被动式节能方式研究及案例分析

被动式节能方式研究及案例分析

【摘要】随着建筑越来越大的建筑能耗，节能减排成为其中不可缺少的一环，而想从根本上达到建筑节能的要求，我们更应该从本质上入手，即被动式节能方式，只有从本质上采取了措施，那对于节能来说，就取得了最初的成功。

【关键词】建筑节能；被动式节能

1、引言

建筑作为人类栖身的重要场所，是人类赖以抵御自然界各种气候因素的工具。建筑节能的发展不仅是从节约日益紧缺的能源方面，而且从绿色有机方面都是十分重要的节省能源，降低建筑能耗，建筑节能设计不可忽视，只有节能型的建筑才有利于城市建筑的可持续发展。

2、建筑被动式节能方式

2.1整体与外部环境节能设计

建筑整体以及外部环境节能设计是在充分分析建筑物周围气候环境因素的基础之上，经选址，规划，外部环境及体型朝向这些设计，令建筑外部获得一个很好的微气候环境，实现节能设计。

2.1.1合理选址

选择建筑地址主要是依据当地气候、水质、地形、土质以及周边环境等因素综合情况来确定的。设计当中，不仅要令建筑在整个生命周期内保持合适的微气候，给建筑节能设计创造有利条件，还不能有损于整体生态环境平衡。

2.1.2合理设计外部环境

当建筑位置确定下来之后，应当研究微气候的特征，并依据建筑功能的需要，依靠适宜的外部环境设计用来改善现有的微气候，主要措施是：①于建筑周边布置植被、树木，既可有效遮挡风沙，净化空气，还可遮阳、降噪等；②打造人工环境，例如在建筑不远处设置水面，通过水平衡环境温度，降风沙以及收集雨水等。

2.1.3合理规划及体型设计

通过合理规划建筑及体型设计可有效适应较坏的微气候。它包含对建筑物的整体体量，建筑形体及建筑体型组合，建筑日照与朝向等因素的确定。在布置建筑群后，在建筑群内部同意会产生一定风向和风涡，因此，要达到室内空气通风换气的节能绿色效果，首先要使一个建筑群有良好的通风效果，只有在一些无法避免的情况，可采用一些节能设备使室内空气通风换气。

2.2 单体建筑节能设计

单体节能设计，一般是经对建筑各个部分的节能设计如内部空间合理分隔设计、构造设计，以及新型建筑节能材料与设备的设计选择等，更好的利用现有的外部气候环境因素实现节能设计及改善屋内微气候的效果。在地形分析和建筑群布局上，就要考虑通风条件。在具体设计中，还要分析风的走向及风量，只有通过自然通风才是最绿色、节能的通风换气系统。

分析了风向的大致方向后，再进一步考虑室内空气通风换气，而不是盲目去设计通风换气，这样还能在设计功能空间时，把通风换

气要求高的功能空间放在风向好的方位

2.2.1建筑各部位的节能设计

建筑各部位的节能设计，主要是在满足其作为建筑的基本组成部分功能的同时，通过对各部位的造型、结构、材料等方面加以进一步设计，充分利用建筑外部气候环境条件，达到节能设计和改善室内微气候环境的效果。

①屋顶节能设计

屋顶为建筑物和室外大气所接触的重要部分，节能设计措施主要是：ⅰ采用坡屋顶；ⅱ加强屋面保温；ⅲ根据需要，添加隔热保温屋面。

②楼板层节能设计

充分利用结构中空空间并合理设计楼板吊顶造型。例如把循环水管置于其中，夏天可利用冷水循环来降低屋内温度，冬天可利用热水来循环取暖。

③外围护墙体节能设计

墙体节能设计除要适应气候因素，做好防潮、隔热及保温等措施之外，还要具备可改善微气候因素的特殊构造[5]。

④建筑门窗节能设计

据资料统计，在我国现有的高能耗建筑有40%的能耗是从门窗散失掉的。所以，很好的解决门窗节能设计是一个十分重要的问题。

2.2.2合理设计建筑空间

合理设计空间即在满足建筑功能需要的前提之下，对整个建筑的

空间合理进行分隔（竖向分隔和平面分隔），从而改善屋内通风、采光及保温等微气候因素，实现节能设计。

3、实例分析

3.1重庆天奇花园

重庆天奇花园是商住一体的综合体，是夏热冬冷建筑节能示范工程，它的总建筑用地为2.2万㎡，总建筑面积约3.7万㎡，容积率为1.61，建筑密度27%，绿化率为36%。它着重从以下几个方面来达到建筑节能的目的。

3.1.1规划设计

由于要自然采光通风，天奇花园经过设计处理，使建筑大都实现南北朝向，避免了西晒，小区内建筑南北间距较宽阔，更有利于自然采光和冬季日照，而且使东西方向的道路宽敞，小区内气流通畅。夏季充分利用室外气流，夜间利用室外冷空气降温，减少空调运行时间和能耗，提高了空气质量。小区内的绿化也起到重要作用，合理的布置草坪、灌木、乔木等植物。消弱了夏季太阳辐射对建筑产生的热作用。又不影响冬季日照和全年的自然采光。

3.1.2体形系数

天奇花园位于重庆北碚，属于西部山地，据统计，冬季日照率只有13%，全年都以阴天为主，和成都较为类似。

减小体形系数，可减少空调的负荷，但是体形系数过小，又容易造成通风采光不良，不能充分利用自然通风来降温和自然采光，会使空调和照明的时间增多。经过试验，如果将体形系数降低0.1，

建筑面积全年将节约2.7kw h/㎡，但又由于体形系数减小，自然采光减弱，全年照明用电将增加2.92 kw h/㎡，将超过所节约的冷暖耗电。除此之外，体形系数还影响到建筑的造型、平面布局、功能划分等方面。通过综合分析比较，最后把各种套型住宅的体型系数规定为0.27～0.32。

3.1.3窗墙面积比

窗墙面积比对建筑能耗的影响，主要取决于窗与外外墙之间的热工性能的差异，相差越大，影响越显著。

对于传统的240砖墙，单层塑料窗住宅楼，每平方米窗的年耗能是同等面积外墙的3.6倍，而夏季造成的空调用电是外墙的5倍。在重庆这样的住宅，若窗墙面积比由0.4减少为0.3，建筑面积年耗能就可减少5kw h/㎡，节能效果显著。但当采用单框双玻璃塑钢窗，再加上有效的外遮阳措施后，每平方米窗的年耗能只有外墙的1.8倍，夏季造成的空调用电负荷只有外墙的2.5倍，建筑面积年耗能只减少1 kw h/㎡，减小窗墙面积比的节能效果显著下降。

经过对比分析，天气花园南北向窗面积比差别很小，南窗略大一点。建筑的窗墙面积比为0.28～0.35。

3.1.4外墙热工性能

对于墙体的热工性能至关重要，采用当地的建筑材料，采用kp1型多孔砖加单面保温隔热砂浆，采用单面保温隔热砂浆，有效的在夏季增加了隔热的性能，在冬季有很好的保温效果，且重庆页岩资源丰富，节省了造价。