被动式超低能耗建筑设计分析

被动式超低能耗建筑设计分析

王守平

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摘要：被动式超低能耗建筑对于节能减排有着重要的积极作用，不仅对于大自然有益，还能提高人们的居住舒适度。我国对于被动房的研究已慢慢步入正轨，但还未形成一套完整的被动式建筑评价体系。

关键词：被动式超低能耗；节能；外围护结构；保温隔热；设计

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一种以最小化能源消耗为目标的建筑概念。它通过合理的设计和技术应用，利用自然资源和自然能量，最大程度地减少对传统能源的依赖。被动式超低能耗建筑注重建筑的整体性能和能源效益，通过优化建筑形态、采用高效的绝缘材料、利用 passive solar design、充分利用自然光和通风等方法，实现建筑内部舒适度与能源消耗的平衡。这种建筑概念追求能源高效性、环境友好性和可持续性，对于应对能源危机和环境问题具有重要意义。被动式超低能耗建筑是未来可持续建筑发展的重要方向之一，可以为我们创造更加舒适、健康、节能的居住和工作环境。

2被动式超低能耗建筑设计

从建筑设计的角度来讲，被动式超低能耗建筑设计多采用被动式设计策略，从规划布局、建筑朝向到建筑本身的构造做法等，尽可能的减少或不使用主动供应的能源，或直接利用可再生能源。被动式房屋不仅能通过自然光加热，也可以利用家电或居住者自身释放的热量保温，做到几乎没有任何热量散失，也没有任何冷风吹进来。但怎么能够实现被动式超低能耗呢，关键在于外围护，外围护结构的气密性要好，保温层应连续，外窗应带外遮阳。下面从五个方面来介绍，分别是保温、门窗、无热桥、气密性、机械通风。

2.1保温

被动式超低能耗建筑宜采用外墙外保温系统，保温层厚度较一般住宅建筑的保温层厚度要厚，一般200mm左右，具体数值要通过计算确定。保温材料采用通用的材料，如挤塑聚苯板、石墨挤塑板、石墨聚苯板、岩棉等。如果实施被动式低能耗建筑，需要在外保温层面积方面结合当地政策，并积极争取政策支持。在设计的时候要保证保温层的连续，不能有断开的地方，并注意可能产生热桥的节点，对外墙外保温系统性联结锚栓有阻断桥处理，杜绝锚钉位置处的热桥效应。被动房的维护结构的传热系数要比普通建筑低，外墙、屋顶、地面传热系数K<0.15W/(m2·k)，门窗传热系数K<0.8W/(m2·k)。这就要求被动房设计的时候满足以下几点：1.成熟的外围护结构保温隔热系统；2.外围护结构较高的安全要求；3.无结构型热桥设计；4.高标准的施工要求。

2.2门窗

第一，高绝缘性能：被动式超低能耗建筑门窗应选用具有良好绝缘性能的材料，如双层或多层玻璃、中空隔热材料等，以降低热传导和能量损失。采用低导热系数的窗框材料，如PVC、木材或铝合金断桥型材等，以提高整体的绝缘性能。第二，气密性和防水性：门窗应具备良好的气密性和防水性能，以减少室内外空气的交换和防止水分渗透。采用高质量的密封条和密封胶，确保门窗与墙体之间的密封性，并进行必要的防水措施，如排水槽和防水涂层。第三，太阳辐射控制：合理设计门窗的开窗面积和位置，以最大限度地利用自然光线，并减少太阳辐射的直接进入。可以采用遮阳装置，如百叶窗、帘子或隔热玻璃，以控制室内的光照和温度。第四，通风和自然冷却：门窗设计应考虑通风和自然冷却的功能。可以设计可开启的窗扇或开窗机制，以实现自然通风和室内空气流通。此外，可以考虑采用冷却通风系统，如风洞或自然通风塔，利用自然风力来实现室内的冷却效果。

2.3无热桥

第一，结构设计：在建筑的结构设计中，采用连续的绝缘层和隔热材料，减少热量的传导路径。避免在墙体、屋顶和地板等结构中产生热桥。合理选择建筑材料和构造方式，确保连续的绝缘和隔热性能。第二，窗框设计：窗框是常见的热桥形成部位。采用断桥铝合金或其他隔热性能较好的材料，避免热量从室内传导到室外。窗框周围应采用合适的隔热材料进行填充和封闭，以减少热量的散失。第三，避免冷热桥：在建筑的连接部位和交界处，特别是墙体、屋顶和地板的交界处，容易形成冷热桥。采取适当的隔热措施，如增加隔热层、采用断热材料和良好的接缝处理，以避免冷热桥的形成。第四，细节设计：注重细节设计，如门窗的安装、管道和电线的穿越、梁柱交接等，避免热桥的出现。采用隔热材料进行包裹和填充，确保连续的绝缘层，减少热量的传导。第五，热桥检测和评估：在设计和建造过程中，进行热桥检测和评估，及时发现和解决潜在的热桥问题。使用热成像技术等工具，对建筑结构和细节进行热桥分析，以保证建筑的隔热性能和能源效益。第六，通过有效的无热桥设计，被动式超低能耗建筑可以最大限度地减少热量的传导和能量的损失，提高建筑的能效和舒适性。同时，无热桥设计也有助于降低建筑的能耗，减少对传统能源的依赖，实现可持续发展的目标。

2.4气密性

被动式超低能耗建筑的气密性要求较高，建造气密性建筑外围护结构只允许有一个气密层包裹整栋建筑的采暖空间。管线穿透、挂件穿透是影响气密性的一个关键因素，在设计阶段应尽量减少这种穿透口的数量，管线集中设置，采用构件连接或设置安装平面。如果在气密层上开洞，应采取密封措施，可用密封袋将缝隙处密封。抹灰处理进行密封，楼板、墙体、配电箱等在安装前抹灰，安装后存留的空隙和槽口可以用灰浆进行填实。

2.5机械通风

被动式超低能耗建筑为封闭空间，采用超低能耗建筑新风冷暖系统，通风自动控制，高校热回收，降低能耗，提高室内舒适度。第一，自然通风设计：通过合理的建筑布局和通风口的设置，利用自然气流的作用实现室内空气的流通和更新。例如，合理设置窗户和门的位置和尺寸，以利用风的驱动力实现室内空气的自然对流。第二，透风通道设计：在建筑中设置透风通道，通过建筑的垂直和水平通道，促进室内外气流的交换。例如，利用楼梯、走廊、天窗等空间设计通风路径，以实现室内空气的自然流动。第三，遮阳和隔热设计：合理设计遮阳和隔热措施，以减少太阳辐射的直接进入室内，并降低室内温度的升高。例如，利用遮阳板、百叶窗、窗帘等措施，控制太阳辐射的入射角度和强度。第四，通风系统的能效设计：当需要机械通风时，选择高效的通风设备和系统，如低能耗风机和变频控制技术。合理设置通风口和通风管道，减小管道阻力，提高通风效率。第五，室内空气质量监测和控制：利用传感器和监测系统实时监测室内空气质量，根据需要调整通风量和通风策略。通过智能控制系统，实现自动调节和优化室内环境的目标。

通过合理的机械通风设计，被动式超低能耗建筑可以达到良好的室内空气质量，同时降低能耗和环境影响。这种设计理念不仅符合可持续发展的要求，还为居住者提供了一个健康、舒适和可持续的生活环境。

3结束语

被动式超低能耗建筑设计不仅有助于节约能源和减少碳排放，还提供了更加舒适、健康和环保的居住环境。它在促进可持续城市发展、建设低碳社会和应对气候变化方面具有重要的意义。

参考文献

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