被动式建筑节能设计技术策略研究

被动式建筑节能设计技术策略研究

孙忠将

武汉袁大师建筑设计事务所 湖北省武汉市 430000

摘要：“被动式建筑”理念自提出以来，已推广到世界多个国家，指适应气候特征和自然条件，通过被动式技术手段，采用保温隔热性能和气密性能更好的围护结构，运用高效新风热回收技术，合理利用可再生能源，以更少的能源消耗提供更舒适室内环境的建筑。我国大部分地区气候特征为夏热冬冷，在对建筑进行绿色生态化设计时，要秉持被动式建筑节能设计理念，在了解气候特征的基础上，开展针对性的节能设计。

关键词：被动式建筑；节能设计

中图分类号：TU12 文献标识码：A

引言

近年来，国家越来越重视节能减排技术的运用，尤其是在建筑领域的深度应用。希望能采取相关措施，优化设备性能，降低机械能耗，有效保护生态系统。然而，积极的建筑节能策略经常被采用。通过深化技术、优化设计方案，降低了设备在运行过程中的能耗，降低了部分建筑的能耗，也在一定程度上增加了建筑的运行维护成本。而被动式超低能耗建筑作为其中一种，有着更出色的节能环保、更良好的舒适性、更低的全寿命周期成本，其更能代表绿色建筑的发展方向，所以目前研究推广被动式超低能耗建筑发展策略十分 必要。

1、被动式建筑概述

“被动建筑”这个术语是相对于“主动建筑”而存在的。我们生活中常用的建筑大多是主动式建筑，即依靠预装的能源设备，如空调、供暖等，在不同的气候条件下，可以主动地用这些设备提供能量，人为干预室内环境，通过消耗大量的能量来创造舒适的生活环境。而被动式建筑，是依靠被动式设计而建造的节能建筑物。与主动式建筑相比，被动式建筑几乎不采用主动的设备进行内环境温湿度控制，而是一种通过被动地收集太阳辐射、家电产热、热回收新风系统，甚至是人体自热产生的能量，通过设置高气密性与保温隔热性的围护结构，最大限度降低室内供暖与制冷需求，以极少的能源消耗营造舒适宜居室内环境的建筑。

2、被动式建筑发展现状

2007年，住建部科技发展促进中心与德国能源署合作开展试点示范。根据被动房标准，建立了超低能耗建筑绿色示范工程，并在河北、山东、新疆、浙江等省进行了示范。目前，中国有43座示范建筑。与发达国家高舒适度下的高能耗不同，我国人均建筑能耗和单位面积建筑能耗远低于发达国家。同时，中国在气候条件、建筑技术、工业水平、能耗特点、使用习惯等诸多方面都与发达国家不同。2015 年11月，结合中德试点，住建部对外发布了《被动式超低能耗绿色建筑技术导则（居住建筑）》，将德国被动式建筑标准与我国绿色建筑相结合，首次提出以建筑能耗值为导向，综合考虑建筑能耗指标、气密性指标及室内环境参数，对建筑从规划、设计、建造、评价，到运营进行全过程控制。在导则的基础上，2016～2018 年，中国建筑节能协会超低能耗建筑分会开展了64 个被动式超低能耗建筑评价标识工作。在导则实施过程中发现，《导则》虽对被动式超低能耗绿色建筑进行定义，但并未与目前国际上较为通用的近零能耗建筑、零能耗建筑等接轨，也没有区别各自的异同点。

3、被动式建筑节能设计措施

3.1、体形设计

夏热冬冷地区气候特征明显，夏季高温，冬季低温，持续时间长。因此，在实施被动式建筑节能设计理念时，应考虑夏季减少日照，冬季适当引入太阳光。设计师在进行整体规划设计时，应采用由南向东或由南向西15的角度。另外，由于水蒸发可以吸热，所以夏季需要对进入室内的空气进行预冷，以减少空调能耗，保持室内干燥。在进行平面体形设计时，应适当扩大迎风面、减少进深等，具体可采用凹进平面手法，以形成穿堂风。在进行竖向体形设计时，则可对底层进行架空处理。另外，要注重对室外风环境进行优化，具体可采用局部开洞、退台式等手法进行处理。

3.2、空间设计

从某种程度上说，在建筑设计的实施中，建筑空间的合理布局对周围建筑有一定的影响，会改变内部的小气候，提高整个建筑的节能水平。就建筑本身而言，要充分利用自然条件，就要在物理设计上下功夫，合理平衡建筑系统的内部系数，设计建筑的采暖和温度损失的平衡要素。建筑物的物理设计越大，消耗的热能就越多。然而，在具体的设计过程中，需要将体型系数控制在一个可参考的范围内，优化各个因素环节的调控，进行体量的优化设计。除此以外，还可以将有相似居住需求的功能区域放置到一处，并且调整局部的空间优势，把较高需求层次的空间放置在通风良好的区域。与此同时，为了减少外部环境对于室内环境的影响，需要设置一个缓冲区域，进行调整。

3.3、可感知性

被动式建筑可以同时实现健康、舒适、低碳、节能的多重控制目标，是未来绿色建筑的发展趋势。但是，目前从被动式超低能耗建筑市场来看，投资者和消费者对其认识并不充分，存在认知误区。因此，加强对被动式建筑的宣传，提高社会认知度，也是其推广发展亟待解决的问题。首先，要充分发挥行业协会的作用，通过行业协会为社会企业提供扶持政策、优势特色、新材料、新技术等相关知识。其次，在不同的气候区域开展被动式建筑示范工程，及时总结经验并通过研讨会、学术交流、示范工程观摩等方式在全国对建筑行业投资者积极推广宣传。同时也要通过体验馆或示范工程使消费者感受被动式建筑健康舒适、资源节约、环境宜居的优势，激发人民低碳节能的意识，从而增强市场需求。最后，政府相关部门可结合相关政策，通过多媒体、专题培训、专家讲座等途径加强宣传被动式建筑的基本知识、示范工程项目，让全社会能够更多地认知、感知被动式低能耗 建筑。

3.4、气密性设计

气密性是被动式建筑的一个关键指标。一旦气密层破裂，空气就会从缝隙进入围护结构，破坏建筑结构。在南方，尤其是夏热冬暖地区，良好的气密性设计可以有效降低“回南天”期间墙体结露发霉的风险，营造舒适的湿热环境。还可以提高热回收系统的效率，减轻新风系统的负担。建筑的气密性设计是由连续无断点的内抹灰、防水材料、密封材料组件和密封结构组成，在设计时应遵循几个关键要点：①保证气密层包裹整个采暖（空调）区域；②避免管线穿墙导致气密层的破坏；③避免出现难以处理的气密性节点；④选用高气密性的门窗及适合的气密性防水和密封材料。对于建筑设计中难以避免的气密性节点如门窗洞口、穿墙预埋件、屋顶连接处、建筑物阴阳角包角等位置，需根据不同位置的不同情况，采取相应的密封材料和配件设计。确保气密性保温系统的完整性，使我们能在建筑平剖图的围护结构内侧画出一条连续且闭合的线，在外墙、内墙、屋面等建筑构件连接处保证气密层的连续性和封闭性，保证整个气密层连续不间断，且气密性设计要做到与建筑本身相同的寿命。

结束语

建筑行业要有可持续发展的意识，要从提高建筑绿色效益的角度进行充分的节能设计。同时，应注意结合被动式建筑节能设计方法，真正提高节能设计的有效性。推动近零能耗建筑技术体系在“一带一路”国家的推广应用，促进中国近零能耗建筑产品和产业在国际市场的布局。本文在绿色生态的大背景下，从多个角度分析了如何利用被动式建筑节能技术去打造绿色建筑的体现形式，利用不同因素的局部构造和搭建，帮助实现能源的有效循环，希望可以借助节能策略来体现出建筑设计师的设计思想。

参考文献：

[1]刘玮怡. 天津地区既有住宅被动式节能改造效果研究[D].天津大学,2018.

[2]崔国游,淡雅莉.被动式建筑在我国发展的经济技术适应性[J].工程管理学报,2017,31(04):29-34.

[3]勾春娇.被动式建筑节能设计技术措施探讨[J].门窗,2014(12):24.