經(jīng)特殊處理，會向屋外大量耗散，因此耗能嚴(yán)重。被動式的設(shè)計完全區(qū)別于我國現(xiàn)行的傳統(tǒng)的主動式人工環(huán)境控制方式，化主動為被動，不再主動消耗不可再生能源或二級能源對建筑物中的環(huán)境的舒適度進行維護，而是在建筑設(shè)計中利用巧妙的設(shè)計對建筑物內(nèi)、外部的氣溫環(huán)境進行協(xié)調(diào)，促使外部環(huán)境主動維護建筑物內(nèi)部的溫度、環(huán)境。這種建筑設(shè)計最大的特色是利用周邊的可再生能源對建筑物進行設(shè)計，如對太陽能、風(fēng)能、水能等可再生能源的利用。利用太陽能進行采暖供熱，利用自然風(fēng)能對建筑物進行通風(fēng)。被動式房屋集“高舒適度、超低能耗、超微排放”為一體，成為現(xiàn)代建筑走進自然的代表，將是未來居住建筑的潮流。被動式房屋不僅適用于住宅，還適用于辦公建筑、學(xué)校、幼兒園、超市等。

二、被動式建筑的發(fā)展歷程

被動式房屋的概念由瑞典隆德大學(xué)阿達姆森教授于1980年代提出。1996年30多位歐洲著名建筑師通過了《歐洲憲章關(guān)于太陽能在建筑和城市規(guī)劃中應(yīng)用》，對可再生能源的推廣應(yīng)用達成共識，被動式太陽能建筑因此開始大規(guī)模在歐洲興起。同年，被動房研究中心在德國達姆施塔成立，隨后，第一個關(guān)于被動式房的認證評估標(biāo)準(zhǔn)也在德國產(chǎn)生。2009年12月18日歐盟決議要最大限度地利用建筑潛在的能源，自2020年起，所有新建建筑必須達到近零能耗建筑標(biāo)準(zhǔn)。

2015年，住房城鄉(xiāng)建設(shè)部頒布了《被動式超低能耗綠色建筑技術(shù)導(dǎo)則（居住建筑）》，以規(guī)范和引導(dǎo)“被動式建筑”的發(fā)展。2016年2月6日，國務(wù)院印發(fā)的《關(guān)于進一步加強城市規(guī)劃建設(shè)管理工作的若干意見》提出適用、經(jīng)濟、綠色、美觀的八字方針，并要求發(fā)展被動式房屋等綠色節(jié)能建筑。這是國家層面文件首次明確倡導(dǎo)發(fā)展被動式建筑，為我國今后的城市規(guī)劃建設(shè)管理及建筑業(yè)發(fā)展指明了方向。2016年8月，住房城鄉(xiāng)建設(shè)部印發(fā)《住房城鄉(xiāng)建設(shè)事業(yè)“十三五”規(guī)劃綱要》，提出“發(fā)展綠色建筑、綠色建材，大力強化建筑節(jié)能”，明確要求“到2020年，城鎮(zhèn)新建建筑中綠色建筑推廣比例超過50%，綠色建材應(yīng)用比例超過40%，新建建筑執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)能效要求比‘十二五期末提高20%”。2017年住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部頒布了《建筑節(jié)能與綠色建筑發(fā)展“十三五”專項規(guī)劃》，規(guī)劃要求積極開展近零能耗建筑建設(shè)示范，鼓勵開展零能耗建筑建設(shè)試點。在全國不同氣候區(qū)積極開展超低能耗建筑建設(shè)示范。到2020年，建設(shè)超低能耗、近零能耗建筑示范項目面積1000萬m2以上。一系列利好政策的出臺，都將“被動式建筑”的發(fā)展帶入了黃金時代。到目前為止，我國28個項目單位的40棟被動房示范建筑被列入住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部科學(xué)技術(shù)項目計劃，總建筑面積40萬m2，建筑類型包括住宅、工業(yè)廠房、辦公樓、幼兒園、教學(xué)樓、紀(jì)念館、學(xué)生宿舍等。涉及到的省份包括河北、山東、遼寧、青海、黑龍江、福建、內(nèi)蒙古、湖南和江蘇。

三、被動式節(jié)能設(shè)計的主要方式

被動式節(jié)能設(shè)計包括建筑物的整體布局，單體平面空間設(shè)計，以及細部構(gòu)造節(jié)點的設(shè)計，還涉及到建筑的熱環(huán)境、光環(huán)境、風(fēng)環(huán)境等。主要內(nèi)容可以分為下面幾條：

建筑場地的選址：建筑的選址應(yīng)根據(jù)建筑的功能要求，利用地形條件來接受或者屏蔽太陽輻射，也可以利用地形來滿足建筑冬季防風(fēng)、夏季通風(fēng)的要求和遠離大的噪聲源的要求。同時水體、地質(zhì)條件植被、風(fēng)向風(fēng)速這些對微氣候都有影響，因此，這些因素在考慮建筑選址問題時必須重視的。

建筑群體布局的設(shè)計：在建筑進行群體布局的時候，要對場地太陽輻射和風(fēng)環(huán)境條件進行分析，盡量通過調(diào)整建筑群體內(nèi)各單體的位置及朝向來獲得良好的日照及通風(fēng)條件，對于不可避免的情況，可以采用相應(yīng)的設(shè)計措施，使場地內(nèi)的太陽輻射和風(fēng)速氣流狀況進行改善，從而保障建筑可以擁有良好的室內(nèi)室外環(huán)境。

單體建筑的體形和朝向：建筑的體形應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)氐娜照蘸屯L(fēng)條件選擇合適的體形，并且根據(jù)建筑功能來進行布置，保證單體內(nèi)每個主要使用功能房間都擁有舒適的室內(nèi)環(huán)境。

室內(nèi)自然通風(fēng)設(shè)計：建筑內(nèi)的門窗洞口和空間形式應(yīng)該符合規(guī)范的設(shè)計要求，使室內(nèi)可以實現(xiàn)自然通風(fēng)的要求。室內(nèi)自然采光設(shè)計：建筑須在滿足國家規(guī)范的基礎(chǔ)上，通過合理的設(shè)計手法使建筑物內(nèi)部可以充分的利用自然采光盡可能的減少照明設(shè)備的使用。

遮陽設(shè)計：建筑可以利用一定的遮陽手段，來調(diào)節(jié)進入室內(nèi)的太陽輻射量和光線，并幫助降低夏季的室內(nèi)溫度，和減少室內(nèi)炫光、照度不均勻的問題。

參考文獻：

[1]王肖丹. 建筑發(fā)展新趨勢—被動式建筑[J]. 科技信息， 2013（21）：176-176.

[2]住宅建筑被動式節(jié)能設(shè)計研究[D]. 太原理工大學(xué)， 2013.

作者簡介：陳小橋（1984-）男，湖北安陸人，工程師，從事建筑工程設(shè)計與管理工作。