被動(dòng)式節(jié)能技術(shù)在綠色居住建筑中應(yīng)用策略

＊李根 范瑛

（湖北工業(yè)大學(xué) 土木建筑與環(huán)境學(xué)院 湖北 430070）

引言

被動(dòng)式節(jié)能技術(shù)就是通過(guò)非機(jī)械形式的電子設(shè)備，讓建筑設(shè)計(jì)方法和自然條件得以充分利用，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)建筑能耗的顯著降低。具體應(yīng)用中，該技術(shù)對(duì)于設(shè)計(jì)有著很高的要求，但是對(duì)于科技的要求卻比較低，設(shè)計(jì)人員可通過(guò)建筑物朝向的科學(xué)布置、遮陽(yáng)裝置的合理設(shè)置、建筑圍護(hù)的良好優(yōu)化等來(lái)達(dá)到綠色節(jié)能效果，讓被動(dòng)式節(jié)能技術(shù)發(fā)揮出充分優(yōu)勢(shì)。

1.工程概況

本次所研究的某綠色住宅小區(qū)位于一個(gè)冬冷夏熱地區(qū)，其總建筑面積是10.03萬(wàn)平方米，共有住宅樓8棟。在該小區(qū)的設(shè)計(jì)中，綠色開發(fā)理念得到了充分貫徹，并成為了當(dāng)?shù)鼐G色被動(dòng)式居住建筑中的一個(gè)典范。室外環(huán)境和場(chǎng)地生態(tài)、節(jié)能圍護(hù)結(jié)構(gòu)以及被動(dòng)式建筑設(shè)計(jì)等的各種被動(dòng)式節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)都在本次項(xiàng)目中實(shí)現(xiàn)了科學(xué)集成，并將分戶間歇形式的空調(diào)設(shè)備用作輔助設(shè)施，充分保障了居住環(huán)境的綠色、舒適和高端。本文就是對(duì)該綠色居住建筑項(xiàng)目中被動(dòng)式節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用策略分析。

2.被動(dòng)式節(jié)能技術(shù)在室外環(huán)境和場(chǎng)地生態(tài)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用分析

(1)整體建筑的被動(dòng)式節(jié)能設(shè)計(jì)規(guī)劃

在本次項(xiàng)目的被動(dòng)式節(jié)能設(shè)計(jì)中，按照項(xiàng)目所在地的具體地形和周邊道路的設(shè)計(jì)走向，將整體的住宅建筑設(shè)計(jì)為南北朝向的布局形式，并在小區(qū)內(nèi)進(jìn)行了水景和中心花園的設(shè)計(jì)，使其形成一個(gè)北密南疏、中心開闊形式的規(guī)劃布局。通過(guò)這樣的整體布局形式，不僅為夏季里的自然通風(fēng)提供了足夠便利，同時(shí)也更加有利于冬季避風(fēng)，讓小區(qū)內(nèi)的微氣候得以良好創(chuàng)造，保障了小區(qū)內(nèi)的自然采光效果，使其天然日照更加舒適宜人。

(2)場(chǎng)地生態(tài)的被動(dòng)式節(jié)能設(shè)計(jì)

在通過(guò)被動(dòng)式節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行該小區(qū)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)者本著以人為本這一設(shè)計(jì)理念，對(duì)自然予以充分尊重，在小區(qū)中進(jìn)行了大面積的綠化設(shè)計(jì)，包括鄉(xiāng)土植物的種植和景觀水池的設(shè)置，讓該小區(qū)體現(xiàn)出了良好的地域特征與生態(tài)環(huán)境特征。具體的生態(tài)設(shè)計(jì)中，其植物群落的配置十分合理，每100m2內(nèi)的綠地上喬木種植數(shù)量超過(guò)5株，小區(qū)內(nèi)的綠地面積超過(guò)了35%，為住戶營(yíng)造出了一種美觀、舒適的生活環(huán)境。

3.被動(dòng)式節(jié)能技術(shù)在圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計(jì)中的應(yīng)用分析

在通過(guò)被動(dòng)式節(jié)能技術(shù)進(jìn)行綠色居住建筑的外圍結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計(jì)中，主要應(yīng)用的技術(shù)包括外墻和屋面的保溫隔熱技術(shù)、門窗節(jié)能技術(shù)、建筑外遮陽(yáng)技術(shù)以及分戶間歇形式的空調(diào)技術(shù)。以下是對(duì)這幾種主要被動(dòng)式節(jié)能技術(shù)在該工程項(xiàng)目節(jié)能設(shè)計(jì)中的應(yīng)用所進(jìn)行的分析：

(1)外墻和屋面的保溫隔熱技術(shù)

表1 本次工程中外墻維護(hù)結(jié)構(gòu)熱工參數(shù)

在該工程項(xiàng)目中，綠色住宅建筑的外墻應(yīng)用的是擠塑聚苯板外保溫系統(tǒng)，其厚度是30mm。相比較內(nèi)保溫系統(tǒng)而言，外保溫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)會(huì)讓住宅室內(nèi)的使用面積得以增加，同時(shí)也可以起到良好的外墻保護(hù)效果，可實(shí)現(xiàn)住宅建筑使用壽命的進(jìn)一步延長(zhǎng)。具體應(yīng)用中，擠塑板主要通過(guò)粘釘組合的方式在建筑外墻表面上固定，將耐堿玻纖網(wǎng)格布以及增強(qiáng)聚合物的混合砂漿用作保護(hù)層，將面磚用作飾面。通過(guò)冷橋的綜合考慮，本次設(shè)計(jì)中，外墻的傳熱系數(shù)平均值在0.76-0.82W/m2·K之間。具體情況如下：

屋面隔熱保溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)為倒置式，將擠塑板用作保溫材料，設(shè)置在屋面防水層上，施工方式選擇干鋪法或者是粘貼法，表面上可直接進(jìn)行混凝土澆筑，也可以通過(guò)卵石來(lái)進(jìn)行保護(hù)，保障其安全可靠、高效節(jié)能優(yōu)勢(shì)的充分發(fā)揮。通過(guò)倒置式屋面的應(yīng)用，可有效避免外界撞擊、紫外線以及溫差等對(duì)防水層造成損壞，實(shí)現(xiàn)防水層使用壽命的進(jìn)一步延長(zhǎng)。在本次工程中，該系統(tǒng)的傳熱系數(shù)平均值是0.70W/m2·K。

(2)門窗節(jié)能技術(shù)

在通過(guò)被動(dòng)式節(jié)能技術(shù)進(jìn)行本次綠色居住建筑的設(shè)計(jì)中，采用隔熱形式的鋁合金型材進(jìn)行門窗設(shè)計(jì)，將玻璃窗設(shè)計(jì)為中空三層。其中應(yīng)用的鋁型材是斷熱類型的型材，其PA66隔熱條有著與鋁材接近的膨脹系數(shù)，同時(shí)也有著非常高的抗腐蝕性、耐高溫性和機(jī)械強(qiáng)度，型材表面用粉末靜電做噴涂處理。窗戶設(shè)置為三層玻璃兩個(gè)內(nèi)腔形式，其結(jié)構(gòu)參數(shù)為5mm+9A+5mm+9A+5mm，整體的隔音、斷熱、節(jié)能和防結(jié)露等各種性能都得到了良好保障。本次工程設(shè)計(jì)中，綠色居住建筑東、西、南向的窗戶傳熱系數(shù)是2.4W/m2·K。以下是本次工程中的外窗節(jié)能設(shè)計(jì)參數(shù)：

表2 本次工程中的外窗節(jié)能設(shè)計(jì)參數(shù)

(3)建筑外遮陽(yáng)技術(shù)

本次被動(dòng)式節(jié)能設(shè)計(jì)中，將該小區(qū)內(nèi)建筑的東向和西向外窗都設(shè)計(jì)為鋁合金活動(dòng)形式的百葉簾，以此來(lái)達(dá)到良好的外遮陽(yáng)效果，而在建筑南向則進(jìn)行了固定形式的外遮陽(yáng)設(shè)計(jì)。通過(guò)這樣的設(shè)計(jì)，不僅讓整個(gè)小區(qū)的設(shè)計(jì)風(fēng)格保持協(xié)調(diào)一致，同時(shí)也可以達(dá)到良好的隔熱保溫效果，是本次綠色居住建筑被動(dòng)式節(jié)能設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要技術(shù)措施。

(4)分戶間歇形式空調(diào)技術(shù)

在該小區(qū)中，所有的戶型都進(jìn)行了分戶間歇形式的空調(diào)設(shè)計(jì)，包括分體形式的房間空調(diào)以及戶式冷風(fēng)形式的多聯(lián)機(jī)空調(diào)。具體設(shè)計(jì)中，將戶或者是房間作為單元，供暖空調(diào)系統(tǒng)或設(shè)備均設(shè)置為分散式。這種設(shè)計(jì)方法的主要優(yōu)點(diǎn)在于供暖空調(diào)的應(yīng)用十分靈活，調(diào)節(jié)起來(lái)也十分方便，可以在保障人體舒適度的基礎(chǔ)上達(dá)到良好的節(jié)能效果。

4.室內(nèi)舒適度測(cè)試分析

為有效保障被動(dòng)式節(jié)能技術(shù)在綠色居住建筑中的應(yīng)用效果，在本次工程項(xiàng)目中，特對(duì)被動(dòng)式節(jié)能模式下的綠色居住建筑室內(nèi)舒適度進(jìn)行了測(cè)試，主要包括冬季室內(nèi)舒適度測(cè)試以及夏季室內(nèi)舒適度測(cè)試。具體情況如下：

(1)冬季室內(nèi)舒適度測(cè)試

按照我國(guó)《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》GB/T 50378中的規(guī)定，在冬季，室內(nèi)溫度應(yīng)控制在6.5℃及以上，南向被動(dòng)式供暖客廳溫度應(yīng)控制在13.9℃及以上；室內(nèi)相對(duì)濕度應(yīng)控制在20%-60%之間。基于此，在本次建筑工程施工完成之后的2019年1月到3月期間，特對(duì)該小區(qū)內(nèi)的所有住宅均進(jìn)行了室內(nèi)舒適度測(cè)試。通過(guò)具體的測(cè)試結(jié)果發(fā)現(xiàn)，本次項(xiàng)目中各個(gè)住宅的冬季室內(nèi)舒適度均符合標(biāo)準(zhǔn)，被動(dòng)式節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用效果十分良好。以下是具體測(cè)試情況：

表3 冬季室內(nèi)舒適度具體測(cè)試情況

(2)夏季室內(nèi)舒適度測(cè)試

按照我國(guó)《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》GB/T 50378中的規(guī)定，在夏季，室內(nèi)的最高溫度應(yīng)控制在28.5℃及以下，且在有人居住的情況下，室內(nèi)溫度不得比無(wú)人居住條件下高出1℃以上，相對(duì)濕度不得高出7%以上?；诖耍诒敬谓ㄖこ淌┕ね瓿芍蟮?019年7月到9月期間，特對(duì)該小區(qū)內(nèi)的所有住宅均進(jìn)行了室內(nèi)舒適度測(cè)試。通過(guò)具體的測(cè)試結(jié)果發(fā)現(xiàn)，本次項(xiàng)目中各個(gè)住宅的夏季室內(nèi)舒適度均符合標(biāo)準(zhǔn)，被動(dòng)式節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用效果十分良好。以下是具體測(cè)試情況：

表4 夏季室內(nèi)舒適度具體測(cè)試情況

5.結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在當(dāng)今的建筑工程設(shè)計(jì)與建設(shè)中，節(jié)能環(huán)保已經(jīng)成為了社會(huì)所關(guān)注的重點(diǎn)。而被動(dòng)式節(jié)能技術(shù)的合理應(yīng)用則是保障綠色居住型建筑節(jié)能效果的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)措施。具體設(shè)計(jì)與施工中，設(shè)計(jì)者和建筑單位應(yīng)充分注重被動(dòng)式節(jié)能技術(shù)的合理應(yīng)用，使其在綠色居住型建筑工程中得以科學(xué)應(yīng)用。同時(shí)，為有效保障該技術(shù)的具體應(yīng)用效果，在完成施工之后，也應(yīng)該進(jìn)行科學(xué)的室內(nèi)舒適度測(cè)試，并根據(jù)實(shí)際測(cè)試結(jié)果對(duì)不合理的位置加以科學(xué)改進(jìn)。通過(guò)這樣的方式，才可以讓被動(dòng)節(jié)能技術(shù)在現(xiàn)代綠色居住建筑工程項(xiàng)目中發(fā)揮出充分的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，促進(jìn)綠色居住建筑的良好應(yīng)用與發(fā)展，在發(fā)展建筑行業(yè)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)上達(dá)到良好的節(jié)能環(huán)保效果。