被动式节能设计策略在建筑中的应用探讨

被动式节能设计策略在建筑中的应用探讨

摘要：随着社会经济的发展，各行各业的能源需求量持续增大，加剧了我国资源紧缺的问题。为此，各行各业都采取了有效的措施实现节能减排。在建筑行业当中，通过被动式节能设计策略的应用，不仅有效的减少了建筑工程的成本，而且具有技能绿色环保的优点，完全符合当前我国的基本国情。本文将简单阐述被动式节能设计的应用优点和原则，并结合实例分析其在建筑行业中的具体应用，为相关工作者提供参考借鉴。

关键词：被动建筑；节能；建筑行业；设计技术；

1引言

随着绿色环保节能理念的深入，建筑行业也应用了很多的节能技术。大量生态建筑、绿色建筑以及被动节能建筑不断涌现，在保障了建筑本身的基本功能的基础上，实现了绿色节能环保的目的。当前，被动式节能策略不仅可以有效的减少建筑物整体和局部的能源消耗，实现节能的目的，而且还提高了建筑物的舒适性，降低了建筑工程的总体造价，提高了建筑企业的经济效益。因此，研究分析被动式节能设计策略在建筑中的应用具有重要的现实意义。

2被动式节能策略在建筑中应用的优势

在建筑设计和建设过程中，应用被动式节能设计策略，具有以下优点：

（1）相对被动式节能设计策略较为灵活、简便，可以对建筑物周围的植物、地形地貌、阳光以及通风等自然资源进行直接的设计利用，便于工程施工和推广，无需增加额外的工程工序。

（2）在建筑工程当中应用被动式节能设计，工程减少了机械设备的投入使用，减少了建筑工程的设计和投入成本，提高了建筑企业的经济效益。

（3）被动式节能设计策略还具有较强的适应性特点，无论是住宅建筑还是大型商业建筑，都可以采用被动式节能设计，而且可以根据人群特征以及地域特点的不同，进行多样化建筑结构的设计。

3被动式节能策略在建筑中的应用原则

3.1确定选择适宜技术措施的原则

（1）场地气候环境的客观分析：在对建筑进行被动式节能设计之前，应对

建筑周围的气候环境进行客观的分析。根据被动有限的原则，从中找出满足被动节能设计的自然因素和客观条件，对于可以利用的因素进行有力的利用，对于不利的因素尽量采取有效的措施回避。

（2）建筑使用功能的主观需要：针对不同类型的建筑，其使用功能也不尽相同，建筑的整体规划布局以及内部构造也存在较大的差异。在进行被动式节能设计过程中，需要结合建筑本身的使用功能，并深入现场进行调研，确保设计策略满足建筑结构的实际情况。

3.2被动式技能设计策略

（1）对于群体性建筑，在进行场地选择和规划过程中，需要结合区域内的有力地形，对太阳辐射进行遮挡或者接收，并利用地形的起伏变化，引导风向，从而增加或者降低建筑区域的温湿度。例如利用建筑区域内的水体自身的热稳定性，可以有效的降低建筑物周围的昼夜温差，一定程度上缓解了城市中的热岛效应。

（2）建筑物的能耗水平与其体形系数呈现正比关系，建筑物的体形系数越大，建筑的耗热量也就越大，消耗的能源也越多。通过合理的建筑平面布局设计，可以有效的减少建筑物室内的传热损失，避免房间的冷风渗透。例如利用风压原理，合理的对建筑物的门窗位置进行合理设计，可以有效的实现风在建筑物内部实现循环流动，减少建筑物内的热损失。

此外，在对建筑物的立面进行被动式节能设计过程中，应注意窗墙面积比对建筑能耗的影响。结合建筑物所在区域的外部环境特点以及自身的功能需求，通过合理的进行围护结构的设计，可以有效提高建筑自身的保温性能，减少建筑的热量消耗，进而达到减少建筑能耗，提高建筑的节能水平的目的。例如对于夏热冬冷地区的建筑结构，可以根据建筑的实际情况，通过外遮阳以及被动式太阳能的设计方式，实现冬季保暖、夏季制冷的要求。

4被动式节能设计策略在建筑中的应用实例分析

某市国家级动漫产业示范园，园区规划建筑面积约为77万平方米。项目第一期工程建筑面积约为3300平方米，占地面积约为3543平方米。其中建筑主体分为两座，一座主体为10层，高度约为44米，另外一座主体8层，高度为36.7米（如图1）。本工程的建筑结构主要采用钢筋混凝土框架剪力墙结构，为了响

应国家绿色节能环保的理念，本项目完全按照绿色建筑进行设计，优先考虑采用被动式节能设计策略。

图1本项目动漫研发中心楼鸟瞰效果图

4.1项目场地气候环境分析

根据本工程所在区域的自然条件进行了全面的客观分析。本项目处于温带区域，属于典型的夏热冬冷气候。

（1）温湿度情况：每年的夏季室外平均温度超过30摄氏度，而冬季室外的最低温度低于零下5摄氏度。相对春秋两季的空气湿度较大，夏冬两季的空气湿度较小。

（2）太阳能资源：从太阳能辐射来看，日照间距较大，直射辐射的比重较高。在风向方面，该地区在春秋两季，风向呈现多变特点，而夏冬两季主导风向较为明显。

（3）地貌特点：区域内主要以平原为主，大多为盐碱地，无较为明显的地表积水。

综合以上的场地气候环境条件，本工程在进行被动式节能设计策略制定过程中，重点加强建筑物围护结构的保温隔热性能，并采用自然通风和被动式“太阳房”的设计，降低建筑物的热损失。

4.2 规划布局设计

前文提到，影响建筑物能耗水平的因素之一是建筑物的体形系数。由于本工程所处的区域属于夏热冬冷区域，为了有效的达到节能的设计，因此应当通过科学的建筑结构设计，将建筑物的体形系数控制在0.3以下，从而确保建筑可以觉有较高的热工性能。

本工程在对建筑设计过程中，首先将建筑体块打造成中庭院落半围合式的建筑布局，减少建筑物自身的热量消散，然后科学合理的进行建筑位置、朝向、角度的选择，尽可能的减少风向对建筑物耗能的影响。最后通过增加降噪设备的应用，提高建筑物的噪音控制能力。

4.3外围护结构保温隔热性能优化

（1）为了提高本建筑物的外围护结构的保温隔热性能，本工程采用砂加气混凝土砌块和岩棉进行外墙的构建，使得建筑物整体的传热系数控制在0.2W/(㎡∙K)。

（2）屋面:采用传热系数0.21W/(㎡∙K)的复合瓷粉岩棉保温板，并对部分建筑物的屋面，采用遮阳效果教好，容易栽培和养护的生态绿植，从而达到隔热保温的目的。

（3）外窗：采用的中空玻璃为双腔三玻外涂隔热膜，有效的控制了其传热系数，同时对其外部的遮阳的阴蔽性进行了一定的强化。

4.4室内、室外自然通风

在对建筑物结构形式进行设计时，为了充分利用热压通风和风压通风，本工程采用不同高度的建筑主体设计，并科学的设计了建筑结构内部的每层的层高，使建筑物内部的温度和气压产生差异，实现内部风向的自然循环。

此外，通过科学的外窗设计，使得室外的空气可以在风压强通风的作用下，从建筑物内部顺畅的流动，在实现自然通风的同时，满足人们日常室内活动对风的要求。

最后利用相关的测试软件对本工程的风环境进行了模拟（如表1所示）。建筑物在四季当中，室外的通风情况始终处于良好状态，最大风速均满足相关设计要求，不高于 1.5m/s，且没有形成较为明显的涡流区域。建筑物的迎风面和背风面的压力差控制在合理的范围内，迎风面的压力约为7到15Pa，而背风面的压力则控制在3.4Pa左右，有效的确保了夏季炎热时节，建筑物室内可以实现自然通风。

表2 模拟工况下建筑场地内的最大速度分布表