被动式节能策略在住宅建筑设计中的应用

王雪茹

摘 要：本文首先阐述了被动式住宅建筑的概念与特点，接着分析了被动式住宅建筑的发展优势，最后对被动式节能策略在住宅建筑设计中的应用进行了探讨。希望能够为相关人员提供有益的参考和借鉴。

关键词：被动式;节能策略;住宅建筑设计中;应用

引言

被动式超低能耗建筑符合绿色建筑以及节能环保的要求，实现了环境因素与建筑缺陷的有机结合，给人们提供了舒适的生活以及办公环境，同时对环境污染以及能源消耗也起到了改善作用。

1 被动式住宅建筑的概念与特点

被动式住宅简称被动屋，属于国际公认的全新节能工程理念，被动屋也叫做被动式超低能耗节能建筑，集舒适性高、低能耗经济性为一体的节能工程。被称作被动屋的主要原因在于，其不会主动从外部索取资源，更无传统含义上的空调与暖气，但其却能够让屋内常年维持恒温、恒湿、恒氧以及适光状态下。在正常情况下，仅靠人体与室内电器设施就可以维持室温25℃左右，减少冬季取暖和夏天制冷的能源耗损，被动住宅通过提升工程保温隔热性能，然后借助新风系统对冷热实现循环回收，得到热循环应用75%，工程节能93%的环保绿化效果。在对被动式住宅建筑进行设计创造的过程中，主要是通过采取相关的技术手段以及设备，将自然通风、自然阳光采集、自然太陽光辐射与室内的相关供热设备进行有效的系统连接，从而有效实现通过利用天热的相关资源实现对房屋建筑能源消耗的满足，从而在最终层面降低对能源的消耗，实现节能效果。

2 被动式住宅建筑的发展优势

2.1 耗能少

在被动式住宅建筑中，由于采用了很多的建筑优化技术，使得其能够充分利用自然条件下的很多能源，因此其最主要的特点就是整个建筑在人体活动的过程中耗能比较少，不会通过供能设备从外部获得能源。在对其进行设计的过程中，为了很好的实现对自然资源的利用，会采用高质量的外保温措施，并且与传统的建筑形式相比较而言，是没有热桥设计的，并且整体建筑的气密性也会更加的优良，因此就会有效减少对能源的消耗，为建设环境友好型国家奠定坚实基础。

2.2 舒适度比较高

虽然在被动式住宅建筑进行设计建造的过程中，充分考虑了对能源的消耗问题，但是在对其进行有效节能的时候，并没有放弃对建筑舒适度的优化改善，然而在采用高质量的外围护框架的设计实践下，使得整个住宅建筑类似穿了一件大大的羽绒服，使其在寒冷的冬天也能够保证市内的温度不低于20摄氏度，从而让消费者在寒冷的冬天更能感受到温暖;而在炎热的夏天，通过设套外围护框架也可以使得室内的温度不高于25摄氏度;更为重要的是由于整个建筑会采集自然的通风，因此通过屋内的相关风结构措施使得室内的空气随时都是充足的、清新的，从而有效保证室内空气的质量。

2.3 可持续性

自古以来，社会的发展均会不同程度的造成对能源的消耗，从而影响制约整个时代的发展和进步，因此为了让整个社会的发展更加的可持续就必要采取相应的解决措施对能源进行有效节减;而被动式住宅建筑通过自身的结构设计以及对天然资源的合理应用，在很大程度上减少对能源的消耗，因此就能够大幅度减少对非再生资源的利用，这就会使得建筑产业有效降低二氧化碳的排放量，最终对于维护大气的质量发挥显著的重要影响作用。

2.4 经济性

在对被动式住宅建筑进行实际施工建造的过程中，虽然要用到很多的高质量建筑材料、结构等达到节能的目的，无疑就会使得整个建筑的施工成本大幅度增高;但是从长远的角度来看，被动式住宅建筑的使用寿命会高于传统的建筑，并且被动式住宅建筑在使用的过程中不再投入大量的经营和维护成本，这是传统建筑所完全不具备的，因此，长期以往就会发现，被动式住宅建筑投入的经济性成本会显著低于传统的建筑。与此同时，随着社会科学技术的飞速发展，在未来几年被动式住宅建筑所使用的结构和材料生产制造工艺也会发生较大的变化，从而在一定程度上可以降低住宅建筑施工的成本，从而也能够提高该类型住宅建筑的经济性。

3 被动式节能策略在住宅建筑设计中的应用研究

3.1 建筑住宅的设计及布局

建筑住宅被动式的选址和住宅布局都对建筑能源的使用具有巨大的影响。首先在建筑选址时，应该尽量减少将建筑建设在气温过高或过低的地区，过高或过低的气温都将对建筑材料的使用产生巨大的耗费，从而大大降低了建筑资源的使用效率;同时也应该避免将建筑选址在风口地区，因在风口地区过大的风力会对建筑材料进行严重的破坏。建筑住宅被动式的选址布局时，就应该要充分考虑到日照、气温、地势高低对建筑资源的使用会产生巨大的影响。地势过高或过低，都会在自然灾害频发的时间内，对建筑设计产生较大的消极作用，影响建筑合理的使用情况;其次住宅建筑成行成列有规律的排列建设，将大大提高房屋接受日照的效率，增强人们居住的效果。例如在某住宅小区的建设过程中，小区选址位于高铁站西侧800m位置，项目选址地点十分开阔，周围无高大建筑物。通风效果、日照效果及视线都是较为理想的状态。建设项目由8栋26层高层住宅，12栋6层洋房，6栋3层叠拼，1栋9班幼儿园及地下车库组成，整个项目由剪力墙及框架结构体系组成，此住宅规划项目达到了较为理想的使用效果，建成后在通风效果、日照时间、景观环境等方面具有良好的体验效果。在该住宅小区的建设过程时，为了建设试点新型被动式超低能耗建筑，所以在建设过程中试点采用铝合金模板加固体系进行穿插施工，水平穿插或垂直穿插相结合的方式。项目全过程结合BIM施工技术（BIM技术是指通过建立虚拟的建筑项目三维模型，利用数字化技术，为这个虚拟的三维模型提供完整的、与实际情况一致的建筑项目数据库）。该住宅小区的施工重点主要考虑到以下几个方面：首先，被动式建筑对结构成型质量要求较高，本次项目施工方暂无成熟的施工经验，那么就应该要求施工方在施工前期进行专业学习，不断增强施工经验。其次，该项目为群体性工程，在短时间内合理调配各种资源完成工程施工任务是本工程施工中的重中之重，因此必须加强各施工小组内的关联性，提高他们的默契程度，保证此次施工任务的成功完成。本项目对于质量要求十分高，施工质量需要获得德国PHI认证。最后工程使用14台塔吊，同时作业，确保塔群作业的安全施工，需保证塔群作业时，塔吊之间及塔楼和楼座之间无碰撞，确保施工人员和施工设备都不受到损伤。

3.2 建筑通风系统的被动式节能设计

3.2.1 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，这两种方法的应用，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套完整的分析系統。

3.2.2 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：首先，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;其次，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;最后，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。

3.2.3 创建环境技术

开窗通风是我国居民最喜欢的调节温度方式，通过自然通风，获取人们在自然风环境下的最舒适体感，因而被动式超低能耗建筑在设计时也应该充分考虑到这一点。此外，当人们通过外界无法得到适宜的自然风时，被动式超低能耗建筑通过高效的新风系统能够在外界环境不适宜开窗通风的情况下，保持屋内的适宜温度。

结束语

近年来，随着人们生活质量与生活水平的提高，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，通过采用被动式节能建筑设计的形式，运用于建筑设计当中已经成为现代建筑行业重要的课题。

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