被动优先设计策略在绿色建筑中的应用

张 晓 峰

(阳泉市建筑设计院,山西 阳泉　045000)



被动优先设计策略在绿色建筑中的应用

张 晓 峰

(阳泉市建筑设计院,山西 阳泉045000)

介绍了绿色建筑与被动优先设计的概念，从建筑整体规划、建筑单体形态与功能布局、建筑围护结构保温隔热设计等方面，阐述了被动优先建筑设计策略，指出被动优先设计具有生态环保、节能高效、绿色舒适的特点。

被动设计，绿色建筑，生态环保，围护结构

0　引言

现代建筑中，很多所谓的“绿色建筑”，实际上并未能真正实现节能效果，有些建筑以为采用了某项节能技术、盲目堆砌新技术就是低碳节能、绿色环保的体现，事实上建筑在运行中的实际能耗更大。因此，绿色建筑不应是简单的节能技术的堆砌，而是要充分考虑建筑所在地区的自然环境、资源条件、建筑形体和功能等等因素，采用被动优先并辅助主动节能技术进行综合优化设计，这样才能真正实现建筑的低能耗、低成本、绿色环保。本文分析了以被动优先为设计理念，其在绿色建筑中的设计策略，及设计的主要方法。

1　绿色建筑与被动优先设计

绿色建筑，是指在建筑使用寿命周期内，能够最大限度地节水、节能、节地、节材料，减少环境污染和破坏，实现建筑与环境的和谐共生，高效节能。被动优先设计，是指在对拟建建筑项目所在地区自然、气候状况分析的基础上并在满足功能需求的前提下，通过设计建筑的朝向、布局、体型系数、内部空间，使建筑能够最大限度利用自然条件来实现自然采光、自然通风、遮阴保暖，从而使建筑在使用运行过程中减少对能源的消耗，降低有害物质的排放。被动式建筑是绿色建筑的一种提升，其主要特点是依靠建筑的朝向、布局、体型系数、内部空间等来利用自然条件，从而降低建筑能耗。被动优先设计理念已成为绿色建筑重要的设计理念，在绿色建筑设计行业得到了广泛的应用和发展。

2　被动优先设计的特点

2.1生态环保

生态环保是被动优先绿色建筑的突出特点，它不同于一般的绿色建筑，因为被动优先绿色建筑更注重被动式节能技术的使用，减少主动技术设备的使用，在建筑运行过程中减少有害气体的排放、降低了对大气的污染，从而有效的保护了生态环境。

2.2节能高效

被动优先绿色建筑设计的目的在于减少建筑使用过程中的能源损耗，实现高效节能的一个原则就是要因地制宜，根据项目所在地区的不同气候、自然资源特点，采用被动优先的绿色建筑节能技术，依据建筑所处的客观环境及建筑特点进行设计和选择。比如，在温热地区夏天比较炎热，需要使用空调降温设备，空调降温设备会消耗大量电源，而且还会产生污染，这就需要通过被动优先设计策略，采用外墙恒温材料，反射太阳能，避免太阳热量的聚集，从而实现高效节能目标。

2.3绿色舒适

被动优先绿色建筑关注对自然光照、自然通风及外围护结构的被动式保温等节能措施的应用，借助被动手动来调节声、光、热环境条件，在减少对能源消耗的同时又有益于人体的健康，让人更亲近阳光和新鲜空气。同时，被动式节能措施还能够调节建筑物内部的温度和湿度，从而营造健康舒适的生活空间。

3　被动优先建筑设计策略

3.1建筑整体规划

被动优先设计需要对建筑场地进行详细分析规划，充分掌握建设场地地理位置和环境条件，充分考虑热辐射角度、场地绿化、自然通风方向、场地高差及土地平整度、建筑物朝向、建筑体型系数、场地内现有构筑物对建筑的遮挡等等。其中，建筑间距、建筑位置与朝向、自然通风、自然采光等这些是决定建筑能否被动优先的先决条件，也是必要条件。具体设计策略分析如下：

1)合理确定建筑间距。日照采光对节能建筑的作用至关重要，而且也会影响到在建筑中活动的人们的身心健康。合理提高建筑间距，可以获得更多的日照采光，争取到更多的日照量和更好的日照质量。所以在优先被动设计中：a.将建筑选址选在向阳的平地或山坡上，以争取到更多的日照；b.建筑满足最佳朝向范围，确保建筑各使用空间有良好的朝向；c.将间距控制在合理范围内，能够满足必要的日照采光即可，若间距太大会造成土地浪费。

2)优化建筑位置与朝向。不同季节和不同地区的日照量是不一样的，一般情况下，寒冷地区年太阳照射量少，夏天得到的太阳照射量比较多，太阳的照射量情况会影响到室内热环境的舒适度，所以在被动优先设计时，要实现夏天少得热、冬天多得热，尽可能选择最大的南向太阳辐射。建筑所在位置要求平坦、向阳，通过太阳方位角来选择建筑的最佳方位及朝向，根据经验，人们得出了“建筑最佳方位为正南东西偏西10°以内”这一原则，以实现建筑物冬季增加得热、夏季少得热的目的，同时在寒冷地区实施“建筑物的长轴东西向布置”，可以得到更多的太阳辐射。此外，建筑物开窗方向南向开窗大些、北向开窗小些，这样就可以争取多些热量从南向进入，减少寒风从西北向窗户进入。

3)合理设计自然通风。通风是否顺畅是影响建筑居住质量的一个重要标志，设计合理通风可以保持室内空气清新，温度适宜，减少对空调设备的使用，从而降低建筑耗能能力和减少有害气体的排放。通风设计要考虑到冬夏两季的不同情况，在冬季，如果室内通风过强，室内的热量就会散得快；在夏季，如果室内通风过强，就会减少冷量的输入。此外，如果室内空气流动过快也不利于通风换气量和空气清新度要求。所以合理设计自然通风可采用以下方法：a.在夏季，可以通过自然通风来驱散热量；在冬天，可通过控制气流来降低室内热量的散失；b.充分利用建筑基地内的物质因素，以低成本方式创造良好的通风环境。比如，改变空气流动速度和流动方向，根据自然条件来合理布局建筑方向；c.利用建筑形体引导风向或阻挡风向，以改变风速。

3.2建筑单体形态与功能布局

控制建筑物单体的整体形态是被动式建筑设计的一个重要方面，适宜的单体形态可以保证建筑物在夏季拥有良好的隔热，冬天可以接收足够多的太阳照射。通过设计合理的体型系数可以将建筑物形态控制在合理范围内，可以有效减少建筑与外部的接触面积，减少热量交换，从而达到节能效果。根据现有技术，减少体型系数的方法有：使建筑平面布局紧凑，减少外墙的凹凸变化，适度增加建筑进深，合理采用弧形表面。且设计师在控制体型系数的同时也要注意建筑的形式美，不能一味地追求绿色低耗而使得整体建筑形态过于单调。另一方面，建造被动优先绿色建筑要从实际情况出发，顺应自然、保护自然，实现建筑与环境的整体融合，充分考虑建筑布局功能的合理性、兼顾好通风、采光问题，减少不必要的建筑外表面积值，以降低建筑体型系数。

3.3建筑围护结构保温隔热设计

建筑围护结构，主要是采用外墙自保温材料，建设自保温系统，以减少对空调及供暖设备的使用，从而减少对电能的消耗，减少有害气体的排放。随着外墙保温系统得到越来越广泛的应用，安装越来越便捷，保温性能也取得了良好的效果，而且还不需要维修。另外，采用建筑降温隔热涂料可以在夏天起到隔热降温作用，这是一种集反射、辐射与空心微珠隔热为一体的新型材料，能够对太阳红外线和紫外线起到很高的反射效果。通过涂刷这种材料，可以避免太阳热量在建筑体累积升温，还能辐射热量散热降温，此外，还可以在涂料中混入导热性差的空心微珠以隔绝热能的传递，以防止高温天气下热量向建筑内部传导，在这种材料的包围下建筑空间就能保持恒温状态。

4　结语

随着能源短缺、环境破坏的日益严重，如何在生活生产中做到低碳节能，提高能源利用效率已成为各行业、各领域共同努力的方向。在绿色建筑中应用被动设计策略，在建筑设计过程中最大限度地借助气候和建筑自身的调节功能，减少人工设备、主动技术的使用，从而实现整个建筑的节能减排，降低整个建筑的能耗。

[1]王静.绿色建筑设计中被动设计与性能工具的应用思路与策略研究[J].华中建筑，2014(8)：25.

[2]鹿少博.被动优先的绿色实验楼建筑设计探析[J].建筑设计及其理论，2015(3)：16.

[3]朱正阳.绿色与地坛建筑设计策略与德国被动房设计实践[J].建筑安全，2012(2)：31.

The application of passive optimization design strategy in green building

Zhang Xiaofeng

(YangquanArchitecturalDesignInstitute,Yangquan045000,China)

This paper introduced the concept of green building and passive optimization design, from building overall planning, building monomer form and functional layout, building envelope insulation design and other aspects, elaborated the passive optimization building design strategies, pointed out that the passive optimization design with ecological and environmental protection, high efficiency and energy saving, green and comfortable and other characteristics.

passive design, green building, ecological environment protection, building envelope

1009-6825(2016)19-0180-02

2016-04-22

张晓峰(1978- )，男，工程师

TU201.5

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