夏熱冬冷地區(qū)被動(dòng)房可行性分析

李燕 賈云英

青島志海工程設(shè)計(jì)咨詢有限公司 山東青島 266000

1 被動(dòng)房的特征和主要技術(shù)措施

被動(dòng)房就是利用墻體、地面和門窗的保溫隔熱和太陽能、地?zé)崮艿瓤稍偕茉磳?shí)現(xiàn)室內(nèi)一年四季處于恒溫、恒濕的建筑。它應(yīng)用先進(jìn)的節(jié)能設(shè)計(jì)理念和技術(shù)，能夠有效提升建筑物的保溫和隔熱效果，增強(qiáng)整體的氣密性能，此外應(yīng)用新風(fēng)系統(tǒng)中的冷熱氣回收裝置提取廢氣中的冷熱氣，這樣能夠減少建筑的制冷和采暖需求。被動(dòng)房的適用范圍較廣，不僅限制于辦公樓、商場(chǎng)、住宅等，所有建筑物都可以參考它的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行建造?，F(xiàn)階段，被動(dòng)房在歐洲得到廣泛地應(yīng)用，以每年8.5%的速度進(jìn)行增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)到2020 年末歐盟所有成員國(guó)都將使用被動(dòng)房結(jié)構(gòu)。中國(guó)每年煤炭消耗量在35.8 億噸左右，這樣不僅導(dǎo)致我國(guó)的能源逐漸減少，還造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。我國(guó)堅(jiān)持走綠色環(huán)?？沙掷m(xù)發(fā)展的路線，綠色低碳是發(fā)展的根本要求。所以被動(dòng)房符合我國(guó)的發(fā)展要求，它能改善室內(nèi)外的環(huán)境，降低對(duì)傳統(tǒng)能源的依賴程度，優(yōu)化生活和生態(tài)環(huán)境，為建筑指明新的發(fā)展方向[1]。

第一，提升建筑結(jié)構(gòu)的保溫隔熱能力。在被動(dòng)房中加入圍護(hù)結(jié)構(gòu)能夠提升節(jié)能的效果，這樣能把建筑物的溫差控制在合理范圍內(nèi)，減少內(nèi)外的溫差負(fù)荷。在墻面鋪設(shè)一層保暖層，可以減少能量的損失。在應(yīng)用時(shí)主要采用覆蓋和搭接的模式。第二，增強(qiáng)建筑的氣密性。被動(dòng)房的氣密性是影響建筑整體溫度的重要因素，如果建筑的保溫和隔熱能力較強(qiáng)，氣密性的價(jià)值就會(huì)更加凸顯出來。建筑物具有較好的氣密性，就能避免外部的冷空氣滲入到房間中，保障建筑結(jié)構(gòu)和室內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定性。第三，新風(fēng)系統(tǒng)。為了優(yōu)化室內(nèi)的環(huán)境，室內(nèi)在一段時(shí)間內(nèi)就需要一定的新風(fēng)。被動(dòng)房的新風(fēng)系統(tǒng)能科學(xué)應(yīng)用排出的廢氣，構(gòu)建熱回收系統(tǒng)，把廢氣中的熱風(fēng)傳遞到新風(fēng)中，降低建筑的能源損耗。

2 夏熱冬冷地區(qū)被動(dòng)房可行性的分析

被動(dòng)房能夠延長(zhǎng)我國(guó)建筑的使用時(shí)間，實(shí)現(xiàn)社會(huì)的永續(xù)化發(fā)展。被動(dòng)房的整體結(jié)構(gòu)處于被保護(hù)的狀態(tài)，能避免暴風(fēng)雨、雪、霜的侵襲，一年四季平均溫度在22℃左右。在冬季即使被動(dòng)房不取暖，它的溫度也不會(huì)低于20℃，能夠減少資源的損耗，為人們提供更加宜居的環(huán)境。被動(dòng)房與普通住房相比能夠節(jié)約將近90%的能源。此外被動(dòng)房能夠有效緩解城市熱島現(xiàn)象和夏季用電高峰的問題，降低夏季城市的溫度。同時(shí)為建筑和建材行業(yè)的優(yōu)化升級(jí)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2.1 存在的問題

中國(guó)國(guó)土面積廣泛遼闊、地形復(fù)雜，氣候條件較為多樣，在設(shè)計(jì)中不能貿(mào)然照搬其他國(guó)家的建筑經(jīng)驗(yàn)。應(yīng)該采取因地制宜的模式，對(duì)環(huán)境和溫度進(jìn)行全面分析和把控，增強(qiáng)建筑和環(huán)境的匹配度。夏熱冬冷地區(qū)的氣溫變化波動(dòng)較大，夏季時(shí)溫度較高，降雨較多，室外潮濕悶熱；冬季時(shí)氣溫較低、多風(fēng)，空氣較為干燥。在進(jìn)行被動(dòng)房設(shè)計(jì)時(shí)需要對(duì)這兩個(gè)季節(jié)進(jìn)行全面考慮，科學(xué)處理兩者之間的矛盾，在夏季時(shí)要減少房間中太陽的直射量，減少空調(diào)的使用頻率，在冬季時(shí)加強(qiáng)對(duì)陽光的利用率，提升整個(gè)房間的輻射熱量值。

因?yàn)楸粍?dòng)房具有圍護(hù)結(jié)構(gòu)，它的氣密性和隔熱能力較好，所以它與其他的節(jié)能建筑相比更具有使用價(jià)值。與其它寒冷的區(qū)域相比，夏熱冬冷的區(qū)域更加適合被動(dòng)房。但是值得注意的是，在夏季空調(diào)的節(jié)能效果不明顯，室內(nèi)聚集大量的熱量無法排出，增加空調(diào)的使用頻率。所以，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該對(duì)這個(gè)問題進(jìn)行全面考慮，結(jié)合區(qū)域的溫度特征，提出對(duì)應(yīng)的優(yōu)化方法[2]。

2.2 外窗遮陽策略

被動(dòng)房的一個(gè)優(yōu)勢(shì)就是能提升可再生資源的利用效果。所以，在設(shè)計(jì)和開發(fā)被動(dòng)房的時(shí)候應(yīng)該對(duì)太陽能進(jìn)行充分地利用。在冬季的時(shí)候把太陽光引入到建筑內(nèi)，這樣能增加室內(nèi)的熱量值，提升整體的溫度，減少使用暖氣系統(tǒng)的頻率。同時(shí)經(jīng)過科學(xué)的設(shè)計(jì)，還能減少照明系統(tǒng)的能源損耗。但是還應(yīng)該考慮夏季陽光照射的問題，如果陽光一直處于直射的狀態(tài)，室內(nèi)的熱量會(huì)加速遞增。所以在夏熱冬冷地區(qū)進(jìn)行被動(dòng)房設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該科學(xué)地應(yīng)用太陽能，既保障其能提升室內(nèi)的熱量值，又應(yīng)該防止冷負(fù)荷增加的情況。這時(shí)就應(yīng)該應(yīng)用外窗遮陽策略，這樣能減少夏季白天空調(diào)運(yùn)行的能源損耗，又能提高冬季對(duì)太陽能的利用率。外窗遮陽可以采用可調(diào)節(jié)遮陽板和百葉窗，這樣可以根據(jù)需求隨時(shí)調(diào)整遮陽的角度，提升建筑的宜居性。

2.3 夜間通風(fēng)策略

在夏季時(shí)早晚的溫度較低，中午的溫度較高。圍護(hù)結(jié)構(gòu)具有較好的氣密性、保溫和隔熱能力，會(huì)出現(xiàn)熱量積聚在建筑中無法排出的情況，這樣就減弱被動(dòng)房節(jié)能的效果。這時(shí)就可以使用通風(fēng)系統(tǒng)，在早晚的時(shí)候室外的溫度低于室內(nèi)的溫度，利用排風(fēng)系統(tǒng)能夠把外面的冷風(fēng)引入到建筑物中，再把里面的熱量排出去，這樣就能緩解室內(nèi)外的冷氣負(fù)荷，提升室內(nèi)環(huán)境的舒適性。在夜間圍護(hù)結(jié)構(gòu)的氣密性和保溫能力越明顯，通風(fēng)系統(tǒng)的效果就越明顯，能夠迅速降低室內(nèi)的溫度。被動(dòng)房充分利用通風(fēng)技術(shù)，這樣能夠有效避免中午天氣最炎熱時(shí)熱量進(jìn)入到建筑內(nèi)，又能在早晚把建筑中多余的熱量排出，這樣才能提升被動(dòng)房夏季的居住效果[3]。

此外，當(dāng)被動(dòng)房在應(yīng)用通風(fēng)技術(shù)時(shí)，應(yīng)該進(jìn)行多次試驗(yàn)，明確早晚通風(fēng)的具體時(shí)間段和次數(shù)，保障達(dá)到最佳的效果。在實(shí)驗(yàn)時(shí)還需要考量被動(dòng)房?jī)?nèi)的溫度、區(qū)域的溫度特征、通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行的荷載量等，這樣既能減少能源的損耗，又能優(yōu)化室內(nèi)的環(huán)境。

3 結(jié)語

綜上所述，被動(dòng)房為節(jié)能建筑指明新的方向，它具有寬闊的發(fā)展前景。目前，我國(guó)已經(jīng)積極開展研究和設(shè)計(jì)工作，采取因地制宜的發(fā)展模式，確保夏熱冬冷的區(qū)域能夠獲取適宜的室內(nèi)居住環(huán)境。