建筑超低能耗设计的方法与应用研究

建筑超低能耗设计的方法与应用研究

蔡晶

身份证号码： 23010719860215**** 哈尔滨工业大学建筑设计研究院

摘要：在我国现代化的建筑设计越来越人性化，都在从最基础做绿色环保，减少能源消耗。我国的建筑业，也在以绿色环保为基础进行设计建造。建筑超低能耗设计的使用，减少了环境的污染，为人们建造了更加绿色的环境，给建筑业带来了很大的经济效益。本文先介绍了超低能耗建筑设计的特点以及通用的设计方法，然后详细的对被动式超低能耗建筑设计的应用展开分析，希望能给相关研究人员提供有用的借鉴。

关键词：建筑；超低能耗设计；方法；应用

引言：超低能耗建筑设计应该是贯穿建筑的全寿命周期，其特点是最大限度地节约资源、保护环境，通过更合理的空间设计、完善的功能布局等，打造更宜于人居、更符合可持续发展要求的建筑。目前，被业界广泛接受的超低能耗建设类型就是源于德国设计的被动房，被动式超低能耗建筑是指适应气候特征和自然条件，通过保温隔热性能和气密性能更高的围护结构，采用新风热回收技术，并利用可再生能源，提供舒适室内环境的建筑体，这一建筑设计类型就是典型的超低能耗建筑。

一、超低能耗建筑设计的特点

超低能耗建筑设计是建筑节能降耗的一种重要设计方法。相较于传统的设计方法，超低能耗建筑设计除了需要满足建筑使用功能外还需要通过最优化设计用以优化建筑的能耗指标，降低建筑的能耗。超低能耗建筑设计中需要对建筑的各分支能耗项目进行详细的统计计算，并结合建筑能耗指标对各能耗分支进行优化设计，以系统性的优化来降低建筑的总体能耗。设计中需要结合建筑项目的特点借助于周边自然条件通过各分支专业之间的相互配合来构建出完善合理的建筑设计方案。超低能耗建筑设计法具有以下几方面的特点：

（一）以建筑能耗指标为终极目标实现各专业之间的协调优化。

（二）建筑初设阶段需要对建筑形体及围护结构热工参数进行严格的把控，并对建筑的能源需求进行计算和优化，以能耗指标为设计目标通过被动与主动优化相结合的方式做好建筑设计优化，设计中还需要对建筑周边可再生能源进行详细的分析计算看是否能够应用于建筑设计中。

（三）超低能耗建筑设计是总体性优化，是通过对各部能耗进行统计并进行系统性的优化以实现建筑总体能耗的降低，进而合理的确定建筑设计方案。

二、超低能耗建筑的通用设计方法

（一）关键参数限额法

这一方法是将小建筑耗能作为导向，对气候条件进行充分运用，对建筑过程中涉及的各项关键元素指标进行控制，同时与高效新风热回收技术相结合，能够满足用户基本需求的一种设计方法。这一设计方法的使用并不会过高地依赖再生能源，因此也不需要实施太多模拟计算，实际上是在现有的节能标准上进一步改善而形成的一种方法，在对这一方法进行利用后期望能够挖掘出更多的超低能耗建筑潜力。

（二）双向交叉平衡法

在这一设计方法中，主要将能耗以及舒适度等一系列指标作为导向，不仅考虑到建筑围护结构的优化，同时也将再生能源的运用纳入目标中，试图将再生能源应用到建筑消耗当中，从而实现能量供应以及需求之间的良好平衡作用。在这一设计方法当中，主要是通过对建筑方向、窗户墙体比例等内容的改变来实现节能建好的目的。这种依靠再生能源实现建筑能源供需平衡，从而提升用户舒适度的设计方法是十分值得推广与借鉴的。

（三）经济环境决策法

这一设计方法主要将能耗、用户舒适度以及经济性三大指标作为导向，对建筑的围护结构进行改善同时对周围的各种可利用再生资源进行运用，将各种经济相关的可行性因素考虑在内，从而形成的一种设计方法。在这一方法当中，将三大指标放在一起进行了均衡地考虑，在运用过程当中需要使用到循环迭代计算以及各种定量分析，在确保目标函数得到最优化处理的情况下使业主以及用户的需求得到进一步满足。

（四）几种超低能耗建筑设计方法的总结

在上面所介绍的几种设计方法当中，关键参数限额法、双向交叉平衡法、经济环境决策法都能够促进超级能耗建筑模板的实现，并在各种场合下通用，基本不会受到建筑种类以及其它因素的限制作用，可以应用在住宅、学校、工业用房等多个领域当中，此外各种既有建筑也能够通过这些设计方法来进行改造，从而达到节能的目的。其中，关键参数限额法是这三种方法当中使用最简单的方法，此外它也是建筑超低能耗设计中最基本的一个步骤，主要应用在一些对舒适度要求并不是太高的小型公共建筑当中，这样能够尽可能使用更少的资金来实现更高的效益。

三、被动式超低能耗建筑设计的应用

（一）保温隔热系统设计保温隔热系统在整个建筑中起着至关重要地作用，该系统的合理设计能够在很大程度上达到节能的目的。因此，在对维护结构设计的过程中，要求建筑设计师应当在最大限度上提高建筑的保温隔热性能及其气密性，进而将建筑的采暖和制冷需求降到最低，达到节约能源的目的。在实际情况中，建筑设计师可以从以下几方面来进行保温隔热系统的设计：

（二）外墙保温系统。在保温材料的选择上，设计师应当致力于绿色环保材料的使用，同时要满足人们的实际需求。就目前的发展情况来看，应当采用新型保温材料作为基础材料，有效控制外墙保温的厚度，使其导热系数能够不大于0.032W（/m·K）。此外，由于该材料中添加了红外线吸收剂，能够较其他材料更好地吸收热辐射，在防辐射方面对人体非常有益，同时，设计师还可以在每层的设计中保持其宽度在300mm以上的防火隔离带，采取环绕的方式，有效降低火灾发生为人们带来的伤害。

（三）地板保温。地板保温是保温系统的重要组成环节，采用双层保温板，使用保温砂浆来填充和密封保温板之间的缝隙，并在第一层楼板保温层下铺设了防水层，同时在其上面铺设一层约60mm厚的水泥地面。在这样的保温地板建筑设计形式下，保温效果相比于传统的保温建筑设计要效果要更好。

（四）门窗系统设计

门窗系统是保温、提高气密性效果的薄弱环节，在整个保温系统中起着辅肋性作用，从能耗的角度考虑，门窗系统的能耗量通常是建筑耗能的1/3以上。在被动式超低能耗建筑设计的理念下，一方面，设计师要对门窗的传热系数进行深入了解，详细掌握不同建筑的不同传热系数，以便在后期根据实际情况进行适当调整。另一方面，设计师应该对玻璃的太阳能透射比进行考虑，可以在设计中选择PVC材料，并填充发泡芯材料。此外，还可以使用真空玻璃，用耐性强的暖边条作为玻璃的间隔条，用预压自膨胀密封袋来对窗框进行缝隙填充。

（五）无热桥设计

建筑的热桥包括多个方面，如几何热桥、集中热流所形成的热桥等。在对建筑进行设计的过程中，设计师们应当在相关设计规范的基础上，将阳台的主板与主体结构分开，依靠挑梁来支撑阳台板，并在中间填充与外墙厚度相符的保温材料，达到阻断热桥的目在阳台的门框部位，应当设计一定的保温材料对其进行覆盖。

四、结束语

现代社会都在以绿色环保为理念，人们已经意识到了对生态环境对人们的意义，开始进行有意识或者无意识的保护生态环境。在建筑行业实施节能减排的设计理念，在很大程度上减少环境的污染，减少能源消耗，为人们创造了一个绿色优美的环境，提高人们的生活水平。促进了社会的发展，带动了城市建设的发展，为绿色城市建设提供重要的意义。

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