被動式節(jié)能在建筑設(shè)計中的運用

高同同 趙守紅 張澤宇 濟南中建建筑設(shè)計院有限公司

1 前言

在新形勢經(jīng)濟發(fā)展背景下，能源和資源緊缺問題越來越明顯。不可再生能源和資源的過度開采，并且全部都是以經(jīng)濟利益最大化，并未考慮其他方面的因素，所以導(dǎo)致能利用的能源和資源越來越稀缺，而建筑卻是呈現(xiàn)出與日俱增的模式，使得社會發(fā)展和資源緊缺的沖突越來越嚴(yán)重。

在建筑行業(yè)中，因施工技術(shù)和管理維護缺乏科學(xué)性，造成很多的資源和能源被損耗，繼而并未得到全面性的應(yīng)用，降低了建筑工程企業(yè)的經(jīng)濟效益，而資源無論是被閑置還是未得到合理化的應(yīng)用，都極易造成環(huán)境污染，破壞生態(tài)環(huán)境原有的平衡?；诖耍压?jié)能技術(shù)合理地應(yīng)用到建筑設(shè)計中，有利于提高建筑工程建設(shè)對資源和資源的利用率，進而減少其對環(huán)境污染程度。

2 被動式節(jié)能的概念和作用

2.1 目前建筑的消耗現(xiàn)狀

伴隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，社會大眾對建筑的安全性和穩(wěn)定性，以及其他方面的要求越來越高，但是這樣必然會消耗更多的資源和能源。在21 世紀(jì)，全球建筑能源和資源的消耗已經(jīng)超過30%，致使資源和能源處于嚴(yán)重的稀缺狀態(tài)。基于此，節(jié)能資源和能源意識逐漸形成，當(dāng)前社會大眾越來越關(guān)注建筑節(jié)能損耗的問題。

根據(jù)我國相關(guān)部門統(tǒng)計，我國建筑使用面積已經(jīng)超過55億平方米，電能的消耗已經(jīng)超過2700億度，煤的消耗已經(jīng)超過2440t。因此，在展開建筑設(shè)計過程中，需要根據(jù)時代的發(fā)展需求，將節(jié)能策略合理地應(yīng)用到建筑建設(shè)中，以減少對能源和資源的損耗。

2.2 被動式節(jié)能的作用

在建筑設(shè)計行業(yè)中，將被動式節(jié)能合理的應(yīng)用到其中，可以達(dá)到節(jié)能的目的。被動式節(jié)能是非常重要且有效的節(jié)能策略，其主要通過在建筑設(shè)計過程中，無需對資源和能源產(chǎn)生任何消耗實現(xiàn)提供舒適的居住環(huán)境，而是通過合理的規(guī)劃設(shè)計將僅有的各項資源實行優(yōu)化，創(chuàng)建出美好的生活環(huán)境，降低對各項資源和能源的損耗，繼而實現(xiàn)節(jié)能的目標(biāo)。

在建筑工程實際推行過程中，建筑能夠高效的優(yōu)化地形條件和氣候條件，將外界環(huán)境有效的融合到建筑設(shè)計中，結(jié)合建筑的外形和空間展開合理規(guī)劃和設(shè)計，確保建筑設(shè)計通風(fēng)、采光、綠化等諸多方面能夠達(dá)到最佳效果，降低對資源和能源的消耗程度，提高節(jié)能水平。

2.3 被動式節(jié)能的意義

被動式節(jié)能的主要價值體現(xiàn)在以下兩個方面：①以建筑的節(jié)能作為出發(fā)點，被動式節(jié)能是前提，通過節(jié)能技術(shù)提高建筑物的節(jié)能效果，并采取有效的手段應(yīng)用于建筑建設(shè)中，使建筑無需更多的能源投入，就能夠使資源的消耗得到降低，從而充分地體現(xiàn)出節(jié)能價值。②以建筑的使用者作為切入點，被動式節(jié)能在建筑設(shè)計中，通過對建筑通風(fēng)、采光、遮掩等科學(xué)的設(shè)計，全面考量建筑使用者的客觀需求，以滿足建筑使用者的需求，被動式節(jié)能應(yīng)用到建筑設(shè)計具有非常重要的意義。

3 被動式節(jié)能技術(shù)的各項要素

3.1 朝向

但是從表面上，難以看出被動式節(jié)能建筑與常規(guī)建筑有何不同，而比較突出的特征是，能夠減少對資源和能源的消耗，被動式節(jié)能的建筑在設(shè)計期間，通常會盡量減少外墻面積，所以建筑朝向則變得極為重要，這將與太陽能是否得到充分地利用有著緊密性的聯(lián)系[1]。通常情況下，東西朝向的開窗的頻率相對低，若是想要大面積開窗，則必然要有自然人或者是人工遮陽設(shè)施（樹木、百葉、遮陽棚）。

3.2 低水耗

水源消耗要想得到減少，通?？梢詫⒂晁畬嵭惺占?，然后將其應(yīng)用于沖刷廁所，或者是沖洗花園，又或者是應(yīng)用于其他。水通過屋頂太陽能加熱器被加熱，若是熱水需求相對較大，則會補充天然氣加熱[2]。在這方面的消耗量，傳統(tǒng)建筑物一年所需要的天然氣是1600L～2600L，而被動式建筑往往只需要160L～260L即可。

3.3 墻體密封性強

與普通建筑物相比，被動式節(jié)能建筑無需暖氣設(shè)備。而建筑物室內(nèi)溫度要想得到很好地保持，則需要依靠優(yōu)質(zhì)化的保溫層和建筑物的密封性，盡最大限度避開熱橋。同時，要想建筑物得到高效保溫效果，則有必要對門窗實行相應(yīng)的保溫隔熱處理。

3.4 通風(fēng)性好

因建筑物的密封性強，所以被動式節(jié)能建筑物的通風(fēng)顯然變得非常重要，以有效規(guī)避霉變現(xiàn)象[3]。然而，通風(fēng)會損耗很多的能量，所以出現(xiàn)全新的通風(fēng)設(shè)備。新鮮空氣被吸入首先會進入建筑物的主臥和起居等空間，污濁空氣則會從衛(wèi)生間和廚房進行有效排除。同時，通過熱循環(huán)交換器的有效的應(yīng)用，促使新風(fēng)被舊風(fēng)加熱，繼而使通風(fēng)熱損失得到有效的降低。

4 被動式節(jié)能在建筑設(shè)計中的應(yīng)用

4.1 建筑物自然通風(fēng)方面的設(shè)計

在建筑設(shè)計過程中，自然通風(fēng)方面的設(shè)計是最為核心的部分，自然通風(fēng)能夠使建筑物內(nèi)的空氣質(zhì)量得到保證，促使室內(nèi)的空氣更加清新。在建筑設(shè)計中自然通風(fēng)節(jié)能效果非常好，尤其是在冬冷夏熱的地區(qū)，自然通風(fēng)節(jié)能社會價值更加突出。

為充分展現(xiàn)自然通風(fēng)所具有的設(shè)計成效果，在建筑設(shè)計過程中，需要全面考慮建筑的外形、結(jié)構(gòu)、空間、外界環(huán)境等相關(guān)因素，使得設(shè)計的效果更具有可靠性。因此，設(shè)計人員在展開建筑設(shè)計時，需要對以下幾點問題加以關(guān)注。

①自然通風(fēng)在設(shè)計期間要充分結(jié)合建筑空間展開，要對建筑的結(jié)構(gòu)有深入性的了解，從而使設(shè)計效果得到本質(zhì)上的提高[4]。

②在建筑設(shè)計過程中，要與建筑物的構(gòu)造相結(jié)合。建筑構(gòu)造通常會對門窗設(shè)計有相應(yīng)的影響，所以要展開合理化的設(shè)計，減少不同因素的干擾。

③在建筑設(shè)計階段，要與建筑周邊景觀相結(jié)合展開通風(fēng)設(shè)計，景觀設(shè)計主要是可以對建筑的自然通風(fēng)設(shè)計有參照的作用，進而提高建筑自然通風(fēng)的效果。

4.2 建筑物自然采光方面的設(shè)計

建筑物自然采光方面的設(shè)計，需要設(shè)計人員對各項因素實行綜合性的考慮，以使其符合建筑節(jié)能的要求，全面了解太陽所照射的角度，以便提高自然光度得均勻，減少眩光或者是強烈照明方面的影響，對使用者的生活質(zhì)量造成影響。要想自然采光的設(shè)計效果得到顯著性的提高，設(shè)計人員通常需要做好以下幾點工作。

①在建筑物設(shè)計過程中天窗采光是自然采光中最為主要的方式，很多建筑都會采用天窗采光，在建筑設(shè)計中適量地增加天窗，有利于提高采光的效率[5]。

②自然采光設(shè)計需要與空間結(jié)構(gòu)相結(jié)合，科學(xué)的空間建筑物和相應(yīng)的結(jié)構(gòu)會增強采光效果，在建筑物建設(shè)過程中，中庭采光設(shè)計和下沉式空間設(shè)計都是比較常見的方式。

4.3 建筑物遮陽方面的設(shè)計

在建筑設(shè)計過程中，遮陽方面必須實行優(yōu)化[6]。在遮陽設(shè)計方面，要結(jié)合構(gòu)件、玻璃、綠化的材料實行設(shè)計，這樣有利于提高建筑物的舒適度。為充分展現(xiàn)自然遮陽的設(shè)計效果，在建筑設(shè)計期間，設(shè)計人員有必要做好以下幾點措施。

①形體自遮陽類型，這樣可以全面利用建筑結(jié)構(gòu)展開遮陽，且在設(shè)計過程中做好優(yōu)化調(diào)整設(shè)計。

②構(gòu)建遮陽類型，建筑表面通過對遮陽百葉的有效處理。此種類型遮陽類型是比較常見的類型。

③綠化遮陽，現(xiàn)階段綠化水平的逐步提高，所以綠化遮陽設(shè)計得到普遍性的應(yīng)用。

4.4 建筑物空調(diào)通風(fēng)和供熱系統(tǒng)設(shè)計

①在建筑工程施工以前，相關(guān)技術(shù)人員要根據(jù)具體溫度情況，明確室內(nèi)的通風(fēng)量。通常采取的措施是手動的方式，對空調(diào)系統(tǒng)中的有關(guān)方面實行合理化的調(diào)節(jié)[7]。

②為達(dá)到良好的節(jié)能效果，在系統(tǒng)安裝施工期間，需要降低設(shè)備運行階段對能源的消耗?？傮w上而言，通過會采用水壓試驗法對空調(diào)系統(tǒng)的管路實行測試，然后對吹掃技術(shù)加以應(yīng)用徹底的清潔空調(diào)系統(tǒng)。當(dāng)水壓試驗和吹掃工作完成以后，要應(yīng)用水洗方式對空調(diào)系統(tǒng)的除污裝置也做好清理。同時，添加適量潤滑油檢驗水泵葉輪的運行性能情況，在空調(diào)系統(tǒng)管路測試運行完成以后，要應(yīng)用軟化水補水管將水注入系統(tǒng)管道中，同時還能夠從冷凍機機房集分水器排污管實行臨時注水。

③新風(fēng)量通常會對空調(diào)通風(fēng)和供熱系統(tǒng)節(jié)能運行有相應(yīng)的影響。雖然空調(diào)系統(tǒng)相對較為封閉，但是通過新風(fēng)量可以對室內(nèi)空氣起到凈化作用。對新風(fēng)量展開必要的測試和調(diào)整時，要確?？照{(diào)設(shè)備系統(tǒng)得到穩(wěn)定性運行，并且要及時檢驗水系統(tǒng)、風(fēng)系統(tǒng)、排煙系統(tǒng)等，以便實現(xiàn)很好的節(jié)能效果。

4.5 其他外墻和屋頂?shù)谋粍庸?jié)能設(shè)計

外墻的被動式節(jié)能主要的原理是夏季隔熱和冬季保溫。通常所采取的方法有以下幾點：①覆土的建筑形式，采用土壤來對包裹墻壁以達(dá)到保溫隔熱的效果。這種方式需要注意的問題是，完善墻面的防水工作。②植物隔熱方式，若是采用攀爬或者是纏繞類的植物對外墻面實行覆蓋[8]。植物最好是選取落葉類，這樣不但能夠在夏季達(dá)到遮陽的效果，而且還可以在冬季讓墻面吸收相應(yīng)的熱能。同時，通過選取深色墻面以強化對熱能的吸收效果。另外，還可以采用百葉或者是折板來替代植被，以手動控制的方式達(dá)到遮陽和墻體吸收熱量的不同效果轉(zhuǎn)換。

5 結(jié)束語

綜上所述，要想建筑節(jié)能效果得到明顯的提高，則需要將節(jié)能意識貫穿于建筑全過程設(shè)計中。而目前建筑工程行業(yè)對能源和資源消耗居高不下，社會大眾對其的低碳經(jīng)濟發(fā)展越來越重視。因此，在這樣的前提條件下，被動式節(jié)能在建筑設(shè)計中得到極為廣泛性的應(yīng)用。在建筑設(shè)計中通過對被動式節(jié)能和各項能源的有效利用，除了能夠降低建筑對能源和資源的消耗以外，還可以確保建筑行業(yè)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護得到同步發(fā)展，最終實現(xiàn)建筑行業(yè)低碳經(jīng)濟發(fā)展的模式，繼而促進建筑行業(yè)得到長足性的發(fā)展，提高國民經(jīng)濟的快速發(fā)展。