住宅建筑被動(dòng)式節(jié)能設(shè)計(jì)研究

馮俊

（北京天潤(rùn)建設(shè)有限公司，北京100000）

1 引言

在城鄉(xiāng)一體化進(jìn)程不斷加快的背景下，我國(guó)住宅建筑的數(shù)量和規(guī)模迅速增長(zhǎng)，數(shù)據(jù)顯示，最近10年間，我國(guó)住宅建筑面積增加了2.3倍以上，而單位面積的能耗增加了27%，在這種情況下，住宅建筑節(jié)能設(shè)計(jì)受到了越來越多的關(guān)注。對(duì)比常規(guī)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)模式，被動(dòng)式節(jié)能設(shè)計(jì)的成本更低，節(jié)能效果也更好，因此，逐漸被廣泛應(yīng)用到住宅建筑中。

2 被動(dòng)式節(jié)能的概念

被動(dòng)式節(jié)能主要是針對(duì)配備各類節(jié)能設(shè)備的主動(dòng)式節(jié)能而言，強(qiáng)調(diào)通過對(duì)各種自然元素的合理利用，降低建筑對(duì)能源的損耗，減輕運(yùn)行負(fù)載。住宅建筑被動(dòng)式節(jié)能設(shè)計(jì)的核心，是借助相應(yīng)的技術(shù)手段，對(duì)建筑所處區(qū)域的微環(huán)境氣候進(jìn)行調(diào)節(jié)，換言之，被動(dòng)式節(jié)能設(shè)計(jì)能夠使住宅建筑更好地適應(yīng)周圍的環(huán)境和氣候，在不增加外部輔助設(shè)施的情況下，借助陽(yáng)光、風(fēng)力、地形等因素，完成對(duì)建筑室內(nèi)環(huán)境的有效調(diào)節(jié)。被動(dòng)式節(jié)能設(shè)計(jì)不需要設(shè)置外部輔助設(shè)施，因此，設(shè)計(jì)相對(duì)簡(jiǎn)單，在建筑使用過程中，對(duì)先進(jìn)技術(shù)沒有很強(qiáng)的依賴性，而且能夠顯著降低建筑需要承受的負(fù)載，有效減少能源消耗[1]。

被動(dòng)式節(jié)能設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在以下3個(gè)方面：（1）可以對(duì)陽(yáng)光、植被等自然資源進(jìn)行直接利用，配合相應(yīng)的節(jié)能設(shè)計(jì)優(yōu)化建筑設(shè)計(jì)方案，無論是實(shí)施還是推廣，都有很強(qiáng)的便利性；（2）借助被動(dòng)式節(jié)能設(shè)計(jì)，能夠減少對(duì)各類機(jī)械設(shè)備的需求，保證節(jié)能效果的同時(shí)，還可以有效降低建筑的設(shè)計(jì)成本；（3）被動(dòng)式節(jié)能設(shè)計(jì)在住宅建筑中適用性極強(qiáng)，能夠很好地滿足不同人群對(duì)建筑的個(gè)性化需求。

3 住宅建筑被動(dòng)式節(jié)能設(shè)計(jì)

3.1 科學(xué)選址

科學(xué)選址是住宅建筑被動(dòng)式節(jié)能設(shè)計(jì)中一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)，因?yàn)榻ㄖ苓叚h(huán)境直接關(guān)系著居民的日常生活。在建筑選址的過程中，設(shè)計(jì)人員需要到現(xiàn)場(chǎng)做好現(xiàn)場(chǎng)地形條件的考察，對(duì)地形中存在的有利因素進(jìn)行合理利用，同時(shí)確保建筑能夠遠(yuǎn)離自然景觀、農(nóng)田和濕地等區(qū)域。具體來講，被動(dòng)式節(jié)能設(shè)計(jì)中，住宅的選址應(yīng)考慮2個(gè)比較核心的問題：

1）光照的影響。光照對(duì)建筑節(jié)能的影響巨大，陽(yáng)光中的紅外線可以為建筑提供外部熱源，建筑接受光照的時(shí)間以及強(qiáng)度不同，內(nèi)部環(huán)境的溫度也會(huì)有所不同。因此，在建筑選址中，應(yīng)考慮光照的影響。

2）風(fēng)的影響。夏季天氣炎熱，太陽(yáng)輻射劇烈，建筑在長(zhǎng)時(shí)間光照的情況下，內(nèi)部溫度會(huì)大幅度升高，影響居住的舒適性，在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中，往往只能借助空調(diào)等設(shè)備進(jìn)行降溫。但是，這樣必然導(dǎo)致能耗的增大，而良好的通風(fēng)條件可以起到一定的降溫作用。因此，在被動(dòng)式住宅建筑設(shè)計(jì)中，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂蛱攸c(diǎn)，合理考慮建筑的朝向，充分利用自然風(fēng)。但需要注意，建筑選址應(yīng)避開灰塵過多的風(fēng)環(huán)境以及風(fēng)口區(qū)域[2]。

3.2 關(guān)注綠化設(shè)計(jì)

在被動(dòng)式節(jié)能設(shè)計(jì)中，住宅建筑的綠化設(shè)計(jì)十分重要，一般是將垂直墻面作為綠化載體，通過較小的占地獲得較大的生態(tài)效益，將建筑能耗降低。比較常見的墻面綠化形式是種植藤蔓植物。但是，對(duì)于設(shè)計(jì)人員而言，在實(shí)際操作中需要注意的問題有很多，如應(yīng)做好綠化植物的合理選擇，不能選擇常綠植被，否則，會(huì)阻擋冬季陽(yáng)光的照射，應(yīng)選擇枝葉茂盛、葉面寬大的落葉植物，充分發(fā)揮其熱量調(diào)節(jié)的作用。植被和墻體之間應(yīng)保持一定的距離，確保空間暢通。也可以在建筑屋頂進(jìn)行綠化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)被動(dòng)節(jié)能的同時(shí)，迎合綠色建筑的要求。

3.3 關(guān)注建筑布局

在對(duì)建筑群的布局進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員需要充分考慮建筑所處區(qū)域的環(huán)境和氣候條件，制訂科學(xué)合理的規(guī)劃方案。建筑布局會(huì)對(duì)建筑區(qū)域微氣候的形成產(chǎn)生顯著影響，合理的建筑布局能夠?qū)ξ夂蜻M(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)良好的節(jié)能效果。例如，借助統(tǒng)一朝向的建筑群，可以實(shí)現(xiàn)布局的有序性，增加光照面積的同時(shí)，保證建筑通風(fēng)的流暢性，這樣的布局方式在住宅小區(qū)中十分常見。很多沿街道設(shè)置的住宅建筑很容易出現(xiàn)光照不足的情況，并且建筑之間的通風(fēng)不暢，這樣的布局形式在北方寒冷地區(qū)具有一定的適用性，有助于冬季建筑保暖。而借助前后交錯(cuò)的排列布局方式，能夠有效節(jié)約土地資源，增大光照面積，同時(shí)也可以增加戶外活動(dòng)的空間[3]。

3.4 建筑節(jié)能設(shè)計(jì)

3.4.1 體形系數(shù)設(shè)計(jì)

建筑形體對(duì)于能耗影響巨大，通過對(duì)建筑體形系數(shù)的合理設(shè)計(jì)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)能耗尤其是供暖能耗的有效控制。結(jié)合實(shí)際情況分析，當(dāng)建筑體形系數(shù)增加1%時(shí)，采暖能耗指標(biāo)會(huì)增加2.5%。因此，在針對(duì)單體住宅建筑進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要做好體形系數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

3.4.2 建筑戶型設(shè)計(jì)

戶型設(shè)計(jì)同樣是被動(dòng)式節(jié)能設(shè)計(jì)中需要關(guān)注的重要問題之一。從實(shí)際操作的角度，在針對(duì)住宅建筑的居住空間進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分考慮不同房間對(duì)熱環(huán)境的需求，從采光以及太陽(yáng)輻射的角度，對(duì)各房間的布局進(jìn)行合理安排。從實(shí)現(xiàn)最佳通風(fēng)效果的角度，在實(shí)施戶型整體平面布局的過程中，應(yīng)盡量減少氣流的迂回路線，確保進(jìn)風(fēng)口與出風(fēng)口對(duì)位，可以通過在臥室等位置設(shè)置活動(dòng)門的方式，使住宅建筑在夏季能夠形成相應(yīng)的風(fēng)道，保證通風(fēng)效果，冬季則可以減少寒冷氣流引發(fā)的熱量損失[4]。

3.4.3 圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)注意以下2個(gè)方面。

1）做好墻體保溫設(shè)計(jì)，可以采用2種方式：外墻內(nèi)保溫和外保溫。在一些經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)，可以選擇外墻內(nèi)保溫系統(tǒng)，這種保溫系統(tǒng)的建設(shè)成本和維護(hù)成本相對(duì)較低，外墻外保溫體系則更適用于高層住宅建筑，二者都具備較為理想的保溫效果。

2）做好窗體節(jié)能設(shè)計(jì)：一方面，應(yīng)合理確定窗墻比，相對(duì)而言，較大的窗戶采光和通風(fēng)效果好，但同時(shí)室內(nèi)熱量消耗大；較小的窗戶采光通風(fēng)效果差，但是散失的熱量小，設(shè)計(jì)人員應(yīng)在充分考慮區(qū)域氣候以及用戶需求的情況下，確定最佳窗墻比，另一方面，應(yīng)關(guān)注窗體節(jié)能設(shè)計(jì)，通過選擇雙層中空玻璃、強(qiáng)化氣密性等方式保證窗戶的節(jié)能效果，同時(shí)也應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇開窗的方式（推拉、內(nèi)開、外開）[5]。

4 結(jié)語(yǔ)

住宅建筑被動(dòng)式節(jié)能設(shè)計(jì)是節(jié)能設(shè)計(jì)中一種非常有效的形式，能夠減少各類輔助設(shè)備的使用，通過建筑的選址、布局、綠化等方式實(shí)現(xiàn)被動(dòng)式節(jié)能，還要結(jié)合區(qū)域氣候條件，充分考慮建筑采光、通風(fēng)等設(shè)計(jì)，為居民提供舒適的居住環(huán)境。