被动式超低能耗建筑设计基础与应用卞正奇

被动式超低能耗建筑设计基础与应用卞正奇

卞正奇

浙江大学建筑设计研究院有限公司浙江省杭州市310000

摘要：随着经济水平的不断提高，对建筑的要求逐步提高。为了贯彻我国的可持续发展观的战略决策和改善原有建筑的设计方法，被动式设计技术能满足人们对建筑节能和环保的要求。因为被动式超低能耗建筑在我国应用很短，在实践中的应用还存在缺点，本文就此展开了深入探讨。

关键词：被动式；超低能耗；建筑设计

前言

在当前建筑行业不断快速发展的背景下，人们对建筑物的整体要求越来越高，不仅要求建筑物本身具有良好的功能性、安全性，而且还要能够实现低能耗。建筑行业在发展中，虽然发展势头比较良好，但是其本身在能源消耗上也是各个行业中占据比例比较高的行业之一。在针对现代建筑室内环境进行设计的时候，基本上都是将稳态热平衡理论作为设计基础，利用通风、采暖等措施对室内热环境进行有效调节。这样能够在实践中促使室内微气候与室外自然气候之间形成良好的隔离状态，这样不仅能够从根本上促使建筑能耗的增加，而且还能够为人们的日常身体健康提供有效保障。

1被动式超低能耗建筑的相关知识简介

1.1被动式超低能耗建筑的基本概念

被动式超低能耗建筑是基于被动式设计而建造的节能建筑物，也被简称为被动式建筑。其最突出的特点是可以用非常小的能耗将室内调节到合适的温度。区别于传统建筑，一般而言，被动式建筑不需要主动加热，它主要通过收集太阳、人体、家电的热量以及热回收装置等带来的热能使室内保持一个舒适的温度，而非依靠主动热源的供给。

1.2被动式超低能耗建筑的出现和发展

瑞典隆德大学的亚当森教授和德国被动式房屋研究所菲斯特博士被认为是被动式房屋相关概念最初的提出者，20世纪80年代后期，在德国黑森州相关部门的资助下，学者们进行了一系列的相关研究并取得了部分成果，关于被动式房屋的最初设计和相关概念基本确定下来。德国一直是被动式建筑相关理论、技术和实践的领导者，20世纪90年代，在德国的达姆施塔特，第一批被动式房屋被建成，通过对这批房屋进行的一系列观察和研究，学者们获取了十分宝贵的一手资料，到90年后中后期，达姆施塔特地区进一步扩大了试验规模，利用已有知识，建立了更多的、更规范的被动式房屋，同时将趋于成熟的技术进行推广，使德国其他地区的被动式房屋建设进程得到了很大的推进。事实上，德国的科学家和建筑师还曾就零能耗被动式建筑进行过研究，根据研究成果，这种房屋是又存在的可能的，但造价将十分高昂，而且对技术的需求十分苛刻，因此没有进行更一步的具体实践性研究。到2010年，德国境内的被动式房屋超过13000座，在数量上超过全世界被动式房屋总数的30％，其用途涵盖住房、办公楼等各个方面。

1.3被动式超低能耗建筑应用于生活中的意义

1.3.1降低能耗

根本上讲，被动式建筑的意义就是通过降低能耗达到节省能源的目的，从而使可持续发展不至于成为一纸空文。目前的研究表明，较之于传统建筑，德国被动式建筑的普遍可以达到减少50~70％能耗的水平，英国、法国等也接近于这个数值。我国的被动式建筑相对来说比较少，多数是试验用建筑，能耗降低也可以达到50％、甚至80％以上的水平，这意味着如果被动式建筑技术充分成熟、得到广泛应用，将有大量的能源被节省下来。

1.3.2有助于实现全球范围内的可持续发展

可持续发展是在自然环境和社会环境矛盾渐渐尖锐的情况下被提出的、需要全人类共同努力实现的未来目标，基于很多自然资源、能源的不可再生性，对资源能源的合理利用日益引起社会各界的广泛关注，降低能耗是对资源、能源合理利用的一种方式，而被动式房屋已经在实验和实践中被充分证明拥有减少能耗的功能，广泛的推广被动式房屋技术，无疑是对可持续发展的支持。

2被动式超低能耗建筑设计原理

随着我国城市化步伐加快，节能环保理念已经深入人心，建筑业一直是我国人民关注的重点，如何在建筑设计时保证建筑的节能环保，成为建筑设计者的思考重点问题之一。被动式超低能耗建筑设计就是根据建筑所在地区的经济文化和气候条件，利用环保型可再生能源进行建筑设计工作。被动式超低能耗建筑设计可以保证建筑物舒适实用性的同时达到节能环保的经济效益。被动式建筑设计技术的设计原理有别于原有的建筑设计理念。原有的建筑理念是人工主控环境，利用空调、采暖等设备对环境进行控制，达到人们满意的室内热环境，但是主动式控制对能源的消耗大，而且隔绝室内与室外自然环境的流通，长久居住会对人体健康造成损害。被动式设计技术的原理是通过自然能源对建筑物提供采暖通风，让室内外的环境相互融合。例如，住宅的室内温度在十八到二十六摄氏度时人在其中最为舒适，我国地区的气候环境大多数都可以满足人们居住的适宜温度，通过室外的太阳能提高室内温度，不仅可以使人居住其中更为舒适，同时可以减少能源的消耗，从而实现建筑物的低能耗。

3在建筑工程中的应用

3.1保温隔热系统

在某供暖地区，广泛应用被动式超低能耗建筑设计，主要体现在保温隔热系统。

3.1.1外墙保温采用B1级模塑聚苯板，厚度在200~250mm之间。这种材料的导热系数不大于0.032W/（m•K），在成分中具有红外吸剂，反热辐射、吸收能力比较高。在模塑聚苯板周围安装300mm宽的防火隔板，改善外保温层的耐火性能。

3.1.2使用双层保温板，用粉聚苯颗粒保温砂浆填补密封地板缝。

3.2门窗系统

在建筑门窗系统中，最重要的是防水、保温、气密性，同时也是最难处理的，其能耗损失大约占总建筑能耗的30%。因此，当建筑工程采用被动式超低能耗设计理念时，应在门窗传热系统的设计中引入这一理念，并且还要考虑太阳能透射比等因素。为此，窗户可以使用PVC塑料材质，填充物使用高效发芯材料。窗玻璃采用真空复合玻璃，采用耐性更好的暖条代替传统的铝合金隔断，窗框和窗洞之间的间隙采用自粘预压自膨胀密封胶带。

3.3应用自然通风、采光

在被动式超低能耗建筑的设计中，采用自然通风、采光是最直接有效的节能措施。根据生态建筑标准，建筑通风、采光设计应该充分考虑自然条件，利用自然光营造良好的光线环境，适合人们生活、工作环境需求。我国大多数地区都是温带气候，充足的自然光为建筑照明设计提供充足的条件。自然采光设计，首先确定自然采光策略和基本方案，在此基础上选择玻璃材料、窗户材料，决定是否需要开窗，以及人工照明和自然采光结合的问题。例如：在某地区某建筑改造中，用铝制挡光板来吸引光源，同时反射太阳辐射，从而减少建筑能耗。

3.4阻断建筑热桥

在建筑工程中，因为建筑构件的保温层厚度等因素，存在着热桥现象，其主要体现在阳台的设计上。在被动式超低能耗建筑设计中，主体结构可以和阳台板分开，中间采用保温材料，厚度和墙体相似。或者把阳台门设计成内形式，门窗采用保温材料覆盖，也可改善建筑室内的隔热效果。

结束语

综上所述，在当前科学技术不断快速发展的背景下，人们的日常生活质量和水平不断提升，对节能环保意识的重视度也在不断提升。在这种大环境背景下，建筑行业意识到低能耗建筑设计的重要性，建筑行业为了实现节能减排、绿色环保的设计理念，将被动式超低能耗建筑设计理念应用到实践中，能够取得良好应用效果。

参考文献

[1]张晓露.被动式超低能耗建筑设计基础与应用[J].门窗，2016（12）：25.

[2]张春鹏.德国被动式超低能耗建筑设计及保障体系探究[D].山东建筑大学，2016.