浅谈建筑被动式节能设计

浅谈建筑被动式节能设计

张思谦寿利强

张思谦寿利强

杭州市建筑设计研究院有限公司浙江杭州310000

摘要：近年来，建筑被动式节能设计得到了快速发展和广泛应用，研究其相关课题有着重要意义。本文首先对被动式节能设计相关内容做了概述，分析了建筑节能的特点，并分别从蓄热体的应用、建筑开窗，以及场地规划设计等角度提出了被动式节能措施。最后结合相关实践经验，就被动式节能的建筑设计注意事项进行了研究，阐述了个人对此的几点认识。

关键词：建筑；被动式；节能；设计

一、前言

作为建筑工程节能设计的重要方面，被动式节能设计的关键地位不言而喻。该项课题的研究，将会更好地提升对被动式节能设计的分析与掌控力度，从而通过一定的措施与方法，保证建筑工程整体节能效果的获得。本文首先对被动式节能设计相关内容进行了概述。

二、被动式节能设计概述

目前全球能源在不断的减少，能源危机日益严峻，人类居住的环境逐渐恶化，城镇化的发展使得人口数量不断攀升，居住问题也日益被人们所关心。如何能够合理的利用资源并且解决住宅建筑问题是摆在设计者面前的一个问题，住宅建筑的能源规划就涉及到节能的设计，在对住宅建筑进行规划的时候要将节能设计运用到建筑施工中去。

建筑节能就是指采用特定的技术在建筑周期范围内达到节能目的，在这个过程中涉及到建筑构造、材料的获取和使用、施工现场的操作以及建筑的运行维护。而被动式节能，是指采用非机械电气设备干预手段，对建筑节能技术进行干预。具体表现在对建筑的朝向问题和建筑结构的保温隔热技能方面上的节能设计。建筑的采暖通风和空调的节能降耗都与建筑的朝向相关，所以在进行建筑设计的时候要着重注意这些问题。被动式节能设计方法涵盖到建筑的方方面面，包括建筑朝向、建筑保温、建筑体形、自然通风等设计。被动式设计方法对建筑师要求很高，除了专业能力到位之外，还要建筑师对于建筑环境有充分的了解，要求设计师努力将学科间的限制突破掉，用全新思维来进行建筑的节能设计。随着建筑规模巨大化，要学会运用被动式节能设计，以此获得良好的建筑环境。

三、建筑节能的特点

建筑节能主要分为主动式建筑节能和被动式建筑节能两种，因此下面针对这两种节能方式进行主要分析。

1.主动式建筑节能

主动式建筑节能是指对非常规能源进行采集和储存，并组合成完善的强制能源系统，以此取代常规能源的使用，这种主动式建筑节能主要表现在两个方面，一方面为投资费用高，技术维修管理难度大，另一方面对常规能源的需求量较大。

2.被动式建筑节能

被动式建筑节能是指通过对建筑朝向、内部空间以及外部形体的合理布置，并对采集非常规能源的使用装置进行合理设计，从而使建筑物能够达到冬暖夏凉的效果，以此减少建筑能源消耗，由此可以看出被动式建筑节能具有低投资、低技术的特点。

四、建筑设计中被动式节能措施

1.蓄热体的应用

在传统建筑中，主要通过对空气的直接制冷或加热来调节室内温度。蓄热体通过建筑材料的热惰性来维持室内温度的稳定性，其工作原理是：白天具有蓄热作用的围护结构的表面温度低，缓慢向室内提供热辐射，室内温度相对恒定；夜间再通风降温排解蓄热；冬天反之亦然，这样的调温方式温和稳定，相对于空调则拥有更高的宜人性，同时也是一种良好的被动式节能手段，减少甚至免除了因用空调所消耗的能量。

2.建筑开窗

对于建筑开窗，首先是出于功能的考虑，以往设计中影响开窗的因素主要有景观、立面造型、通风采光等。因而在我国大部分地区往往采用南向大面积开窗，北向小面积开窗的做法，其次是考虑到节能与采光之间的平衡。

3.场地规划设计

在建筑的设计中，通过场地的利用来遮挡或吸收太阳的辐射，利用或防止主导风向，增加或降低温湿度。利用地形、水体、植被以及群体建筑的布局来实现环境利用的最优化，达到节能的效果。

4.单体设计

建筑节能设计中的被动式节能设计中，对于单体设计，主要是在具体的工作中，通过合理的平面布局实现自然的采光和通风。在一定生态学的观念下，积极的结合建筑相应区域的气候环境等特点，通过对自然条件以及人工构筑物的合理应用，积极地顺应和组织自然风的流动，利用自然风压、热压和机械辅助等手段实现建筑的自然通风。

5.维护结构的保温隔热

对于建筑的遮阳，可以通过遮阳的设施来阻挡过多的太阳辐射，现阶段绿色建材的使用已经较为普遍，使用耗能低、可回收、可降解的建筑材料，根据材料的全寿命全周期来考量建筑的生态节能，目前这一做法在国内还没有被广泛的采纳。

五、被动式节能的建筑设计注意事项

1.建筑设计中保证自然通风

建筑自然通风是通过总平面设计、室内空间设计这两个方面进行考虑。总平面设计方面，可以考虑建筑体型的方向性和室外环境设计达到引导风流的目的。

（一）建筑体型设计。可以通过设计扭曲平面，保证朝向夏季风主导风向的面积加大，改善吸风面的环境。设计尖劈平面，使尖劈平面超向冬季风主导风向，防止和冬季主导风出现垂直关系。尽量消减冬季风的不利影响。

合理设计通透空间。在每一层的建筑设置开窗。加大疏通室外的风流，利于夏天的通风换气。在建筑设计过程中把空间掏空，疏导和释放室外过大风流。

（二）室外环境设计。

充分利用南向的开敞空间，争取到更多的冬季日照和夏季的通风。利用自然空调，建筑的南侧设置水面植被，通过水的蒸发达到降低温度的目的，还能够在冬季强化太阳辐射的反射。设置植被导风，合理设置灌木乔木的位置，把南侧的风引入室内，北侧起到屏障作用。利用够见我挡风墙和导风板的合理组合搭配，结合绿化整体设计，对夏季的风流起到引导作用，对冬季风流起到阻隔作用。

2.被动式太阳能利用

与主动式太阳能利用的太阳板不同的是，被动式太阳能利用是通过合理构造，巧妙设计实现对太阳能的直接利用，这种方式具有低成本、低技术的特点，应该得到广泛推广。

（一）直接受益式系统。通过合理设置的导光板，将更多的光线反射进入室内，以利于建筑的采暖和采光。

蓄热墙体常用混凝土、砖、夯土等制成，可以在白天储存大量的太阳能，通过蓄热墙体的时滞效应在夜间放热，为室内供暖。

（二）附加日光间系统。在建筑南向缓冲区(阳台、廊、小门厅等)增加透明玻璃成为透明空间，其中再设置一定的贮热体，在太阳辐射的作用下，缓冲区迅速升温，一部分贮存，一部分则进入室内，从而改善室内的舒适条件。

3.外墙与屋顶的被动式节能设计

在外墙的隔热中，有效而环保的方法是将建筑的墙体埋入地下，或者将外墙的三面用土壤包裹。再就是将建筑外墙或者接近外墙的地方用植被覆盖。所用植物最好是落叶形的，因为在冬天还需要外墙接受阳光来加热室内。另外，还有一种有效的方法是采用百叶包裹外墙，在需要接受光时打开百叶，夏季在白天则可以关闭，这样外墙就不会被加热。

直接接受阳光暴晒时间最长的是屋顶。传统的做法是采用保温层覆盖屋顶，再就是用盖板架空。但种做法并不是最节能的，最好的方法是在上面用植被覆盖，既可以很好地利用太阳能，又可以美化环境。如果是节能的别墅型建筑，这样就可以建成一个屋顶花园，可谓是一举多得。对于夏季多雨的地方，还有一种节能的做法是在屋顶上储水，但屋顶要做好防水。

六、结束语

综上所述，加强对建筑被动式节能设计的研究分析，对于其良好设计效果的取得有着十分重要的意义，因此在今后的被动式节能设计实践中，应该加强对其关键设计要素的重视程度，并注重其具体设计实施方案的可行性。

参考文献：

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[4]王邦.浅谈建筑被动式节能设计问题[J].建筑工程.2014（12）：199-201.