探究被动式超低能耗建筑设计的基础与应用赵雅静

探究被动式超低能耗建筑设计的基础与应用赵雅静

赵雅静

天津华汇工程建筑设计有限公司天津300384

摘要：建筑设计是一项带有长期性特点的工作，其理念、方法往往在长时间内发挥作用，这要求持续给予设计优化。基于此，本文以被动式超低能耗建筑与其特点作为切入点，给予简述，再以此为基础，分别就被动式超低能耗建筑设计的基础、被动式超低能耗建筑设计应用展开分析，给出因地制宜、保温与散热设计、节能的一体化设计等内容，以期通过分析为后续具体工作的开展提供参考。

关键词：被动式超低能耗建筑；设计基础；应用

引言

被动式超低能耗建筑是指适应气候特征和自然条件，通过保温隔热性能和气密性能更高的围护结构，采用新风热回收等技术，利用可再生能源，提供舒适室内环境的建筑。该类建筑是未来建筑发展的主流，也更契合节约型社会建设、可持续发展等时代主题，得到了各地广泛重视。针对被动式超低能耗建筑设计的基础与应用展开分析，具有突出的现实意义。

一、被动式超低能耗建筑的相关知识简介

（一）被动式超低能耗建筑的基本概念

被动式超低能耗建筑是指建筑能够适应气候特征和自然条件，冬暖夏凉，不惧风吹日晒，具有良好的透气性和隔热性，通风良好，并应用环保、可持续循环利用的建筑材料。其最突出的特点是可以用最小的能源消耗来调节室内温度。与传统建筑不同，被动式建筑不需要像传统建筑一样加热或降温，它是利用新型建筑材料在一定基础上进行的室内温度调节。

（二）被动式超低能耗建筑的设计原则

被动式超低能耗建筑在设计过程中遵循可持续发展、安全环保等原则进行设计。它在设计过程中以低能源消耗为设计目标，并在此基础上和气候、环境等外在条件实现完美搭配。在不同气候区，设计师为了实现可持续发展、节约能源、减轻消耗的目标，在进行设计前就先对施工现场以及当地气候条件、自然条件等进行考察，并根据不同的地点、气候等“因地制宜”进行合理规划和设计。与此同时，设计者还要考虑建筑风格，使建筑在兼具美感的基础上实现节能减排的目标。除此之外，设计师还要考虑建筑成本等预算，将预算控制在合理范围之内，最终实现可持续发展的目标。

二、被动式超低能耗建筑设计的基础

（一）因地制宜

因地制宜是被动式超低能耗建筑设计的基础之一，是指在设计的过程中，充分与当地实际环境相结合，而非刻意追求能耗控制。如德国慕尼黑的超低能耗建筑，强调利用当地地势平坦、光照充足的特点降低电能消耗，利用太阳能作为补充，我国内蒙古和宁夏地区同样采用了相同方式，在建筑顶部安置太阳能设备，收集自然资源降低能耗。20世纪末期，罗马尼亚曾尝试模仿德国慕尼黑的思路进行被动式超低能耗建筑建设，但所选地区多山区、多雾，在建筑建设完成后，由于光照不足，太阳能设备难以发挥作用，设计实际上是失败的。

（二）具备可实现性

可实现性，是指被动式超低能耗建筑的设计思路具有价值，且能够在当前条件下实现。美国学者曾于20世纪90年代提出“零能耗”计划，该计划内，建筑中一切能源可以循环使用，外界只向建筑提供少量补充即可。当时的美国学者维尔纳和威廉姆斯以特斯拉的永动机为基础，进行了设计尝试，结果上看，建筑内部热能可在完全理想的环境下保存40~60%，以集热板进行存储，使用时集中释

放。但在实验的过程中，一方面集热板以高分子材料制备，消耗大量资金，另一方面由于建筑热能存在持续散失的问题，实际得到存储的只有16~22%，缺乏可实现性。

（三）具备推广价值

推广价值始终是被动式超低能耗建筑发展的基本要求，所有设计理论都需要付诸行动，且能够发挥实际作用，否则针对被动式超低能耗建筑的科研工作价值是有限的。如前苏联科学家格里奥塔夫斯基设计的“绿屋”，以现代化的温室培育各类具备强生命力的绿色植物，由植物进行室内保温御寒和温度调节，虽然取得了良好效果，但绿屋的建设成本高昂，无法大面积推广，其研究仅仅具备科学层面的开拓价值，实际价值相对有限。

三、被动式超低能耗建筑应用具体分析

（一）建筑气候分析技术

建筑与气候有着非常紧密的联系，在进行建筑方案设计时，设计人员要充分考虑气候对设计的影响，同时这也有利于建筑节能的实现。设计人员进行气候分析的关键内容就是需要对建筑室内具有的微气候以及室外气候条件与人体的热感觉要有充分的了解。随着科学的发展这些内容通过先进的设备仪器就能有效的做到非常方便。目前，对建筑气候分析方法广泛应用的可以分为两种：①较为常见的图形分析法；②表格分析法，其应用也非常的广泛。这两种分析法的共同点都是以人体的热舒适度为依据，并深入的分析建筑所在区域的气候特征情况，进而为被动式技术的选择提供可靠的依据。

（二）被动式气候分区

在某一区域要想明确被动式技术是否符合应用条件，以及采取什么样的技术，最主要的取决于室外的气候条件情况。因此，要科学的区划研究对气候的共性与差异、以及被动式采暖与降温区划。其中对气候区划主要是选取区划指标，而由于室外气候影响因素不同，对不同的被动式技术所涉及的建筑设计参数也不同。比如夏季通风技术，建筑降温除了利用建筑材料的降热属性，还要看建筑设计是否合理。再如利用太阳能进行取暖，直接将太阳能安在天台等阳光照射的地方，合理利用资源，而且降低了能源消耗，有利于生态环境的可持续发展。当然，利用太阳能加热，也要考虑季节，春季、夏季、秋季最为合适，使用太阳能也比较方便，但是，一到阴天、下雨或冬季，太阳能就不能发挥它的优势了。因此，对被动式太阳能采暖进行划分，有利于提升资源利用率，有助于建筑物充分利用太阳能资源，实现资源的高效利用，促进环保。

（三）被动式超低能耗建筑指标体系的建立

被动式超低能耗建筑是指在合理利用资源的基础上，实现可持续发展的目标。它充分利用各种新型建筑材料，以帮助人们实现资源的合理配置和优化，要求设计师在设计的过程中根据低能耗、环保等特点进行建筑设计。

（1）健康舒适的建筑室内环境标准

被动式超低能耗建筑要求冬季温度大于20℃，在夏季，通过开窗通风等自然风改变室内环境，以促进室内气候适宜，给人以舒适清爽的感觉。在冬季，通过供暖系统以使室内环境达到适宜温度，有利于促进心情愉悦。在夏季，保证室内温度，保证不同季节有不同的适宜温度。

（2）科学合理的控制性性能指标的制定

控制性性能指标应该在设计之前制定好，设计师应该在建造施工之前就开始去勘察，了解一下施工现场场地、地形、气候等地貌，提前构建、设计好超能低耗建筑。控制性能指标可以从建筑材料、建筑功能、室内温度等多方面构成。

总结：保护环境，实现经济、生态的可持续发展至关重要，被动式建筑设计技术在一定程度上解决了这一难题，科学技术也需要不断进步和创新，以解决实际生活中的问题。基于此，本文从被动式超低能耗建筑设计的概念及特点，被动式超低能耗建筑技术的意义和应用等方面做出了详细的介绍。

参考文献：

[1]孙峙峰，袁静，王选，等.太阳能新风系统在被动式超低能耗建筑中的应用分析[J].建筑节能，2016，44（08）：39-41.

[2]陈小净，原瑞增，白卉，等.被动式超低能耗建筑关键技术与案例分析[J].建筑热能通风空调，2016，35（05）：97-99.