被动式超低能耗建筑设计与应用研究

2019-03-21韩静

工程建设与设计 2019年2期

韩静

（内蒙古铁道勘察设计院有限公司，呼和浩特010050）

1 被动式超低能耗建筑设计的重要意义

近年来，我国的房地产建筑行业进入了飞速发展阶段，对城市建设起到推动作用的同时也造成了大量的能源消耗。国家积极推行可持续发展战略，环境保护问题在各个层面引起了越来越多的重视，人们生活质量与生活水平的提高与实现节能减排环境保护工作具有密切的关联。人们不仅对居住的基本功能提出了需求，也对居住的舒适度有了更高的要求。因此，现代的建筑质量也在不断提高。传统的建筑理念模式以及设计方式，已经无法满足现代人的生活需求。因此，通过采用被动式超低能耗建筑设计的形式，运用于建筑设计当中已经成为现代建筑行业重要的课题[1]。

2 被动式超低能耗建筑的设计原则及技术简介

被动式超低能耗建筑的设计，与建筑物所处的地区经济条件、文化情况以及自然气候条件等有息息相关的联系。在设计当中，对可再生能源的充分应用可以实现环保的需求，因此，被动式超低能耗建筑，不仅能够确保建筑物的舒适性和实用性，同时还能促进经济效益的提升，实现节能环保。传统的建筑设计中，通过人工手段来对环境进行干预，包括暖气、空调的使用，以及其他设备的应用来调节建筑物的环境。虽然能够满足人们对环境舒适度的需求，但是会产生大量的能源消耗。被动式设计的原理则是通过对自然资源的充分利用，为建筑物提供通风来源以及供暖的能量。被动式超低能耗建筑技术通过将外界自然环境与居住环境视为一个整体，通过充分采用自然资源进行建筑无能耗需求的满足，既降低了能耗，又避免了对周边环境的整体性破坏，能够充分融合室内外的环境。例如，整体的最舒适的居住环境温度为18～26℃，在温度偏低时，可以通过利用室外的太阳能提升室内温度，而在温度偏高时，则可以通过加强通风等手段满足人们的身体舒适度需求[2]。

3 被动式超低能耗建筑概述

3.1 高标准的技术要求

要实现对被动式建筑的技术控制，主要有2套控制性指标：室内舒适度指标和能耗指标。该2项指标的实现对建筑材料的选用、建筑物的结构和设备技术都有着很高的要求。具体的技术和设备包括被动式建筑外窗、高效的外保温系统、能实现热能回收的新风装置以及无热桥设计和气密性的实现。

3.2 运行能耗低

被动式超低能耗建筑使用无热桥设计、高性能的外保温层应用和外围气密性良好的结构，使得它相比普通建筑物可以实现90%以上的节能。相对采用了一定技术的新型建筑物也能够实现75%以上的能耗节约。

3.3 舒适性体现

被动式超低能耗建筑物的设计初衷就是要实现房屋的保暖，这是一项重要的功能，通过保暖层的设计保持室内的温度恒定，在炎热的夏天，通过保暖层发挥效用实现屋内的凉爽，尤其值得称道的是建筑物在实现了人体适度体验的同时，又实现了节能减排，这是建筑设计行业中的一大重要突破。

4 被动式超低能耗建筑设计基础分析

4.1 气候环境分析

在对被动式超低能耗建筑的设计过程中，对建筑环境进行考察分析是重要的工作。通常建筑设计人员会通过很多的环境调查，对建筑环境进行分析，但是当前情况下使用的定量计算方法以及气候分析工具存在一定缺陷。例如，当前比较广泛被采用的图像影响分析法以及表格分析法，这2种方法的应用，受限于环境要求，而我国的地域广阔，环境差异十分明显。因此，在进行环境舒适度分析时，图像法和表格法无法清晰地体现出舒适度的差异，因此，需要建立1套完整的分析系统。

4.2 室外自然气候精细化表征方法

除了开展分析建筑环境工作之外，被动式超低能耗建筑设计的基础，还包含了通过准确的数字进行室内外环境气候特征分析。目前，我国已经基本形成了适合国内气象数据的描述方法，该方法的基本流程是：（1）通过过去30年气候数据的收集与整理，对所需气候要素的典型性进行提取；（2）对湿度、风速、日照及辐射数据的平均分析，通过CDF数据进行上述要素的处理；（3）对每月累计分布函数以及长期分布函数的计算，进行数据加权，选择月份，通过格式转换进行典型研究结果的输出。通过这种方式对室外自然气候进行特征表述，是实现超低能耗设计的基础。