被动式超低能耗建筑设计基础与应用刘立军

被动式超低能耗建筑设计基础与应用刘立军

刘立军

关键词：被动式；超低能耗；建筑基础

现代建筑室内环境设计以稳态热平衡理论为基础，完全依赖通风、采暖等措施调节室内热环境，使室内微气候与室外自然气候隔离开来，不仅增加了建筑能耗，也利于人们的身体健康。在可持续发展背景下，被动式超低能耗建筑设计理念提出，以建筑室内微气候与室外自然气候之间的相互管理为基础，充分考虑了室外自然气候对室内热舒适的影响，适应生态建筑标准。目前，被动式超低能耗建筑设计在我国刚刚发展起来，设计基础与工程应用尚不成熟，有待进一步分析与研究。

1被动式超低能耗建筑设计的意义

在市场经济迅速发展的当今时代背景下，人们的生活水平、生活质量也得到了很大的提高，因此也提高了对工作环境、生活环境的要求。随着经济的发展与科技的进步，我国建筑行业走向了蓬勃发展的新阶段，但是，众所周知，建筑行业是我国的能源消耗大户，因此，建筑行业迅速发展的同时，其对各种资源与能源的消耗和对环境产生的影响也越来越大。自可持续发展战略实施以来，我国加强了对环境保护问题的关注与重视，与此同时，通过对一系列的研究报道、调查实践资料进行分析，我们可以发现，可持续发展、节能减排、环境的保护等，与我国居民生活质量的提高有着十分密切的联系。而随着生活水平、生活质量的提高，现代人对环境质量的要求也在不断提高，这样的背景下，传统的建筑模式、建筑理念以及建筑设计已经无法满足当今时代人们逐渐提高的要求。若是单纯遵循传统建筑理念的要求来进行建筑设计，而不是在建筑设计中有机融入人们的理念、国家的要求，不仅无法对环境保护工作起到实质性的积极影响，还不符合我国现阶段的整体发展要求，因此，必须对建筑设计进行改进与创新。基于这样的原因，被动式超低能耗建筑设计自提出以来，便受到了高度关注与重视，其主要是有效结合建筑的缺陷、环境要素两个方面的内容，符合绿色建筑理念、节能环保的要求，因此，得到了人们的接受与认可。

2被动式超低能耗建筑设计基础

被动式超低能耗建筑设计需要掌握一定的基础才能够与现代化建筑有效结合到一起，因此，建筑设计师应当从以下几方面入手：

2.1气候环境基础

我国幅员辽阔，是一个气候环境、经济发展非常不均衡的国家，而建筑恰恰与气候、环境等有着直接的联系。因此，建筑设计师应当立足于实际情况，设计出适合我国特殊气候、环境特征的建筑。明确室外与室内气候环境之间的差别是被动式超低能耗建筑设计的基础内容，与主动式设计相比较，被动的方式很难对室内室外整体气候环境进行有效超越，需要通过掌握室外气候的波动情况和规律来进行预测和调节。被动式超低能耗建筑设计是以人体的热舒适度作为基础标准来对其他环节进行相对应的设计，因此，设计师应当掌握基础的温度变量，并绘制成图，进而将其作为指导内容在超低能耗的理念下对建筑加以设计。

2.2建筑基础

我国建筑形式呈现出多样化发展模式，由于在建筑的过程中会因为地域的差异而需要不同的建筑设计类型，且主动式建筑方式居多，导致被动式超低能耗建筑设计的价值并没有真正体现出来。空置率较高的住宅使得建筑的热工性能较差，传热损失较大，同时设备的符合率偏低，导致建筑的耗能过大，建筑设计师应当掌握建筑设计的技术，将建筑作为基础单位，采用被动式超低能耗建筑技术来促进建筑的地域性发展。

3被动式超低能耗建筑设计的应用

被动式超低能耗建筑应采用保温性能更高的围护结构，在严寒、寒冷和夏热冬冷地区，围护结构保温性能的重要性最为显著。其次就是降低普通能源的消耗，采用新型可再生能源作为日常的能源消耗，减少使用普通能源对环境的影响。

3.1保温隔热系统应用

由于地域气候差别，我国北方的冬季较为寒冷，在建筑设计时要首先考虑到房屋的采暖和保温性能，但是夏季气温较高，还要对房屋的隔热性能有所考量，我国南方大部分为夏热冬冷地区，首先夏季要考虑房屋的隔热性能，然后冬季要考虑房屋的保温性能。被动式超低能耗建筑设计可以很好的解决房屋的保温隔热要求，从而有效减轻建筑的采暖与制冷的压力，实现节能效应。

保温系统分为外保温、墙体自保温和内保温系统，在寒冷和严寒地区外墙应采用外保温系统，保温层应连续完整，外保温系统的链接锚栓应采取阻断热桥措施。外保温材料应采用挤塑聚苯板或硬泡聚氨酯板等高效的保温材料，减少保温层厚度，并计算分析水蒸汽在房间内结露的风险，保证室内不会结露。夏热冬冷地区优先考虑采用自保温系统，使用新型墙体，例如蒸压加气混凝土砌块，复合保温墙体等，墙体厚度根据不同地域的温度变化范围来决定，并且在墙体表面覆盖紫外线吸收剂，提高墙体反射热辐射的功能。

3.2门窗系统

建筑门窗系统中，结构的保温、防水、气密性是最重要的，也是最难处理的，其能耗损失约占总建筑能耗损失的30%左右。所以，建筑工程采用被动式超低能耗建筑设计理念时，应将这一先进理念运用在门窗的传热系统设计中，同时考虑太阳能透射比等因素。为此，窗户可以使用PVC塑料材料，用高效的发芯材作为填充物。窗户玻璃采用复合真空玻璃，使用耐性较好的暖条替代传统的铝合金隔条。窗洞、窗框之间的缝隙使用带有自粘性的预压自膨胀密封带。

3.3自然采光和通风的应用

在被动式超低能耗建筑设计中，自然的采光和通风是必不可少的环节。在采光、通风等环节中，必须要在节能的基本理念下进行，并配以“绿色建筑思想”充分利用自然资源，创造良好的采光和通风环境。自然的采光和通风需要从以下几方面来进行：确定目标——确定采光、通风的基本策略——确定外窗位置及材料——天窗位置选择——人工照明整合等。如：在建筑设计中有效使用导光板，导光板是由不吸光的材料制成，在高强度反射原理下，导光板可以将远处的光源进行反射，使其在建筑的顶部发生散射，以调节实际进入到建筑中的阳光量，在很大程度上节约了光伏能源消耗。在阳光较强的时候，导光板上的金属环可以适当遮挡光源，避免强光反射进建筑内部刺伤人眼；在阳光较弱的时候，导光板可以通过垂直方向上的收集功能来对阳光进行补充，使更多的阳光进入建筑，满足人们的需求。由于导光板的制作成本非常低，且实际产生的效果非常明显，因此，可以称得上是“物美价廉”，在建筑设计中被广大建筑设计师青睐。

3.4阻断建筑热桥

在建筑工程中，由于建筑构件保温层厚度等因素，存在着热桥现象，主要体现在阳台设计上。在被动式超低能耗建筑设计中，可以将阳台板与主体结构分开，中间使用保温材料，厚度与墙体差不多。或者，将阳台门设计成内形式，门窗用保温材料覆盖，也能提高建筑室内保温效果。

4结束语

综上所述，在新时期建筑工程设计想要实现进一步的发展，一定要重视节能理念，要将绿色环保作为核心思想，主动引入被动式超低能耗建筑设计，实现建筑与自然的结合，解决建筑工程中粗放式的能源浪费问题，形成全面系统的节能发展理念。

参考文献：

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[3]张舜.被动式超低能耗建筑设计分析[J].建材与装饰，2017（47）：104-105.