浅谈被动式超低能耗建筑设计的基础及其应用

刘旻

（华建集团华东建筑设计研究总院　上海　200001）

引言

近年来我国发展迅速，人们的生活水平得到了极大提升，而人们对于居住环境的要求也水涨船高。目前建筑技术日益成熟，建筑设计人员可以结合人们的实际需要进行建筑设计，但是传统的建筑设计大多都是通过人为主动改变居住环境来满足设计要求，这也会对环境造成影响，因此符合节能环保要求的被动式低能耗建筑设计得到了广泛地应用，在实现可持续发展的同时改善了人们的居住质量。

1　被动式超低能耗建筑设计技术简介

在传统的建筑设计理念之中，往往都是人为主动控制建筑内部的环境变化，使之符合人们的居住需要，例如空调、采暖等设备被广泛应用于建筑之中。这样虽然可以保障人们的居住质量，但是人为主控过程也会分割室内环境与室外环境，使得人们的居住环境被隔离于大环境之外，居住环境内缺乏与外界的交流，长此以往会对人体造成不良影响[1]。同时，人为改变居住环境需要消耗大量的能源，同时在这一过程中还会对周边环境造成影响并引起污染等一系列问题。除此之外，在传统建筑设计过程中使用的大多是传统建材，这些材料难以实现循环利用而且在设计时也没有优化建筑结构从而造成了材料的浪费，这些都不符合当前可持续发展的要求。

被动式超低能耗建筑设计技术是基于传统建筑设计技术结合节能环保理念诞生的新型建筑设计技术，其在满足了人们对于居住环境要求的同时还有效降低了建筑对于周边环境的破坏及原材料的浪费。较之于传统建区别于传统建筑设计技术主动改变居住环境的理念，被动式超低能耗建筑设计技术是将居住环境与外界环境视为一个整体，利用外界环境的自然能源满足室内居住的通风及采暖需要，这样不仅可以改善内部的居住环境还实现了低能耗的目的，同时也避免了对于周边环境的破坏。

2　被动式超低能耗建筑设计技术实际应用探讨

在进行被动式超低能耗建筑设计时首先需要对建筑的整体结构进行设计，这一过程便可以借鉴传统建筑设计的思路与经验，利用三维软件对建筑进行建模并对建筑结构进行优化，确保建筑的稳定性符合实际居住要求，同时利用传统建筑设计的数据库平台还可以同时结合消防、防水等系统的设计进行建筑结构设计的调整，使建筑设计更加贴近其日常使用状态[2]。同时建筑内部通风、采暖系统的设计也可以借鉴传统建筑设计方案的思路，将其使用的人工能源改变为自然能源，结合建筑周边环境实际让自然能源部分甚至完全取代人工能源，实现建筑的低能耗要求。

被动式超低能耗建筑设计技术的主要核心便是利用外界的自然能源取代传统建筑设计中的人工能源实现对于居住环境温度的调节，自发完成通风采暖的过程。在这一设计理念之中，居住环境不再被人为地从整体环境中割裂开来，实现了居住环境与外界环境的交流与融合，对于提升居住质量有着重要意义。但是由于缺乏人工调节的能力，因此被动式超低能耗建筑时需要考察建筑周边的气候环境条件。在被动式超低能耗建筑设计之前要对建筑周边的气候条件进行分析，目前的分析方法有图像分析及表格分析法，这两种分析方法大多都是对外部环境温度及气候条件加以分析。但是由于我国幅员辽阔，不同地区的气候类型也存在较大的差异，因此需要在分析之前建立完善的气候分析体系，对于不同地区的气候环境进行校正，让分析结果更贴近实际。而这就要求被动式超低能耗建筑设计人员在建筑设计能力的基础之上具备良好的气候分析能力，可以结合气候条件进行建筑设计。

但是上述的气候分析方法只能对外界环境条件加以分析，而且往往只重视温度条件的考察，因此不能真实反映建筑内的人体的舒适度，因此目前在分析时需要结合建筑外部结构及气候条件推算模拟建筑内部的居住环境，并以此为根据分析通风采暖工作需要。另外除了建筑自身结构对于内部环境条件的影响之外，居民的穿着习惯也会影响其实际体感温度，因此设计人员除了要考察当地的自然气候条件之外还需要深入了解当地的民俗及穿着习惯，并根据不同时节的穿着习惯对体感温度分析结果加以校正，让最终的通风采暖设计更加符合实际[3]。近年来，基于温度的被动式超低能耗建筑设计不能有效提升居住质量，这是因为温度只是影响居住质量的一个因素，湿度等条件会影响实际有效温度，因此目前通常结合温度、湿度及建筑结构进行建筑环境气候解析，得到准确的有效温度数据为后续的设计工作提供参考。

在对建筑内部的有效温度进行分析计算之后，被动式超低能耗建筑设计人员可以结合传统建筑设计思路进行通风及采暖系统的设计，但需要利用自然能源替换传统的人工能源。在进行建筑设计之前，要结合实际使用需求筛选设计重点，例如在全年高温的地区要注意通风性能的设计，而在夏热冬冷的地区则要注重其的保温能力，避免建筑内部与外界频繁的热交换。目前最常用的自然能源是太阳能，而太阳能的强度会随着时间及季节的变化出现波动，因此在机型呢人工能源替代时要结合季节特点计算太阳能的实际强度并对采暖系统进行优化。而随着建筑材料的不断升级，已经可以实现对于过量太阳能的存储及再利用，这样便可以实现对于太阳能的充分利用而且被动式超低能耗建筑也将具有一定的自主调节能力，降低其对于外界环境的依赖，使之可以提供更好的居住环境。但是在进行被动式超低能耗建筑设计时不能完全借鉴传统建筑设计的经验，这是因为被动式超低能耗建筑在设计时加强了内部居住环境与外界环境的联系，因此在设计时需要考虑这一因素并调整设计方案。另外由于被动式超低能耗建筑设计过程中过分重视内部居住环境与外界环境的联系，因此外界的污染问题极易影响内部的居住环境，并且影响人们的健康。针对这一问题，在进行被动式超低能耗建筑设计时，可以加装外部环境监控系统，并及时根据外部环境的变化调节内部居住环境与外界环境的联通程度，这样可以根据实际需要进行内部居住环境的调节，提升居住质量。

除了居住环境调节设计优化之外，被动式超低能耗建筑设计技术中还加强了对可再生材料的利用，这样不仅可以有效降低建筑工程的成本，还可以实现建筑材料的循环利用，让建筑工程更加符合可持续发展战略的要求[4]。但是在使用此类新材料时，要考虑其与传统建筑材料间的性能差异并在设计时进行调整，确保居住环境符合需要。

3　结束语

随着人们对于环境问题的日益重视，传统建筑设计中对于环境的破坏及建材浪费的问题愈发凸显，因此给予环保理念的被动式超低能耗建筑设计技术近年来得到了长足的发展。被动式超低能耗建筑设计技术摒弃了人工控制居住环境的思路，利用外部环境的自然能源实现了对居住环境的调节，同时利用可再生建筑材料让建筑工程施工更加符合可持续发展战略要求。

[1]周明磊.浅析被动式超低能耗建筑设计基础及具体运用[J].江西建材，2017（7）：24.

[2]张宇.浅析被动式超低能耗建筑设计及其应用[J].河南科技，2015（21）.[3]赵新洁.被动式超低能耗建筑设计基础与应用实践[J].门窗，2016（9）：49.

[4]霍媛，宋敬敬.被动式超低能耗建筑设计基础与应用研究[J].装饰装修天地，2017（3）.