关于寒冷地区学校建筑被动式节能设计的探析

2018-02-14吴岳

建材与装饰 2018年3期

吴岳

（天津华汇工程建筑设计有限公司天津 300000）

被动式节能建筑主要是通过对建筑的规划布局、单体设计、色彩选择、形体结构等进行合理规划设计，充分利用建筑周围的自然资源，为居住者提供舒适环境的一种建筑。

1 被动式节能建筑的主要特征

①被动式节能建筑基于特定的自然环境和地理环境，其将建筑本身看作一种动态因素，需要充分考虑其与周边环境的融合和反应。②被动式节能建筑的终极目标是“低能耗、零能耗、负能耗”，设计者希望通过利用被动式节能技术降低周围环境对自身的影响，甚至在一定程度上能够充分利用周围的环境实现自身能耗的弥补。③被动式节能建筑的建材和能耗大多采用可再生资源，既能实现生态的可持续发展，也能节约成本，避免过度装饰和经济上的浪费。

2 被动式节能建筑的主要作用

①减少能耗的作用。建筑工程建设需要消耗大量的水泥、砖、混泥土等建筑材料，建筑使用过程中的暖气、空调、冰箱、电视等还需要消耗大量能源。被动式节能建筑设计理念的出现，改变了传统建筑设计模式，因地制宜，结合建筑当地气候环境，充分利用太阳能、地热能等可再生资源，趋利避害，减少化石能源的使用。②提高环境效益的作用。被动式节能建筑通过科学设计，采用环保材料，充分利用自然环境优势，能有效改善建筑内部温度、湿度、采光、空气循环等微环境，能提高建筑的舒适性，具有提高生活品质、降低疾病概率的作用。此外，还能最大限度地减少对化石能源的使用，减少有害气体、烟尘的排放，改善空气的质量，从而实现建筑低碳化。

3 寒冷地区学校建筑被动式节能设计要点的分析

3.1 科学选址及合理布局要点分析

①科学选址。寒冷地区学校建筑选址需要充分考虑建筑与周边环境的关系。建筑风环境是影响室内人体舒适性的主要因素之一，同时与建筑节能降耗直接相关。学校西北方向最好能有天然的山坡或者茂盛林木作为抵风御寒的屏障，东南方向最好能有天然水体或者人工水体，不仅可以保障校园内空气的湿润，同时也能避免校园温度的骤降，有利于为学生营造舒适的校园环境；②合理布局教学楼、宿舍、办公楼等建筑，因为只有适当的间距才能保证所有建筑都获得太阳辐射，增加室内的温度；③寒冷地区的学校建筑要确定合理的朝向，相关研究资料已表明，寒冷地区建筑的最佳方位是正南东西偏向10°以内，为了获得足够的光照，建筑物也要尽量选择平坦、无遮挡物的向阳基地；④在学校的走道两侧开设高窗，实现空气的流动，促进校舍内的自然通风。

3.2 严格学校建筑的体型设计及功能应用

寒冷地区的学校建筑形态将会直接影响到校舍的性能。①校舍的体形系数要尽量减少，这样才能降低热量的损失，保持室内的温度。②开窗的位置和面积要进行严格控制，由于受气候的影响，寒冷地区的冷空气主要来自于西北和东北方向，因此在控制整体开窗面积的前提下，尽可能将南向开窗面积扩大，减少东、北、西三向的开窗面积。③学校屋顶建筑上，要形态规整，减少北侧屋顶面积，增加南侧屋顶面积，保证校舍能获的足够的太阳辐射热能。

3.3 强化学校建筑的围护结构设计要点分析

①屋顶节能设计。将被动式节能技术应用于寒冷地区的就要在设计和构造过程中充分利用周围的自然资源，实现用与防的平衡。在校舍屋顶建筑上，要注重其保温性能，并考虑到防止内部结露和屋顶承重等因素。②墙体节能设计。寒冷地区学校的墙体设计既要注重保温性，也要注重保密性。用于墙体的所有材料都必须具有良好的保温性能，如苯板、金属夹芯板、聚碳酸酝及酚醛等。针对校舍本身的缝隙，则需要做好特殊部位加强处理，避免热桥的出现。③幕墙节能设计。幕墙是现代学校建筑中重要性组成的部分，也是热量散失非常大的部分，将被动式节能技术引入校舍幕墙设计和施工当中，就要控制幕墙的遮阳系数和传热系数，尽量采用多层幕墙以实现对幕墙热量散失的有效控制。④门窗节能设计。校舍的门窗是室内与室外进行直接热量交换的关键部位，如果采取的门窗设计方案不正确或者材料保暖性能不足，则会导致室内热量源源不断地流向室外，造成热量的损耗。