建筑设计中被动式节能的探讨

刘海晶

摘 要：被动式节能建筑符合我国可持续发展的战略方针，对我国社会经济发展具有重要意义，因此本文主要针对建筑设计中的被动式节能进行探讨，以此促进我国建筑行业的快速发展。

关键词：建筑设计；被动式节能；建筑能耗

随着我国社会经济的快速发展，我国环境污染问题日益加剧，能源消耗总量不断上升，给人们的正常的生产生活带来了严重的影响，因此必须大力提高节能环保意识，减少能源消耗，加强环境保护，这对我国社会的发展具有重要意义，而作为建筑设计工作者，必须大力发展被动式节能建筑，以此减少建筑能源消耗，保护环境。

1 建筑节能的特点

建筑节能主要分为主动式建筑节能和被动式建筑节能两种，因此下面针对这两种节能方式进行主要分析。

1.1主动式建筑节能

主动式建筑节能是指对非常规能源进行采集和储存，并组合成完善的强制能源系统，以此取代常规能源的使用，这种主动式建筑节能主要表现在两个方面，一方面为投资费用高，技术维修管理难度大，另一方面对常规能源的需求量较大。

1.2被动式建筑节能

被动式建筑节能是指通过对建筑朝向、内部空间以及外部形体的合理布置，并对采集非常规能源的使用装置进行合理设计，从而使建筑物能够达到冬暖夏凉的效果，以此减少建筑能源消耗，由此可以看出被动式建筑节能具有低投资、低技术的特点。

2 案例分析

某教学实验楼的总建筑面为3000m2，地上和地下分别为4层和1层，该实验楼主要用房包括开放式实验室、办公室以及相关辅助用房，该实验楼采用的是比较先进的节能技术、节能产品以及节能设备，因此该实验楼与同市其他同类建筑相比，其全年所消耗的电能只为同类建筑的30%，因此该实验楼是一个典型的节能型建筑，因此下面就针对实验楼的节能设计进行详细分析。

该试验楼的节能设计主要运用了太阳能、光能以及风能，再加上采用了许多先进的节能技术以及节能设备，因此使得该实验楼取得了良好的节能效果，这主要表现在以下几个方面：（1）在采暖方面，该实验楼不需要花费费用。（2）全年所消耗的电能仅为同类建筑的30%，且电能的综合利用效率高达80%以上。（3）利用发电余热供应空调所消耗的电能。（4）在环境设计方面满足了人们的需求。

但是該实验楼的费用成本过高，而且需要该实验楼使用70年的情况下，才能收回对这些节能技术、节能设备以及节能产品的一次性投资，对于我国一般建筑来讲，其土地成本以及建设成本过高，也是我国一般办公建筑所消费不起的，因此更不利于我国推广此类建筑节能方式。

由此可以看出该实验楼目的是很明显的，节能效果也非常好，与一般的被动式节能建筑相比，其节能效果具有极强的优越性。但是，此类节能技术多数来自于建筑设备专业的贡献，而建筑学本身在其中似乎只是一个协调的角色，建筑师所要做的仅仅局限于对一系列节能设备的整合，这使得建筑学本身在节能中失去了主动性和积极性。在节能设备的一次性投入不能大幅下降的情况下，也拉长了节能技术开发到实际使用的周期。

3 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。

3.1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。

3.1.1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。

3.1.2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。

3.2 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。

3.3 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。

总结：

综上所述，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。

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