被动式节能技术在绿色建筑中的应用

被动式节能技术在绿色建筑中的应用

【摘要】被动式节能设计的思想对于降低建筑能耗、改善建筑环境有着重要的意义。本文首选论述了被动式节能技术的四大要素，进而论述了常用的被动式节能环保的设计方法，以供参考。

【关键词】被动式节能技术；绿色建筑；应用

1 前言

被动式节能技术是指在建筑规划设计中通过对建筑朝向的合理布置、遮阳的设置、建筑围护结构的保温隔热技术、有利于自然通风的建筑开口设计等手段实现对自然资源的充分利用，降低室内光、热环境对机械设备的依赖程度，来达到建筑物冬季采暖、夏季制凉的效果。“被动式设计”与“主动式设计”是一对相对的概念，后者通过建筑设备对建筑施加能量来维持建筑的舒适条件，而被动式节能设计是通过建筑本身的合理设计和调节来达到目的，其一方面可以节省常规能源的消耗，另一方面可以节省投资。当前，随着国家一直号召节能环保，绿色节能环保建筑开始得到了广泛推广。为此，本文就被动式节能环保技术在绿色建筑中的应用展开阐述，以供参考。

2 被动式节能技术的四大要素

2.1 墙体密封性强

与一般住宅的区别，被动式节能住宅无需暖气设备。要保持室内温度，首先依靠很好的保温层和房子的密封性，尽量避开热桥；为了对房子进行高效保温，还需要对门、窗进行特殊保温隔热处理。

2.2 讲究朝向

从外表上，很难看出被动式节能住宅与其他普通房屋的区别，比较明显的特征是：为了减少能源损失，被动式节能的房子在设计上会尽可能减少外墙面积，因此房屋南北朝向也很重要，这关系到能否更好地利用太阳能；东西向很少开窗，如果想大面积开窗，必须有相应的自然或人工遮阳设施（树木、百页、遮阳篷）。

2.3 通风性好

由于房子的密封性高，所以被动式节能住宅的通风显得更为重要，以防止霉变。但是通风会损失大部分能量，所以出现新一代的通风设备：新鲜空气被吸入首先进入主卧和起居等房间，污浊空气被从卫生间和厨房排出，同时通过热循环交换器，使新风被旧风加热，尽可能减少通风热损失。

2.4 低水耗

为了减少水消耗，雨水被收集起来用于冲刷厕所、花园和冲洗其他。水通过屋顶太阳能加热器被加热，如果热水需求较高，会补充天然气加热。在这个消耗量上，传统房子一年需要天然气1500-2500升，而被动式节能住宅只需150-250升。

3 常用的被动式节能环保的设计方法

3.1 场地规划

通过利用场地因素来遮挡或吸收太阳辐射，利用和防止主导风向增加或降低温湿度。利用地形、水体、植被以及群体建筑的布局来实现环境利用的最优化达到节能的效果。

3.2 单体建筑设计

3.2.1 体型系数

体型系数是影响建筑耗能水平的重要因素，体型系数越小，耗热量越小，就越节能。一般，严寒、寒冷地区体型系数宜低于0.3。

3.2.2 建筑室内自然通风

自然通风主要是利用风压原理，设计时注意门窗的相对位置、家具摆设等对风在建筑内部的流动影响，也可利用天井、小亭、楼梯间等增加建筑内部开口面积，便于引导自然通风。在设计时，可从建筑体型设计、室外环境设计两个方面来考虑。

（1）建筑体型设计：①巧妙设计扭曲平面，使朝向夏季主导风向的外表面积增大；②设计尖劈平面，用“尖劈”的形体朝向冬季主导风向，避免与冬季主导风向的垂直关系，从而削弱冬季的不利风流；③合理设计通透空间，在建筑的每层的适当高度设置开窗，以利于夏季通风；④在建筑中设置掏空的空间，以利于疏导以及释放过大的室外风流。

（2）室外环境设计：①充分利用自然空调，在建筑南侧设置水面植被等，依赖水体蒸发来改善微环境的炎热条件。②设置合理的灌木乔木位置，在建筑南侧以落叶乔木为主，起到夏季遮阳作用，并引导风流进入建筑室内；在建筑东西侧以常绿乔木为主，以起到遮阳的作用。③利用构筑物挡风墙和导风板的灵活组合，并可结合绿化整体设计，引导夏季风流，阻挡冬季恶性风流。

3.2.3 立面的节能设计

（1）窗墙比设计

窗墙面积比的大小，不仅影响建筑能耗，还影响建筑立面效果、室内采光、通风等。如果窗墙比过小，会导致出现建筑通风不良、自然采光不足等现象，从而增加空调与照明能耗。

住宅平面设计在控制窗墙比时，可适当提高南向窗面积，采用5+12A+5断桥中空玻璃，窗户开启面积大于30%。

（2）围护结构的保温隔热

屋顶、外墙及地面等围护结构的构造节点是建筑热工的薄弱环节。在设计时，应根据建筑所处地区的气候环境及建筑内部的功能要求，考虑围护结构采用保温还是隔热。在施工时，除了要采用良好保温性能的围护材料外（常用围护材料的热工性能见表1），还要注意防止水蒸气在围护结构内部凝结对材料造成破坏。另外，也可采用空气或蓄水等方式调节围护结构的热工性能。

（3）建筑遮阳

通过遮阳设计可阻挡过多的太阳辐射。从遮阳方式上，有外遮阳和内遮阳两种形式，外遮阳比内遮阳效果更好。同时，也可采用可控遮阳等新式日照调节系统，来遮挡阳光的辐射。

外遮阳方式是指在玻璃窗前加百叶窗或遮阳布设计，直接在室外挡住阳光直射和热量进入室内，保持室内气温。同时又可以通过百叶的开合再起到阳光直射的情况下通风、观景、采光的效果。目前，外遮阳方式不仅在德国建筑中得以广泛应用，在我国杭州的一些项目中也已经广泛应用了。

（4）被动式太阳能利用

区别于太阳能板等的主动式太阳能利用，被动式太阳能以合理构造为基础，通过巧妙的构造设计达到太阳能的直接利用，具备低技术、低成本的优点，利于节能技术的普及和推广。

①直接受益式系统：这是让太阳光通过透光材料直接进入室内的采暖形式，是太阳能采暖中和普通房差别最小的一种。一是可通过合理设置的导光板，将更

多的光线反射进入室内，让建筑的围护结构表面和蓄热体等吸收太阳能，以利于建筑的采暖和采光。二是利用蓄热墙体（常用混凝土、砖、夯土等制成），可以在白天吸收穿过玻璃采光面的阳光，然后通过传导、辐射及对流，把热量送到室内，为室内供暖。

②对流环路式系统

将维护构件部位设计成双层壁面，形成封闭的空气层，并将各部位的空气层相连成循环，在太阳辐射产生的热力作用下，依靠“热虹吸”作用产生对流环路。在这个过程中，依靠贮热体加热空气，流动的空气来加热室内的墙体，满足室内温度的稳定。

③附加日光间系统

在建筑南向缓冲区（阳台、廊、小门厅等）增加透明玻璃，把房子与阳光间隔开，使之成为透明空间，其中再设置一定的贮热体，在太阳辐射的作用下，阳光间既可以供给房间以太阳热能，又可以作为一个缓冲区，减少房间的热损失，使建筑物与阳光间相邻的部分获得一个温和的环境，以改善室内舒适条件。

4 结束语

综上所述，被动式节能住宅是在低能耗建筑的基础上发展起来的，是一个全新的节能概念，其往往表现出低投资低技术的倾向，且它还可以显著降低城市建筑表面蓄热，促进城市大气纵向流动，降低“城市热岛效应”，这对降低城市整体能耗，减少煤炭燃烧污染，降低城市可吸入颗粒物含量等，具有不可估量、不可思议的综合社会经济意义。因此，作为当代建筑设计师，应培养被动式节能的观念，让它有效地融入到绿色建筑设计创作中，创造出符合当代社会审美需求和可持续发展需求的作品。

参考文献：

[1]陶敬武，张瀛洲，肖鲁江.绿色建筑设计中被动式优先节能技术应用[J].建筑设计管理，2011（5）.

[2]黄欣鹏，吴志敏，李明.被动式节能建筑推广应用研究[J].城市建设理论研究，2011（5）.

[3]叶明琴.南宁市被动式节能庭院景观设计的探讨卟北方园艺，2009（9）.