被动式超低能耗建筑设计基础与应用实践

被动式超低能耗建筑设计基础与应用实践

钟后其

关键词：被动式；超低能耗；建筑设计基础；具体应用

我国虽然地域广袤，但人口众多.在此基数之上的能源与资源极其短缺，生态环境脆弱，经济发展落后.在快速的城镇化进程中，简单地继承传统的建造方式，或者单一运用现有的城市建筑设计规范及方法，均不能有效解决建筑环境质量、建筑节能减排和建筑文化传承的综合需求问题.因此，急需针对地域气候条件和社会经济文化背景，研究发展可持续的低(超低)能耗建筑设计方法体系，以保证建筑室内环境的舒适性、地域建筑风貌和传统生态经验的传承，同时尽可能利用太阳能、风能等自然能源，实现能源的节约.此方法被学界称之为“被动式低(超低)能耗建筑设计”.

1什么是“被动式低(超低)能耗建筑设计”

1.1被动式低能耗建筑设计理论与方法是研究运用建筑设计的而非人工环境控制(主动式)的方法与技术创建室内热舒适，同时也是研究建筑与室外气候、室内微气候相互作用的科学.现代建筑室内热环境设计遵循稳态热平衡理论，完全依赖采暖、通风、空调等主动式环境控制技术来维持和调节室内热环境在相对稳定、均匀的舒适状态，室内微气候与室外自然气候完全隔离，既耗能又不健康.由于人体需求的热舒适处于常温状态，通常为18~26℃，多数地区室外气候在大部分时间具备这种舒适条件，因此，如果能够采用合理的建筑设计方法如太阳能采暖、自然通风等被动式技术，充分利用这部分时间的自然冷/热量，即可大幅减少建筑设备能耗，实现超低能耗甚至零能耗建筑，这就是建筑的被动式设计原理.一般将建筑能耗接近于零的建筑称为超低能耗建筑或近零能耗建筑.

2被动式超低能耗建筑设计基础与具体应用

2.1建筑室外典型气候的精细化表征方法

被动式超低能耗建筑设计，是基于气候分析技术、将满足人体的舒适度当作出发点。基于这样的原因，实际进行被动式超低能耗建筑设计的过程中，应针对室外气候特征描绘数字，以确保自身的真实性、准确性，从而有效实现超低能耗的设计与优化。除此之外，相比较于理论剖析、数值模仿，现阶段我国建筑领域中，对于节能方面的气候参数研究比较缺乏，与西方国家相比，依然存在着很大的差距。虽然我国一直在加强建筑室外气候的精细化表征方面的研究，但现阶段尚未得到理想的研究成果，同时，因为这方面的研究数据较少，因此，在很长一段时间中，建筑室外气候的精细化表征的相关数据也没有得到及时的更新，从而导致我国建筑能耗的精细化研究一直处于空白状态，严重制约着建筑节能领域的发展。但是，在科学技术不断进步、市场经济迅速发展的当今时代背景下，人们的环保意识不断加强。因此，对建筑能耗进行精确化核算动态规划办法逐渐成为了我国需要加强研究的一个重点项目，这样的形势下，关于精确化核算动态规划办法方面的研究逐渐增多，这就从根本上分析了建筑室外气候的精细化表征方法，与此同时，通过在不断的实践过程中进行相应的总结，便可以将被动式超低能耗建筑设计的作用从真正意义上发挥出来。

2.2建筑环境气候分析

建筑是存在于生态环境中的一个有机体，由此可见，建筑、环境气候两者之间存在着十分紧密的联系。基于这样的原因，建筑建设过程中，应考虑环境气候对建筑建设不同环节的影响，同时也要考虑建筑建设不同环节对生态环境的影响，这也是实现建筑能耗降低的一个关键环节。环境气候对建筑建设不同环节的影响，主要包括室内微型、人力自身感知以及建筑室外的气候环境，必须明确这三个方面之间的关系。现阶段来说，大部分建筑设计师均不同程度地了解一些气候环境的相关知识，但在实际进行建筑设计的时候，却很少有建筑设计师能够将气候环境知识融入到设计中去，之所以会出现这样的问题，一个重要的原因便是缺少实用的、直观的计算方法、计算工具。调查研究发现，目前国际上应用比较广泛的主要有两种建筑环境气候分析方法，也就是表格分析法、图像影响分析法。两种建筑环境气候分析方法的共同之处在于，能够在从不同的角度有效考量、分析人体热舒适性的环境气候特征，同时还可以有效计算这一现象。但需要注意的一个问题是，不同国家有着不同的气候环境，同时，在我国，南北地区也存在着比较明显的气候差异，基于这样的原因，应在这两种建筑环境气候分析方法的基础上，结合我国实际情况，总结出符合我国环境气候实际情况的建筑环境气候分析法。对我国实际环境气候进行分析与研究的过程中，应注重我国室外气候、人体舒适感知、室外气候出现改变后，对人体造成的影响，必须解决这些问题，才能尽可能地实现建筑环境气候的超低能损耗。但是就现阶段的实际情况来看，实践过程中，相比较于主动式超低能耗建筑设计，被动式超低能耗建筑设计的自身特点就是，可以对室外微小变动的气候、室外的气候进行有效控制，同时也可以随时进行适当的调节与调整，从而可以有效确保气候可以遵循一定的规律。

2.3气候控制

针对我国不同区域气候环境的差异，被动式超低能耗建筑设计，就是按照规范指标进行年供暖量与年供冷量的控制。即年供暖、照明以及空调的一次总能耗为：≤45kWh/（m2·a）/5.6kgCe/（m2·a），而气密性需要按照n50≤0.6的规范要求进行控制。此外，由于被动式超低能耗建筑物具有高节能性功能，其能够有效改善人民群众的居住环境。具体来说，就是采用有效的控制技术，通过作用于不同气候环境来降低建筑物建设使用对能源的消耗量。值得注意的是，被动式技术的运用，还能在保证严寒地区建筑室内环境舒适度的情况下，降低供暖的能耗。而炎热地区，被动式超低能耗建筑设计的运用，也可在不适用制冷空调的基础上提高居住的舒适性。

2.4建筑被动技术运用

该技术的运用，就是将太阳能、自然风、植物植被以及自然风力等天然条件充分结合起来，以使高性能状态的围护结构、气密性、新风热回收以及可调遮阳等建筑技术作用于实践。具体来说，就是在冬季采用太阳能辐射采暖或是夏季蓄热与夜间降温两种方式，进行低能耗控制。此建筑设计过程，由于设计内容复杂，设计人员应提高建筑设计方案与技术应用的科学合理性，来使建筑物能够达到超低能耗的控制标准。

3结束语

综上所述，当今时代背景下，人们的生活水平与生活质量不断提高，我国可持续发展战略不断深入实施，从而导致我国建筑的降耗、节能与环保问题受到了越来越多的关注，这样的形势下，必须加强对建筑与环境关系的研究。被动式超低能耗建筑设计，主要通过利用天然动力，对建筑物形成一层无形的保障。因此，被动式超低能耗建筑设计的实际应用过程中，应充分考虑周围环境中的相关影响因素。

参考文献：

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[2]杨柳，杨晶晶，宋冰，朱新荣.被动式超低能耗建筑设计基础与应用.科学通报，2015，60.18.1698-1710

[3]徐伟.中国被动式超低能耗建筑技术体系研究.建设科技，2015.23.15-16.

本刊记者.被动式低能耗建筑产业技术创新战略联盟成立.住宅产业，2015.04.80