公共建筑设计中被动式节能策略的有效运用分析

公共建筑设计中被动式节能策略的有效运用分析

李学倩

上海市城市建设设计研究总院(集团)有限公司 建筑与园林景观设计研究院  

华中建筑设计中心地址：武汉市武昌区和平大道513号5楼 邮编：430000

摘要：随着我国生态文明建设进程的不断深入，建筑节能水平正不断提高。 近年来，超低能耗、近零能耗建筑的发展日益受到各级政府、学术界以及产业界的重视和关注。新型绿色节能建筑技术是今后建设发展的方向，也是实现可持续发展的必然要求。公共建筑的被动节能设计，其关键在于利用相关技术手段，调整所在地区建筑内部环境的微气候，使建筑更好地适应周边环境和气候，利用阳光、风力、地形等因素，达到对建筑内部环境的调控效果。由于被动节能不需安装任何附属设备，因此其结构设计相对简单，不依赖于先进的技术，并且可以极大地降低结构所需负荷，从而减少建筑能耗。采用不同的被动式节能设计手段，可以使室内达到良好的热、湿环境，从而减少建筑用户对主动供暖和制冷设备的需求，为建筑工程的节能发展提供进一步的技术指导。

关键词：公共建筑设计；被动式节能；策略；有效运用分析

中图分类号：  TU241.91  文献标识码：A

引言

随着我国低碳经济的迅猛发展，各个行业开始强调节能减排、绿色低碳。建筑属于高耗能、高耗材产业，要摒弃建筑设计中的固有观念，将绿色概念贯彻到建筑设计与施工中，强化人与自然的和谐。开展被动式节能技术的应用研究，根据公共建筑所在地的自然条件，设计内部结构。根据公共建筑的节能设计需求，进行主要节点细部处理，完成绿色生态被动式节能技术应用。

1被动式建筑节能技术应用原则

1.1被动式技术优先

在现代公共建筑中，节能技术主要分为被动节能、主动节能两种。其中，被动节能是通过调整窗墙比、围护结构热等措施，利用周边环境自然资源与建筑本体功能实现节能增效目的的?类技术手段，有着节能效果显著、节能成本低廉的优势。主动节能是在建筑内部安装机械装置和高效节能照明光源，以此降低建筑能耗水平，实际节能效果略差于被动节能技术，多用于修建近零能耗建筑。因此，为最大程度强化建筑节能效果，建设真正意义上的零能耗建筑，设计师应遵循被动式技术优先原则，在条件允许的前提下，优先在节能设计方案中应用形体节能、围护结构节能等被动节能技术，严格控制主动节能技术的应用比例。

1.2因地制宜

考虑到不同地区的气候、建筑物能耗用量占比存在明显差异，需要遵循因地制宜原则，提前收集?程现场环境资料、气象资料并加以分析，根据?程情况来树立设计思路、确定被动式建筑的主要节能方向。例如，从现场环境气候条件角度来看，当被动式建筑位于夏热冬冷地区或寒冷地区时，建筑暖通系统的能耗用量占比较高，需要长时间运行暖通系统维持室内环境温度，因而需要采取外围护结构封闭形态、缩小开窗面积、外墙保温、屋面保温隔热等设计措施，减小室内外环境的热交换量。被动式建筑位于夏热冬暖地区时，室外环境常年维持较高气温，可采取增加开窗面积与门窗尺寸、在迎风面开设进风口、空间开敞布局等措施，改善室内自然通风条件，在风压差作用下持续向室内吹入新鲜冷空气、向室外排出浑浊空气，在不启动空调系统的情况下维持室内温度   。

2公共建筑设计中被动式节能策略的有效运用

2.1建筑外墙围护结构

进行绿色公共建筑的外墙围护结构主要节点细部处理。其中建筑外墙为 ALC预制板结构，设计预制板结构与本体 L型钢托架、滑动式 S板连接，以消除钢结构变形。如果板之间呈现刚性状态，应充分挤压黏合剂，如果板之间使用软接头连接，可采用在外层涂上防水隔气膜，再用岩棉板错缝粘贴、用螺栓 + 耐碱性网格抗裂砂浆加固的方式，实现对外墙结构的优化。由于绿色生态建筑的窗子重量大于传统的外窗，因此，建筑外窗使用半内嵌式安装方式。根据建筑的要求，采用加固窗孔连接，窗框和窗孔之间用防水和透气性薄膜密封，辅助使用膨胀密封条或泡沫填料填充孔洞。为了防止热桥的发生，建筑物的外立面装饰板和外部的横向装饰部件都是由断热桥支架连接的。第一层顶板处托座与主体结构通过断热桥连接，中间层龙骨系统只与本体连接，拉结点不直接承载，从而尽量减小热桥。在点状断热桥的连接部位，利用 XPS隔热材料将女儿墙与建筑物的主体连接。安装固定遮阳，东西向和西南方三扇窗户均安装可移动的户外百叶，太阳能透过率为 10%。外百叶横向遮阳可以随意调节光线，同时兼顾遮阳、视线调节和光照。穹顶天窗剖面呈“之”字形。锯齿形的角度与当地冬天的日照高度角相结合，可以在冬天提高气温，也可以防止夏天过于炎热。按照上述方式，实现建筑外墙围护结构主要节点细部处理，完成绿色生态建筑被动式节能技术的设计。

2.2外墙保温节能

应用保温砂浆节能技术主要在建筑外墙内保温施工中，由于其在保温性能上具有一定的局限性，因此通常与建筑外墙外保温形成复合保温体系，达到保温效果强化的作用。保温砂浆节能技术是利用聚苯颗粒砂浆材料进行内墙保温体系的施作，与墙体抹灰施工工艺基本相同。在施工前，需要对墙面基层进行处理，提高保温层与墙体的结合性。保温砂浆层需要均匀，在施工时第一遍保温砂浆厚度不宜过大，并且需要由外向内施作鱼鳞状底糙，做好阴阳角部位的处理，然后在进行第二遍施工，提高保温层的整体效果。应用聚苯保温板施工技术是以聚苯保温板材在建筑外墙粘贴，形成外墙外保温结构。在进行保温节能技术应用时，需要重点关注阳角、门窗以及建筑檐口的保温结构施工情况。由于板材需要后期进行粘贴固定，为了确保保温体系的质量，需要就保温结构的粘贴施工质量进行控制，尽量采用整块板材拼接，提高保温结构的整体性。对粘接砂浆性能进行要求，同时还需要在墙体涂抹界面剂，提高保温结构的牢固性

[1]。

2.3新型绿色节能技术的应用

虽然新型绿色工程技术已经得到较大范围的推广，但仍然没有深入人心。首先，在政策方面应给予更多支持。例如，通过提供补贴、减免税费等方式为实施新型节能建筑工程技术的企业提供资金支持，调动更多企业的积极性；在政府部门及国有企事业单位项目招标中，增加新型绿色节能建筑技术要求；在新型绿色节能建筑技术发展到一定程度时，表彰先进企业。其次，要加强相关培训工作。政府部门应联合行业协会、高校等深入企业和施工现场，对施工管理人员与技术人员进行新型绿色节能建筑技术相关培训，使更多建筑业参与者深入了解其内涵、优点、技术与过程，消除误解和疑虑。最后，要考虑建筑使用者因素。如果能向建筑使用者直接推广绿色节能的理念，使其倾向于购买绿色节能建筑，可以促使建筑企业开发绿色节能建筑项目，进而推动新型绿色节能建筑技术在建筑行业中迅速推广[2]。

2.4通风节能设计

公共建筑良好的通风设计可提高建筑内空气的流通性，提高人们的舒适度。 在对公共建筑的通风节能进行设计时，应充分利用自然通风的优势， 在符合当地自然风力与风向的标准下设计通风口的位置、朝向与大小，以良好的进气与排气交换达到更强通风换气的目的。 此外，建筑通风节能设计也应充分借助通风辅助设备，结合当地小气候特征、气流走向与气团分布， 以及公共建筑周边建筑层高与空间分布等布设通风设备， 使得通风设备的风道走向与建筑局部区域的风向一致[3]。

结束语

综上所述，被动式建筑是我国建筑业的未来发展趋势，同时也是新?代生态型城市的重要组成部分。设计人员要提高对被动式建筑节能设计的重视，遵循因地制宜、被动式技术优先的应用原则，最大限度地发挥节能设计方案的能耗控制效果，推动我国建筑行业可持续发展。

参考文献：

[1]李灿. 甘肃严寒寒冷地区公共建筑被动式节能优化设计[D].西安建筑科技大学,2020.DOI:10.27393/d.cnki.gxazu.2020.001497.

[2]曹森. 被动式超低能耗导向的一般性公共建筑设计整合优化[D].郑州大学,2019.

[3]赵军波. 基于DeST模拟的夏热冬冷地区绿色公共建筑被动式节能设计研究[D].西南石油大学,2018.