探究被动式节能技术在绿色居住建筑中的应用

探究被动式节能技术在绿色居住建筑中的应用

顾秀煜

成都西南交通大学设计研究院有限公司 四川 成都 610000

摘要：随着人们生活质量的提升，对于居住环境有了更高的要求，在可持续发展战略的影响下，绿色节能建筑的概念被提出来，被动式节能技术得以应用。基于此，本文简要介绍了冬冷夏热区域居民的用能特征，针对绿色居住建筑中被动式节能技术的应用及其要求展开探讨，以实际工程为例，介绍了主要应用的技术。以期能够为建筑行业从业者提供有效参考。

关键词：被动式节能技术；绿色居住建筑；节能降耗

引言：近年来，随着生态环境遭到破坏的情况愈发严重，国内外逐渐开展了对于绿色建筑技术的研究，我国也修订了《绿色建筑的评价标准》。随着绿色建筑概念的不断推广，被动式节能技术由于其高效的节能降耗水平、较强的经济优势以及对于工程设计的简化等优势得到广泛的应用。该技术主要是通过自然条件和资源进行建筑设计。

一、冬冷夏热区域居民的用能特征

通过对一些冬冷夏热区域的居住建筑进行调查，可以发现当地居民的用能特点。在居住建筑当中，大多数的居民选择使用分体式空调，也有一少部分的居民使用的是中央空调，即连续性空调。通常情况下，连续性空调会出现在高档居住小区，在集中式空调的作用下，能够为小区居民提供恒温、恒湿的室内生活环境，提高人们的生活质量和舒适度。对于分体式空调而言，其主要是在冬季或者夏季，在气候条件较为极端的情况下使用，夏季空调的使用高峰期在，八、九月份天气最为炎热的季节，冬季使用空调通常是在一、二月较为寒冷的月份^[1]。

二、绿色居住建筑中被动式节能技术的应用探讨

被动式节能技术并不是利用机械电气设备进行建筑的设计，而是在建筑设计的过程中，借助一定的自然资源、再生资源、围护结构保温隔热技术，以及较高的设计水平，合理的设计建筑朝向、遮阳、通风口等，以此降低居住建筑在日常使用的过程中，对于通风、采暖、空调等方面的需求，进而达到节能降耗的目的。

（一）利用自然资源

在绿色建筑应用被动式节能技术的过程中，需要通过合理的设计手段充分利用自然能源，例如，运用起平面和竖向热环境方式进行建筑设计，强化居住建筑的被动采暖、采光以及通风。在进行平面被动式设计时，需要根据实际情况对居住建筑的朝向进行合理设计，建议优先选择南北方向，通常情况下，用于居住的空间要朝南设计，对于非居住空间则设计在北侧，并合理地进行采光窗、天窗等结构的设计，满足室内采光需求。在进行竖向热环境设计时，强调拔风天井与电动高窗之间的协调性和配合度，使得居住建筑能够根据不同季节的特点智能调节使用不同的通风方式，以实现夏季通风，冬季保温的功能，提升居住环境的舒适度，降低能源消耗。

（二）围护结构设置

被动式节能技术的应用强调维护结构的设置，在设置围护结构的过程中，需要结合居住建筑的实际环境和气候特征进行设计。围护结构体系中主要包括以下几个部分：第一，外墙部分，外墙围护设置的重点在于保温技术的应用，不仅要确保外保温和内保温方面的优良性能，还需要运用墙体自保温等相关技术，在技术选择方面，需要根据实际情况以及技术的安全、经济等多方面进行综合考虑，选择合适的技术。第二，屋面部分，对于居住建筑而言，屋面的保温能力也影响着室内居住环境的舒适度，因此需要采用倒置式保温方式，能够有效保障防水层的质量和寿命，对于绿色居住建筑而言，可以采用屋面种植的方式，不仅增强了屋面的保温性能，而且具有一定的保水蓄水作用。第三，分户楼板部分，对于绿色建筑而言，除了保温隔热之外，其隔音能力也是建筑设计过程中需要重点考虑的部分。被动式节能设计理念需要结合绿色居住建筑的实际情况以及所处地域的天气情况，进行楼板的设计，为保障居民的居住环境，避免邻里之间的噪音互相干扰，需要采用兼具保温效果以及降噪功能的建筑材料作为楼板。可使用隔声保温一体化分户楼板，不仅具有一定的保温作用，而且能够有效降低建筑内部的噪声影响。第四，外窗部分，门窗是房屋建筑中的重点部分，在热传导和热交换方面有着较高的敏感性和活跃度，是围护结构系统当中保温设计的重点部分，外窗需要具备良好的气密性、水密性，保温隔热功能以及隔声采光性能等。

（三）利用再生能源

在当前绿色建筑中，常用的可再生能源有太阳光能，也有一些居住建筑使用了地源热泵。从可持续发展角度来考虑，绿色建筑不仅需要强化节能降耗方面的功能，还需要尽可能地利用可再生资源，为生态平衡发展提供助力，在小区内部，需要尽可能地利用可再生资源，以此保障绿色建筑的持续发展。

一方面，对于太阳光能和热能的利用。可在小区内部建设分散集热和供热太阳能系统，通过将太阳能集热器与储热水箱进行连接，并在储热水箱中安装具有加热功能的设备，以此为居民卫生间以及厨房等供应热水。另一方面，是地源热泵的利用。地源热泵系统常用于高档小区的建设，在冬冷夏热地区的绿色建筑项目设计集中式空调系统，通过对冬季和夏季冷热负荷的分析，选择合理的地埋管方式，在气候情况较为炎热的夏季，可以使用冷却塔帮助散热

^[2]。

三、被动式节能技术在绿色居住建筑中的应用案例

（一）工程概况

本文以某地冬冷夏热区域的绿色居民建筑工程项目为例，该项目共包含9个住宅楼，在建筑开发施工的过程中，充分应用了被动式节能技术，并取得了良好的效果。该小区被动式绿色住宅建筑如图1所示。

图 1 某小区被动式绿色住宅建筑

（二）工程运用的主要技术

1.场地规划

在绿色住宅建筑中应用被动式技术的过程中，需要先对建筑整体进行规划。在设计的过程中，需要结合建筑项目所处的实际环境、现场地形地势以及周围道路的走向进行规划。案例小区的建筑为南北朝向，而且小区内部公共区域还需要设计中心花园以及绿植水景等，小区的整体结构上呈现出中间宽敞，北边密集，南侧疏松的特点。合理的小区布局，不仅有利于夏季内部的自然通风，而且还能够在冬天具有一定避风功能和作用，有利于小区内部自然采光，营造了良好、舒适的内部气候条件。

除此之外，好需要对于小区场地的生态进行合理设计，案例小区在设计的过程中，充分体现了“人与自然和谐相处”的理念，在尊重自然的前提下，充分考虑了小区居民的居住环境以及舒适性。小区内部不仅绿化面积较大，而且还适当地设计了水道、水景以及水池等，不仅有着较强的地域特色，而且生态环境也十分优雅舒适，该小区的绿地面积高达37%。合理优良的生态设计，能够进一步提升绿色建筑的节能性，而且还能够有效提高小区居民的生活质量。

2.被动式单体建筑方面设计

该小区的绿色居住建筑在采光和通风等方面有着十分优良的性能，充分利用自然资源和方法，提高了建筑对于外界环境变化的适应能力，极大地发挥了室外自然风和自然光等资源的作用，有效提高了居民的舒适度。在被动式设计理念的指导之下，该小区绿色居住建筑有着极好的通风和热湿环境。

3.优良维护结构的节能技术

对于绿色居住建筑而言，外墙围护结构的设计是十分重要的。该小区的围护结构设计主要包括外墙、屋面隔热保温技术和分户间歇式空调设计三个主要部分。第一，外墙隔热保温技术，在对外墙进行被动式节能设计的过程中，要加强对于其传热系数的重视，传热系数月底的材料其保温效果越好，因此需要尽量选择地低传热系数的材料，以此确保外墙的保温隔热能力能够满足居住要求，有效减少室内热量的损失。案例小区的建筑外墙，使用的是300mm挤塑聚苯板，与传统内保温形式相比，这种外墙保温方式，不仅有效增加了室内的居住面积，而且还有着一定的保护功能，对于延长建筑使用期限有着极大的意义和作用。案例小区中挤塑板的固定采用了粘、钉结合的方式，使用耐碱玻纤网格布与增强聚合物砂浆作为建筑材料共同进行保护，并采用面砖进行建筑表面的装饰。

第二，小区屋面保温隔热设计采用的是倒置式，保温材料同样采用的是挤塑板，首先在屋面上设置防水层，其次，根据实际情况适当选择干铺或者粘贴的方式铺设挤塑板，最后在挤塑板层保护需要酌情使用混凝土、卵石，能够有效保护防水层的完整性，避免其受到紫外线、撞击等不确定因素的影响，有效延长防水层的使用年限，兼具保温和防水层保护的作用。根据实际测量该小区的屋面传热系数为70W/m²这种倒置式的屋面隔热设计，不仅具有较强的安全性和可靠性，而且在节能保温方面有着极大的优势。

第三，小区建筑的空调设计为分户间歇式，主要有户式风冷 的多联机空

调和分体式的房间空调器两种类型。小区居住建筑内部使用的是便于调节的单元分散式供暖空调体系，便于小区居民进行室内温度的条件，有利于节能降耗。经过对很多冬冷夏热区域绿色居住建筑工程中，不同形式供暖系统的检测可以发现，案例小区中所采用的供暖方式是消耗最小且室内舒适度较好的一种供暖设计^[3]。

4.典型绿色居住建筑耗能

在实际建筑设计的过程中，需要使用能耗软件，对间歇空调情况下该小区的建筑能耗进行简要分析，其热工参数如表1所示。

表 1 热工参数

结束语：综上所述，在应用被动式节能技术的过程中，需要根据建筑所处的实际环境条件等进行建筑的设计，该技术主要是利用自然资源、可再生资源以及节能维护结构达到节能降耗、绿色环保的目的。被动式节能技术在绿色住宅建筑中的合理应用，不仅能够节约能耗，改善人们生活环境，而且对于绿色建筑的设计、研究和发展也有着极大地推动作用。

参考文献：

[1]郭文香.试析被动式节能技术在绿色居住建筑中的应用[J].建材与装饰，2019,000(004):83-84.

[2]谭永超.简论被动式节能策略在住宅建筑设计中的应用[J]. 建筑工程技术与设计，2018,000(019):841.

[3]吴迪，刘立，李晓俊，等.基于多目标优化的被动式低能耗建筑技术研究 ——以寒冷地区居住建筑为例[J].华南理工大学学报（自然科学版）,2018,v.46；No.379(04):104-110+126.

作者简介:顾秀煜(1967.7-)，女，汉族，河北卢龙人，大学本科，高级工程师，主要研究方向:水处理方向。