住宅建筑被动式节能设计方法分析

贾广胜

【摘要】所谓的被动式节能，就是在建筑设计的过程中充分考虑该地区的气候特征以及地质环境，有效利用自然能源，最大限度减少对机械设备的依赖。将在这种方式应用于住宅建筑设计中，能够有效降低建筑物的能源消耗，对于我国可持续发展战略的贯彻落实具有重要意义。

【关键词】住宅建筑 被动式节能 设计方法

前言：随着城镇化进程的加快，我国建筑行业逐渐走向繁荣，居民住宅面积逐年扩大。在能源与环境的双重危机下，住宅建筑所带来的能源消耗问题逐渐引起全社会的关注，节能已经是建筑行业实现可持续发展的一种必然选择，住宅建筑被动式节能设计理念在这种形势下应运而生，对于住宅建筑的能源节约具有重要意义。

一、整体布局的设计

（一）被动式节能的选址原则

被动式节能建筑的选择要遵循以下原则：首先，不能破坏当地的森林、农田以及自然水系等，保证周围没有发生洪涝以及山体滑坡等自然灾害的危险；其次，场地要便于利用自然资源，主要体现在冬季能够防风保暖，夏季能够通风遮阳；第三，如果选址地区周围的地势不平坦，则要考虑周围水系的变化，预测其是否会对建筑群造成不利影响；第四，如果选址周围存在水体，水体要置于夏季主导风向的上风向；最后，选址过程中要考虑到日照、风向等影响。

（二）建筑群体布局的设计

群体布局会对建筑节能情况产生直接影响，合理的布局可以改善建筑群内部的微气候，提高自然能源的利用率。目前最常用的就是行列式布局，即群体内所有建筑都按照设计朝向成排布置或者是成列布置，这种方式的最大优势就是可以实现建筑群体朝向的最优化，有利于建筑的采光和通风，适用性较广。如果该地区冬季异常严寒，对抵御寒冷有较高要求，但是对夏季通风的要求不高，则可以选择周边式，即建筑群沿着街道布局。具体选择哪种方式要根据气候条件以及居住要求来决定[1]。

（三）建筑朝向的设计

建筑群体朝向会对节能水平产生重要影响，主要是考虑两点因素，一是朝向与阳光照射之间的关系，二是朝向与风环境之间的关系。我国大部分地区冬季都需要通过采暖来满足人们的供暖需求，而采暖也是住宅建筑能耗的最主要来源，因此，如何在冬季获得更多的太阳辐射是设计中需要思考的问题。选择朝向时需要尽量使建筑群内的所有建筑向阳，有效利用太阳能。同时还要考虑到当地的主导风向，因为其不仅影响夏季通风，同时还会直接影响冬季的热能损耗，因此要先了解当地的风环境，并根据建筑实际需要确定是否选择自然通风条件下的建筑朝向设计[2]。

二、建筑单体的被动式节能

（一）体形设计

首先，从体形系数上来说，一般情况下体形系数与单位空间的散热面积成正比，就是说体形系数越大，建筑能耗就越大。建筑设计中对体形设计极限值有直接规定，这里以严寒地区为例，3层以内的体形系数不能超过0.52，4层至8层体形系数不能超过0.33，9层至13层体形系数不能超过0.28，如果大于14层，则不能超过0.26。控制体形系数主要有以下几种方法：一是在允许范围内扩大基地面积，尽量扩大长度和进深；二是在保证建筑安全性的前提下提升建筑层数；三是要避免复杂造型，轮廓线要简洁，外形尽量保持平整；四是如果建筑形式为点式建筑，可以选择多点式组合的裙楼方式。其次，从太阳辐射热的角度来说，单体建筑长宽比例会对建筑辐射比值产生直接影响。例如，如果长与宽的比例为1：1，则在45度范围内所获得太阳辐射的比值越来越大，而在0度至45度范围内，随着长宽比例的增加，所获太阳辐射的比值也越来越大。可见形体会太阳能的获取情况产生直接影响，设计中要充分考虑这一因素。

（二）户型设计

首先是采光区的设计，住宅建筑中大致包括以下类型房间：一是卧室，二是起居室，三是厨房，四是卫生间，其中前两者对采光有较高要求，因此应该朝南，保证光线的充足；而后两者使用频率并不高，对采光的要求也比较低，因此可以将其布置在北向。单体建筑采用这种布局方式，可以使对光线有较高要求的房间充分利用阳光。其次是洞口设计，为了达到理想的通风效果，单体建筑会设计洞口，用于进风和出风，为了提升自然通风效果，可以在设置一个高低窗，通过高地差来改善气流流通效果。进风口与出风口之间最好保证对位，避免气流迂回，同时可以在起居室里设置活动门，在不影响私密空间的前提下保证灵活通风。另外为了避免交角风问题，可以在洞口周边的侧墙上设置开口[3]。

（三）维护结构的设计

住宅建筑被动式节能设计中，还有一项重点设计环节就是维护结构的设计，主要涉及到以下几点：一是建筑立面，主要是立面色彩上会对建筑节能产生直接影响，北方严寒地区最好选择深色立面，有效吸收太阳辐射，比较典型的就是红色砖墙。而南方气候温暖地区最好选择浅色立面，反射太阳辐射，比较典型的就是白色墙体。二是保温体系，可以选择外墙内保温，比较常用的材料有石膏保温砂浆以及苯板等。其优点是施工方便，不容易受到外界环境的影响，且对建筑垂直度没有过高要求；还可以选择外墙外保温，就是将保温隔热体系设置在外墙外，常用材料为ESP板和XPS板，优势是可以防止结露问题，延长建筑主体的使用寿命[4]。

总结：住宅建筑被动式设计含有较高的技术含量，但是设计成本并不高，对工程技术水平也没有过多要求。对住宅建筑采用这种设计方式，能够充分利用建筑周边自然资源，满足建筑的节能要求，对于我国建筑事业的健康发展具有重要意义。

参考文献：

[1]高源，刘丛红.基于生命周期评价的居住建筑被动式节能设计研究——以天津市高层点式住宅设计为例[J].建筑节能，2013，12（14）09：32-37.

[2]陶敬武，张瀛洲.绿色建筑设计中被动式优先节能技术应用——无锡山语银城住宅小区绿色建筑设计[J].建筑设计管理，2011，13（15）05：75-80.

[3]叶国栋，胡文斌.被动式建筑设计技术在广州某住宅小区的应用与分析[J].动感（生态城市与绿色建筑），2011，10（12）03：90-95.

[4]杨柳，杨晶晶.被动式超低能耗建筑设计基础与应用[J].科学通报，2015，11（13）18：1698-1710.