超低能耗被动式建筑设计方法探讨

超低能耗被动式建筑设计方法探讨

欧正茂

深圳市协鹏建筑与工程设计有限公司

摘要：改革开放以来，我国经历高速发展，综合国力尤其是经济国力明显提升，人民生活水平明显提高。大规模经济发展对资源消耗还是很大的，每年都在提高，因此，建立资源节约型社会已经迫在眉睫了。为提高建筑物的舒适度和安全，减少建筑施工过程与运用中的能耗，有效节约土地资源，在德国率先提出了超低能耗生活绿色建筑的概念之后，和传统建筑物一样，被动型低能耗生活建筑最关键的就是把高效节能的建筑物围护结构技术，太阳辐射和热增益效应等被动型节能相结合。

关键词：超低能耗；被动式建筑；设计方法

引言

随着社会经济发展和建筑技术的成熟，各种节能技术出现并应用于建筑部门。与外国发达国家相比，中国在改进非常节能的被动式建筑应用方面仍有很大的潜力和空间。切实实现超低能耗被动式建筑智能化设计，应充分利用太阳能、自然风、地形等自然条件，采用高效维护结构和良好的密封调节技术，弥补超低能耗被动式建筑设计缺陷。

1被动式建筑的概念

低能耗建筑是指在建筑运行过程中，建筑所消耗的能源远低于普通建筑的一类建筑物，同时尽可能地使用可再生能源，实现建筑的可持续发展。低能耗建筑在节能技术方面进行不断的创新和探索，提高材料的性能从而减少建筑物在使用期间所浪费的能量，以此实现减少能耗的目的，这与被动式建筑通过设计以不主动消耗能源，被动地节能有所不同。被动式建筑是在建筑设计中充分考虑场地内环境资源等因素，采用合适的建筑朝向、先进的蓄热材料、适合的遮阳装置、充分的自然通风，尽可能利用自然采光、自然通风和可再生能源，提高建筑保温性能和门窗气密性，利用高效节能的新风热回收系统，实现建筑接近零能耗，降低后期运营所需费用。

2超低能耗被动式建筑在设计上的关键点

在超低能耗被动式建筑的设计上，应当最大限度地使用太阳能。对性能极低的被动型建筑物，设计时应当保证结构的最大房间面积，并使隔热、空气密度和隔热层的设计。密封和绝缘层的结构，虽然密封和隔热可以分开或重叠，但在项目开展之前，被动建筑规划必须由内部密封和隔热层包围。一般来说，客厅、卧室、书房、餐厅、浴室、厨房和走廊都安装在保温层上。从经济角度来看，走廊和楼梯不能在密封层框架内考虑。鉴于生活空间之间的差异，为了降低设备和管道要求的复杂性，有必要相应地安排安装空间的布局和平面布置。低能耗建筑的被动通风性能通常是通过一个综合通风装置来实现的，该装置可以保证建筑所有部分的通风要求。为了减少热损失，设备必须安装在卫生间、厨房等特殊屋顶的外壳上。在房间布置上，设备间集中布置较好，因为在输电线路、能量分配和能耗过程中，管道长度最小，通风装置的热损失和冷损失也较少。新空气系统的通风系统须安装国际通用热处理系统。在建筑设计中，如果热桥系数不大于0.01/（MK），热桥的设计和计算不称为热桥设计。在房屋结构中，一些预埋件的保温性能，如外墙上的钢筋混凝土环远远低于主体的保温性能。由于传热大，内部温度也低于主体温度。在设计热桥节点时，需要确定热桥的各个部分，并借助有限元软件分别计算热桥系数。如果热桥的设计不符合被动式住宅的标准，就必须不断重新设计，以满足被动式住宅的需求。

3优化超低能耗被动式建筑设计方法

3.1设计更加科学、合理的规划布局和建筑体型

被动式建筑设计要特别注重科学、合理性，从整体出发进行规划和布局。具体来说可分为以下四个方面：第一，选址。选址直接关系着建筑室内、外的热环境、采暖制冷情况，应特别重视。通常情况下，在江河、山谷、坡地等地方进行被动式建筑设计，会对整个建筑产生更大的影响。第二，建筑朝向。通常来讲，夏天，人们会开窗通风，同时也要有效避免阳光的辐照，冬天应避免主导风的干扰和影响，并保证室内得到充足的光照。所以，建筑物各个朝向表面的太阳辐射强度，应在设计时充分考虑到位，一般来说，太阳辐射强度会受季节变化的影响和制约。第三，群体布局。也就是建筑物之间应保持一定的距离，从而避免建筑物之间互相遮挡，导致光照不足。建筑物之间留一个较宽的道路，也有助于建筑物正常通风。第四，景观设计。在两个紧邻的建筑物之间，要避免种植需要频繁浇灌的植物，而应种植一些耐旱的植物，利用植物的蒸腾效应为居民营造更好的居住环境。

3.2超低能耗被动式建筑采光设计

在特定设计中输入以下内容。一方面，层收缩设计方法主要是为了确保被动式建筑的顶部和底部不会产生大面积的遮罩空间或重叠空间，并增加建筑各个楼层的自然照明面积，这更适合寒冷的气候区域。如果被动式建筑的中庭空间较深，且自然光面积较小，则可以透过将中庭空间加入到建筑的较大区域来调整室内空间的照明速率。另一方面，分层照明设计方法旨在降低建筑内部的眩光可能性，并根据建筑顶部的基本遮挡改善被动建筑的着色，这更适合于天气炎热的地区对于被动建筑立面，由于夏季建筑立面长期暴露在阳光下，因此可以调整剖面外墙和阳光照射角度，以解决光照强度问题，改善冬季照明。

3.3外部环境节能设计

在建筑节能设计中外部环境因素直接作用于设计，所以在设计过程中应充分考虑外部因素对建筑的实际影响。例如：我国北方地区节能设计主要以保温为主；而我国南方地区则以隔热为主。同时我国北方地区受到日照的影响建筑几乎均为标准的正南正北朝向而在南方地区因为日照充足建筑朝向并没有那么严格的要求。在做建筑节能设计尤其是在进行被动式节能建筑设计时，设计人员更加应该根据当地的气候、风向、日照等因素综合考虑，因地制宜，通过大量的数据分析做到最经济、最节能、最低碳的绿色节能建筑，实现建筑零能耗。

3.4超低能耗被动式建筑通风设计

通风设计对于被动建筑的节能设计至关重要。主要设计元素包括总平面通风设计、建筑平面通风设计和三维建筑通风设计。这些因素包括:在设计基本建设总计划通风时考虑到建筑的舒适性；将建筑通风视为节能设计的一个重要节点；在考虑到被动建筑的气候环境和环境条件的情况下规划建筑通风系统的总体设计在设计建筑平面图的通风时，要注意建筑基础设施的布置。例如，在被动建筑(如建筑大厅)中空气流通较为集中的区域，应在设计中强调空气对流部分，以确保正常的空气流通，并监测空气年龄指标以评估空气流动。在建筑三维通风设计中，围绕被动建筑外墙设计。在确保建筑功能完好无损的情况下，应减小外墙设计面积，充分实现建筑门窗等特殊设计，解决房间上部热空气与室外气体交换的问题，提高 减轻室外温度对室内环境的影响，减少资源浪费等不良现象的存在。

3.5新工艺的设计要求

该系统为新风热回收系统，供气量为100%M.K。当室内空气通过新风系统加热时，加热器用于安装新风系统，送风温度设计在28~52℃。如果厨房配备冲压式黑色排气装置，则必须有独立的供气系统，或排油装置必须配备自己的成品油排气装置。在利用率低、熔断丝用量少的厨房，熔丝和新风机可与风道组合，出风口可由新风单元排出。这种设备适用于小型和中型厨房设计，油烟净化效率不低于98%。补充空气必须直接从外部引入，并进行密封和绝缘。在补风管路进口处设置一个密闭保温阀，电动阀与炉盖连接。如果屏蔽系统未打开，必须关闭良好，不得有任何空气逸出。与传统设计过程相比，增加了初步设计评审。其主要目的在于通过检查初步设计图纸，确认初步设计文件中的问题。审查建筑物外保温层的设计厚度；检查外壳设计是否用于防止热桥，确保大楼有工作区。检查水管和气管的类型是否减少到至少五种，设计质量要求详细设计、详细设计分析和详细能耗计算，以确保节点的计算。

结束语

有鉴于此，在主动技术继续推动节能建筑新市场的同时，被动建筑的基础是低碳环境和人类与自然和谐共处的概念，充分利用周围环境及其带来的好处，以便发展进程中的许多问题需要政府共同努力，深化基础研究，改变社会和建筑业的思维方式。重新审视被动结构，更加注重被动结构，是实现低碳绿色可持续发展的基本途径。

参考文献

[1]侯刚强.超低能耗被动式建筑的智能化设计探究[J].建筑技术开发,2020

[2]佟鑫,杨小麟,马潇.超低能耗被动式建筑的智能化设计[J].建筑技术开发,2019

[3]晋晶.被动式超低能耗建筑设计与应用研究[J].城市住宅,2019

[4]齐敏霞,满春华,孙朝霞.浅谈超低能耗被动式建筑的智能化设计[J].智能建筑与智慧城市,2018

[5]韩小霞,韦古强,胡丛川,范天刚,林波.超低能耗被动式建筑设计方法探讨[J].建设科技,2018