被动式超低能耗建筑设计基础与应用

2018-12-07冀学良内蒙古北方时代设计研究院股份有限公司

新商务周刊 2018年2期

文/冀学良，内蒙古北方时代设计研究院股份有限公司

1 被动式超低能耗建筑设计基础

1.1 建筑选址

建筑的选址应尽可能保障自然资源的有效利用，相较于高层对阳光的吸收，地下室所耗费的电能与热能更多，从这以简单的例子可以看出，建筑的选址应保障阳光的照射，同时减少大风的侵袭，建筑的选址要远离山根，一些建筑以“依山傍水”为噱头售卖，实际上也存在着较大的弊端，不适宜选择在山谷、洼地及凹地等处,因为冬季冷气流易在凹地里形成对建筑物的“霜洞”效应, 位于凹地的底层或半地下建筑为保持所需的室内温度所消耗的能量, 就会相应地增加。

1.2 建筑布局

住宅群的形状和道路的不同走向对风向和风速有明显的影响,住宅群和道路之间多为速度较小、方向竖直的管状气流,很难穿越建筑物, 所以必须考虑建筑群体的形状与体量的组合和布局, 适当布置建筑物, 做到不同体量、不同角度、不同间距、不同道路走向的建筑物合理组合, 充分利用自然通风和日照。冬季降低冷风风速避免冷风渗透, 减少建筑物和场地表面热损失, 节省能耗; 夏季可以组织良好的通风, 在建筑物之间及建筑内部形成良好过堂风, 达到自然通风和降温。从建筑群的平面布局来说, 宜采用错列式、斜列式及自由式等形式, 而不宜采用不利于自然通风的周边式和并列式布局。从竖向布局来说, 宜将较低的建筑布置在夏季风的迎风面的前端, 这样有利于季风的渗透。

1.3 建筑朝向

在购置商品或者居住用房时，建筑的朝向往往是购房者较为关注的问题，实际上建筑的朝向除了简单的光照条件外，还可以利用自身的朝向优势减少能源的损耗，不仅要考虑日照的强度，同时还有保障建筑的环境能够实现良好的自然通风，这样能够避免后期的人工供热与风力造化的二次能源浪费，尽肯能的秉持天然资源循环利用的原则，减少后期的能源补充，所谓的“南北通透、坐北朝南”不是没有道理，应根据当地的风向常规走势，以风力的自然形成条件作为房屋的建筑结构，也就是说坐北朝南不一定适用于所有的地区，应以宏观的角度进行吸收阳光日照或者风力贯穿的角度测量，但究其根本，建筑的朝向设计都需要根据以下几点自由发挥：根据天气的影响，冬季较为干燥寒冷，那么就要保障冬季的暖阳能够照射到室内且普照的面积越大越好，而到了炎热的夏季，就要反面的减少室内的阳光照射强度，并非夏季阳光的投入不好，而是要在阳光的射入下保障光线的柔和度，夏季的通风状态需要优于冬季，日照与风力是朝向的两大把控因素，应具体根据阳光的照射角度与风力的方向等问题进行细致的统筹，以明确的数据分析保障朝向的设计科学性。

2 被动式超低能耗建筑应用

2.1 玻璃幕墙的应用

玻璃有着通透、轻质、美观等优点，在商场建筑外围护结构中有着比较广泛的应用，尤其是在商场临街的主要立而上，玻璃幕墙的使用更为频繁，因此，玻璃幕墙是商场建筑外墙的重要组成部分，对玻璃幕墙应当进行节能设计，使其满足商场建筑外围护结构的隔热保温要求。玻璃幕墙的热工性能受许多因素的影响，其中影响最大的指标就是传热系数和遮阳系数。一般来说，传热系数受构造和材料厚度的控制，遮阳系数则受玻璃材料本身特性和遮阳设施的控制。

2.2 总平面布局的合理安排

建筑是其周围环境的有机组成部分，建筑物的总体布局反映了建筑与周围环境的对应关系，它对建筑的节能潜力亦具有重要影响。商场建筑在与基地条件相协调的过程中，应充分尊重微气候环境，通过合理的平面布局达到有利于建筑的整体节能效果。

2.3 建筑物出入口的规划

在诸如商场建筑等公共人群集中的场所里，其出入口的使用频率极大。调查中发现，许多商场的底层出入口是直接向着外界敞开的，甚至在炎热天气商场出入口也是直接开向室外，较少采取相应的保温和隔热措施，导致建筑内部的冷气源源不断地流向室外。显然，商场出入口部位己经成为围护结构上与外界进行热交换的薄弱环节，这是由于设计中对出入口热控制的忽视，而造成了商场建筑夏季制冷能耗的浪费。

2.4 屋面的设计

建筑屋面和外墙是建筑与周围环境进行能量交换的媒介体，它具有通风隔热、遮阳蔽雨等明确的庇护功能，也是体现建筑形象艺术特征的重要部分。建筑屋面和外墙将室内空间从外部空间中分隔出来，将对人类居住环境不利的恶劣自然因素“阻隔”在建筑外面，庇护人的居住空间；同时，作为建筑物内外不同空间的中介物，还肩负着“传递”自然资源的任务，例如自然风、自然光等气候资源的功能。被动式设计方法既是强调利用屋面和外墙的传递能量的功能，充分利用自然界的有用资源，而将不利因素阻隔在建筑外面，在“用”与“防”之间达到平衡。