超低能耗建筑设计方法与典型案例研究

车嵬嵬 王智涵

摘要：结合实际，对超低能耗建筑设计方法进行研究，同时在阐述超低能耗建筑设计方法的同时，对典型的案例设计项目进行阐述，实践可知，在设计的过程中，合理的应用超低能耗建筑设计方法能够切实的 将设计项目的质量提升，这对提高我国建筑事业的发展有重要作用。

关键词：超低能耗；建筑设计；方法；典型案例

就当前的建筑行业发展形势而言，在实践过程中，受到了全球超低能耗建筑设计理念的影响，我国的很多城市中都出现了超低能耗的建筑形式，其最初是从德国设计师提出的设计理念——“被动房”，该建筑结构形式具备超低能耗的特点，可以根据建筑所处的地理环境以及气候条件来进行调整，同时也具备较强的隔热性能与气密性，可以更好的围护建筑结构，还能够充分的利用风热回收技术实现能源的节约，可以多次重复的使用自然资源，让人们的居住生活更加的舒适，也能符合可持续发展的要求。

1 超低能耗建筑的通用设计方法

1.1 关键参数限额法

这种方法主要是通过小建筑能耗为导向，根据不同气候条件的影响来合理的应用，同时还要控制建筑中各个影响因素，合理的利用风热回收技术，可以满足居住人群生活的基本需求的一种建筑设计方法。该设计方法已经完全脱离了大量能源消耗的影响，并且也没有进行过多的模拟数据计算，实践应用中就能够达到新型的节能要求，并且能够实现改善环境的目标。应用该方法之后可以有效的提升建筑的节能效果，避免造成环境污染的影响，从而可以改善人类的居住生活环境。

1.2 双向交叉平衡法

这种设计方法在应用的过程中，需要将能耗、舒适性等作为主要的技术指标，不仅要从建筑围护结构的角度出发，还要将再生能源的使用列入到其中，必须要使用再生能源，可以实现能量的供应与需求实现完全的平衡。这种设计方法就是要充分考虑到朝向、窗户等结构形式来提升其结构效果。

1.3 经济环境决策法

这种方法在设计的实践中需要将能耗、舒适度以及经济性作为主要的考虑内容，并且需要通过改变建筑的围护结构来实现再生资源的有效使用，从而可以降低能源的消耗，并且还具有较强的经济效益，是一种比较先进的设计方法。这种方法的应用实践过程中，将上述几个指标进行充分的融合，平衡的考虑到各方的经济利益，然后在使用循环迭代的计算方法进行定量的分析，在实现了目标函数最优化的控制之下满足业主生活的需要，最终也能够实现能源消耗的降低，满足节能降耗的需要，最终可以保护环境免被损害。

1.4 幾种超低能耗建筑设计方法的总结

除了上述几种方法之外，还有经济环保决策法、双向交叉平衡法、关键参数限额法等方式，都能够达到节能降耗的要求，并且可以在多种环境中使用，也不会受到自然条件、建筑种类等方面的影响，对于住宅建筑、工业建筑、商业以及教育建筑方面都起到了积极的促进作用，而这些方法也能够通过对已经建设投入使用的建筑进行改造来达到节能的效果，从而可以提升环保效益，符合节能的政策需要，充分的保护环境。

其中，关键参数限额法具备简单方便的特性，可以应用在 一些对于舒适性有着较高要求的小高层公共基础设施中，其可以通过投入较少的资金来提升经济效益，实用性比较强，对于改变社会的环境形势有着非常好的效果。

2 超低能耗建筑的典型案例研究

2.1 英国水晶公馆

西门子在英国建立了西门子水晶公馆，从而开启了城市化长远发展的模式，该公馆在建设投入使用之后，在全年时间内每年会吸收大量的游客来参观和旅游。从建筑结构方面来分析，水晶公馆的结构设计可谓人类智慧的洁净，水晶是一种具备较高环保特性的建筑材料之一，能够实现自然光的反射，在白天就能够将自然光进行充分的利用，给内部空间提供必要的照明供应，而电力能源主要是通过在外墙体中设置的太阳能板来提供，从而可以实现节约电力能源的目的。同时，该建筑在外表面中设置了一个集成的LED与荧光灯作为主要装饰的结构，开关设计主要是自然自动的处理方式。晶体公馆另外一个比较有特点的地方就是其能够有效的回收和利用雨水与黑色水，在整个建筑的屋顶位置上设置有雨水采集系统，可以将自然界的降水进行有效的收集和使用，同时将生活中产生的污水进行有效的处理，使其变为可以供人类施工用的水，直接饮用，水资源的利用率得到很大的提升。

2.2 美国国家可再生能源实验室办公大楼

该建筑处在美国科罗科多州格尔登，下面将其简称为RSF，总共的占地面积超过了20000m2，内部的容量可以满足800人的日常办公需要。该项目在建设之初的理念就是要建立更加完善的超低能耗建筑基础设施，并且通过该建筑的建设和使用可以实现在大范围内推广使用。该建筑是建筑史上的LEED得分最高的一大建筑，并且在2011年度中已经被评选为LEED白金建筑。RSF建筑的设计理念中体现的是一体化设计，同时也在其建筑设计的过程中加入了双向交叉平衡设计方法，在设计的过程中需要从以下的几个方面来进行。

（1）重点进行建筑周边区域的环境状况分析，AUTODESK ECO-TECT ANALYSIS软件来进行综合的分析，确定其辐射状态、风向与朝向等方面的要求，并且给建筑的照明设计与通风设计提供基础条件。

（2）建筑设计中主要实施的是被动设计方法，利用采光窗的加入可以在更大程度上使用自然光，观光窗的使用还能够有效的消除炫目，使得人类的居住更加的舒适。

（3）建筑实施主体优化，对于任何一个系统中都要加入智能化系统技术，并且利用二氧化碳浓度测试器来进行风的开启和关闭自动控制，最终可以保证室内环境达到我们所需要的状态。

（4）全面的应用可再生资源，需要使用太阳能资源全部的取代石油能源，然后利用 NREL PV WALL 软件来优化建筑结构中的光伏系统，达到自然资源的有效时候，最终可以满足节能降耗的要求。

3 结束语

综上所述，本文从集中超低能耗建筑设计方法入手分析，并且以当前国际上影响范围比较大的超低能源设计项目为案例进行分析，进一步总结出其实现超低能耗的技术要求，加深对于该方面的理解和分析，为我国建筑发展指明方向，最终可以实现节能降耗，实现可持续发展。

参考文献：

[1] 韩小霞，韦古强，胡丛川，范天刚，林波.超低能耗被动式建筑设计方法探讨[J]. 建设科技. 2016（05） .

[2] 王学宛，张时聪，徐伟，孙育英，王伟.超低能耗建筑设计方法与典型案例研究[J]. 建筑科学. 2016（04） .

[3] 王晓.探索场所中的建筑设计方法[J]. 陕西建筑. 2009（09） .

[4] 李岳曦.当前我国建筑设计方法的现状和发展探讨[J]. 中国高新区. 2018（09） .

[5] 邵文明.基于低碳节能的建筑设计方法探讨[J]. 建材与装饰. 2016（40）.

（作者单位：沈阳天华建筑设计有限公司）