被动式节能设计策略在建筑中的应用研究

被动式节能设计策略在建筑中的应用研究

发表时间：2019-04-08T10:29:26.603Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第34期作者：赵健

[导读] 随着我国经济的快速发展，各行业的能源需求量持续增长，加强我国资源紧缺的问题摘要：随着我国经济的快速发展，各行业的能源需求量持续增长，加强我国资源紧缺的问题，为此各行业都采取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：被动式；节能；建筑行业；设计技术

一、被动式节能建筑的特征

1.室内环境舒适

营造舒适、健康的室内环境，相比于密闭门窗、空调连续运行的建筑，被动式节能建筑通过合理布局为室内提供新鲜、清洁的自然空气，改善室内空气品质，有利于人的生理和心理健康，满足人们心理上亲近自然、回归自然的需求。

2.符合传统的生活方式

传统的生活方式中，人们习惯早晨开窗换气、冬季晴天晒太阳，夏季晴朗夜晚乘凉，被动式节能建筑综合利用自然通风和被动采暖等措施为居民建立起方便、惬意的生活模式。

3.缩短设备满足室内热舒适环境的时间

极端气候条件下使用空调设备满足人们对室内热舒适环境的需求，因空调设备间歇开启，需要设备可以较快地制冷或制热，从而缩短从空调开启到室内舒适的时间。

二、被动式节能的建筑设计

在建筑节能设计中，其实存在着另一个方面的趋势―――低技术化，主要指的是通过建筑学的方式，在总平面、平面、剖面以及细部节点上的设计，合理地引导对自然通风以及太阳能等可再生能源的应用，来达到有效降低建筑使用能耗的目的。

1.建筑设计中保证自然通风

建筑的自然通风可从总平面设计、室内空间设计两个方面来考虑，其中在总平面设计上，可着重考虑从建筑体型的方向性和室外环境的设计来合理引导风流。

（1）建筑体型设计

在建筑体型设计方面，注意以下几个方面：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，改善吸风面的风环境。2）因势利导设计尖劈平面，用“尖劈”的形体朝向冬季主导风向，避免与冬季主导风向成垂直关系，以削弱冬季不利风流的影响。3）合理设计通透空间，在建筑的每层的适当高度设置开窗，可大大疏通室外风流，有利于夏季通风。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）把握南向开敞空间，争取较多的冬季日照和夏季通风。2）充分利用自然空调，在建筑南侧可设置水面植被等，这样一方面可以利用水体蒸发来改善炎热条件，另一方面也可以在冬季强化太阳辐射的反射作用。3）通过对灌木乔木位置的合理设置，在建筑南侧引导风流进入建筑室内，且使建筑北侧起到屏障的作用。4）将构筑物挡风墙和导风板灵活组合，并结合绿化整体设计，引导夏季风流，阻挡冬季恶性风流。

2.被动式太阳能利用

被动式太阳能利用以合理构造为基础，通过巧妙的构造设计实现太阳能的直接利用，具有低技术、低成本的特点，有利于节能技术的普及和推广。

（1）直接受益式系统。通过导光板的合理设置，将更多的光线反射进入室内，以利于建筑的采暖和采光。蓄热墙体常用混凝土、砖、夯土等制成，可以在白天储存大量的太阳能，通过蓄热墙体的时滞效应在夜间放热，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，以保持室内温度的稳定。（3）附加日光间系统。在建筑南向缓冲区（台、廊、小门厅等）增加透明玻璃成为透明空间，其中再设置一定的贮热体，在太阳辐射的作用下，缓冲区迅速升温，一部分贮存，一部分则进入室内，从而改善室内的舒适条件。

3.外墙与屋顶的被动式节能设计

在外墙的隔热中，一种有效而环保的方法是将建筑的墙体埋入地下，或者将外墙的三面用土壤包裹，另一种方法是将建筑外墙或者接近外墙的地方用植被覆盖，但是要注意的是所用植物最好是落叶形的，因为在冬天还需要外墙接受阳光来加热室内，另外还可以采用百叶包裹外墙，在需要接受光时打开百叶，夏季在白天则可以关闭，这样外墙就不会被加热。对于屋顶的节能设计，传统的做法是采用保温层覆盖屋顶，最好的方法是在上面用植被覆盖，这样既可以很好地利用太阳能，又可以美化环境，对于夏季多雨的地方，可以在屋顶上储水，但是必须做好屋顶防水，另外如果是节能的别墅型建筑，这样就可以建成一个屋顶花园，可谓是一举多得。

4.自然通风设计

自然通风可以增加室内的空气流动，降低室内温度，带走室内水汽，有效增加室内的热舒适度。在本工程中，所有的窗户都可以根据使用者的意愿，自由开闭，充分利用自然通风。平面设计大部分楼层采用了开放式大空间设计，减少了对空气流动的阻挡，让空气在室内流动更顺畅。更为重要的是，中庭空间形成了一个巨大的拔风烟囱；三层通高的空中花园也同样形成了烟囱效应。由于办公建筑人员较多、办公设备也较多，因此，室内的内热源很大，再加上中庭巨大的高度差，会产生十分明显的热压通风的效果。

5.被动节能式场地设计

被动节能建筑在场地上的设计是非常广泛的，它主要是将建筑当地的地形地势结合进去，在整体环境优化的基础上进行设置，以达到节能减排的效果。场地环境主要包括水资源利用、周边植物生长程度、地形地势等等。例如：设计者可以利用光能的走向和场地位置的结合来遮挡阳光，利用空气、温度等条件避免风袭来时使整体温度降低，以致出现过于潮湿的情况。在这个项目中，设计者根据地势的不同判断出西北角是阳光的集中点，所以它在建筑设计的过程中，对建筑西北角的布局上进行创新，在两边种上一些高大的落叶乔木。这样就可以达到夏日避免阳光辐射，冬日透光的作用。

三、建筑设计中被动式节能措施

1.蓄热体的应用

在传统建筑中，主要通过对空气的直接制冷或加热来调节室内温度。蓄热体通过建筑材料的热惰性来维持室内温度的稳定性，其工作原理是：白天具有蓄热作用的围护结构的表面温度低，缓慢向室内提供热辐射，室内温度相对恒定；夜间再通风降温排解蓄热；冬天反之亦然，这样的调温方式温和稳定，相对于空调则拥有更高的宜人性，同时也是一种良好的被动式节能手段，减少甚至免除了因用空调所消耗的能量。

2.建筑开窗

对于建筑开窗，首先是出于功能的考虑，以往设计中影响开窗的因素主要有景观、立面造型、通风采光等。因而在我国大部分地区往往采用南向大面积开窗，北向小面积开窗的做法，其次是考虑到节能与采光之间的平衡。

3.维护结构的保温隔热

对于建筑的遮阳，可以通过遮阳的设施来阻挡过多的太阳辐射，现阶段绿色建材的使用已经较为普遍，使用耗能低、可回收、可降解的建筑材料，根据材料的全寿命全周期来考量建筑的生态节能，目前这一做法在国内还没有被广泛的采纳。

结语

发展被动式节能建筑对我国社会发展具有重要意义，它可以减少建筑能源消耗，改善环境，因此在建筑设计过程中，必须将建筑节能设计理念融入到设计中，尽量采用低技术被动式节能方式设计高品质建筑，一方面满足人们对建筑质量需求，另一方面满足人们对建筑的环保需求，因此应大力推广被动式节能设计，以此促进节能建筑的发展，从而实现我国建筑行业持续、健康的发展。

参考文献

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[3]肖全. 公共建筑绿色节能设计探析——以云龙发展中心项目为例[J]. 低碳世界. 2017(25)