被动式超低能耗建筑设计基础与应用分析

杨芳

【摘要】我们都致力于实现资源短缺、经济快速发展、减少碳排放、减少污染和保护环境等共同目标，为安全健康的生活方式创造有利环境。上世纪80年代以来，建设部提出了建筑节能三步，按照1981年标准，每一步节能30%，我国已完成节能建设三个阶段，部分城市实现节能75%。上世纪90年代，德国建造了世界上第一座被动建筑。由于每年采暖能耗较低，德国成为被动式建筑的发源地，所有电器的年耗电量均小于或等于15kw/s，可有效节约能源，提高建筑环境的舒适性和健康性。因此，世界上许多国家开始研究德国被动建筑的先进理论和实践，为指导国内被动超低成本建筑的发展，本文根据国家节能总政策，按照省节能标准，从外墙保温施工密封、热桥设计、窗施工、新风系统、新能源组合等方面，研究被动超低成本建筑技术在我国城市气候差异中的应用，导致气候特征的差异，不同地区建筑文化习惯，建筑节能标准的差异。南方地区考虑夏季保温和冬季采暖;由于北方气候寒冷，保温是施工的主要因素。通过对我国不同地区低能耗建筑的对比研究，找出其差异，分析了微型被动式能耗技术的特点，并将其应用于北方高速公路建设中。热桥设计为从围墙外墙、门窗、从建筑辅助传热系统到控制方案，希望本研究的结论能为我们对被动超低能耗建筑理论的研究提供补充，为今后的被动超低能耗建筑的研究与实践提供参考。

【关键词】超低能耗;围护结构;项目调研;被动式

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.

17.079

绪论：

随着经济的发展，社会的进步，能源需求量大，环境污染严重，人们从三大建筑功能出发，建筑的舒适性越来越成为社会发展对节约资源、协调人类需求与自然环境的发展，因此，建筑被动式超低能耗是节能产业最重要的研究方向之一，前景也很重要。物质文明时代的追求忽视了保护地球资源的必要性，恶化了环境，加剧了能源危机。在能源形势更加复杂的情况下，建筑能耗严重制约着国民经济的发展，建筑节能迫在眉睫。我们呼吁在未来的城市建设过程中减少使用可支配能源，更广泛地使用可再生和无污染资源，不要白白浪费它们。在我国城市化进程中，建筑业异军突起。建筑、拆迁等严重阻碍了以资源环境管理为基础的社会发展进程。因此，如何更好地与自然相处是当今人类面临的主要挑战之一。当我们不得不面对严峻的现实时，我们必须重新思考城市发展的理念，城市发展不仅是城市发展的基石，也是能源消费的主要来源，受到社会各界的关注。由于建筑节能效果明显，在节能过程中必须重视建筑节能。我国政府积极推进建筑节能事业，采取了一系列节能措施，城市民用建筑已成为我国节能的重点之一。目前，我国建筑热环境不好，特别是在冷暖地区，围岩保温性能较弱，采暖过程中能量损失严重;在寒冷地区，集中供热主要通过市政热水器进行，在寒冷的夏季，主要利用空调提供凉爽的环境，而在冬季则利用室内温暖的环境。在制冷和制热过程中，能耗越来越大，越来越普遍，能量损失也越来越频繁。降低冷暖建筑能耗是我国的节能工程之一。

一、城市被动式超低能耗建筑调研与解析

1.主要特征

被动式超低建筑电耗，采用优质保温材料粘贴在外墙和屋顶、地面等不透明的围栏区域;在透明防护设施中，采用低辐射、低辐射的双腔三重玻璃;由于封闭式建筑所需空气密度高，在采暖期内任何时候都不应打开通风门窗，为了保持室内空气的清洁，我们需要采用一种新的通风系统，室内废气中的热量可以回收，新鲜空气可以引入室内，减少能耗，使房间表面温度不低于3度，为人们提供舒适温暖的空间。目前，被动建筑不仅在住宅建筑中，还延伸到办公楼、学校、酒店等其他类型的公共建筑中。

2.被动式超低能耗房屋遵循的基本原则

（1）在冬季，所有不透明的墙砖都应保温，保温性能良好。保温是指夏季围栏的设计可以避免阳光的热辐射通过室外围栏，进入房间影响人们的满意度。（2）密封性好的窗框应具有良好的隔热性能，并应安装低玻璃e，并填充氩气或氪气，以防传热。对于大多数寒冷天气，这意味着U值为08w/（m）2K）或更小，g值约为50%（g）=总太阳透射率，太阳能比为室内。（3）高效的热风再生系统是保证室内空气品质和节能的关键。在非能动外壳中，至少75%的余热通过热交换器重新进入新鲜空气.（4）对于50帕斯卡压力（包括压力和减压）通过缝隙的建筑物的严密性，不受控制的渗漏应小于总居住面积6%的0%。（5）应仔细规划和实施热桥的所有侧面、角度、连接和通道，以避免热桥。图1所示。

3.调研内容

根据《民用建筑热工设计规范》（GB50176-93），寒冷地区包括辽宁省、吉林省、黑龙江省北部、中国东部、新疆北部和西藏北部。冬季，月平均氣温低于-10℃℃. 冬天，早晚温差大，雨水少，气候干燥，沙多，取暖占了一年的大部分时间。10月底至明年3月，施工主要考虑防寒防冻要求。

二、被动式超低能耗建筑设计的应用

1.自然能源利用设计

利用太阳能、地热能、雨水收集系统等自然能源如风能，是建筑模式的主要特点之一。目前，太阳能是目前应用最广泛的自然资源，具有零污染、可持续再生的自然特征。建筑顶部采用太阳能板，它能产生光电能，主要是在建筑物内部传输的太阳能和电能有效转换的基础上，满足降低建筑物的常规电费。图1显示了太阳能光伏系统。

2.保温系统的设计

（1）在建筑保温材料的选择中，必须从结构设计的需要出发，尽量选择材料，环保节能。在保温系统设计上，主要材料可用于无机保温液等新型保温材料、保温装饰集成板、纳米隔热屏、泡沫玻璃、EPS泡沫板等，科学合理地调整设计保温厚度。（2）在实际设计过程中，设计了被动超低能耗建筑，并对围墙设计进行了优化，应包括两个方面：一是散热设计;第二个绝缘设计。特别是保温设计受区域技术差异的影响，如南外墙保温设计，特别是竖向墙体绿化、无机保温、通风墙、干通风墙、被动蒸发水等。从保温结构的角度看，主要涉及北方冬季建筑的室内热损失，与其他混凝土或砖材料相比，苯瓦复合材料作为墙体材料在建筑设计中采用，含苯复合材料能最大限度地避免室内热损失。（3）屋顶绿色建筑理念、地板保温、传统聚苯乙烯板保温性能、泡沫玻璃等常用保温材料等，如不能满足环保节能标准，更广泛地推广屋顶通风隔热等屋面保温，通常如：水、屋顶种植;金属涂层，通风层;房子的红色屋顶。例如，通过种植土层厚度适当的屋面，可以节省屋面保温安装时间，屋顶绿化种植不仅提高了空气质量，减少了粉尘，减轻了热岛效应，还通过绿化系统进行改造设计，打造独特的屋顶花园，营造出非常丰富、层次分明、装饰性强的城市天空景观。此外，屋顶耕作还可以促进雨水的滞留，成为城市暴雨洪水的有效压力环节。在北方保温系统中，板式保温系统是非常重要的一部分。在材料的选用过程中，主要包括保温板和保温砂浆，与传统保温板相比，保温材料对薄石混凝土保护层的影响明显。

3.节能一体化设计

今后，节能措施的一体化设计将成为被动式能耗设计的主要趋势，在实施节能综合设计时，必须有效整合技术质量，避免“高性能”低质量。被动式超低功耗主动将节能集成引入建筑设计中，这不仅可以有效延长建筑的整体寿命，还可以促进城市建设的低碳生态。

4.无热桥的设计

在被动式超低功耗设计中，热桥的使用主要包括以下几个方面，在热桥和几何热桥中形成多个热流。在实际设计过程中，通过阳台主体结构与底板的有效分离，采用伸缩式阳台作为阳台板的支撑，并填充适量的保温材料，实现了桥梁保温的有效设计。

三、超低能耗技术在雁鸣湖服务区综合楼工程中的应用

1.建筑功能优化

本项目主要功能是在服务区内修建道路和单独单层建筑。一楼主要功能：大堂、咨询服务、旅客休息区;大型餐厅、私人房间、厨房、食品储藏室;超市、仓库、办公室;厕所和其他设施。二楼主要提供职工和乘客的休息室、双人间、四人间、洗衣房、男女更衣室等，功能标识清晰，目前线路合理，满足消防疏散要求。“驿站”为群众提供休息、就餐、加油等服务，为群众维护等服务，也为司机和乘客提供了更安全的环境。更舒适的休息场所，使汽车加油和保养速度比普通道路快，消除驾驶员和乘客面临的问题，提高道路使用者的安全舒适性。

2.技术特点

根据季节性冰冻湖气候特征和鄂清湖服务区的特点，以被动超低能耗建筑节能85%为主线进行关键技术研究，为研究结构优化保护设施和EPS模块保温材料的应用研究技术，将在保温系统建筑外修建高速公路季节性冻土区。目前我国尚无此类指标，可作为参考，需要大量的计算和现场热试验，才能在不良区域的公路服务区得到指标，进行独立现场热施工，经试验后获得标准的基本数据。

结论：

随着经济的发展和石油危机的加剧，建筑节能已引起世界各国的重视。本研究的目的是为我国被动式建筑理论的研究提供建议，为我国特殊的地理位置、西部和东部地区水平较低、生态多样性大、生态环境脆弱等实际建筑设计提供技术支持，经济条件有限，技术水平不足。我们必须在研究德国被动式建筑理论和技术的基础上，走符合民族特色的被动式建筑建设之路，在我们的传统建筑中找到动静的地方，生态建筑指导现代城市建设和建筑设计，努力建设一个无污染、节能、经济效益好的新型城市。根据寒区、寒区、寒区夏季被动式超低能耗建筑的研究成果，在分析寒区、寒区、寒区夏季被动式超低能耗的基础上，并根据国内外建筑节能立法的实际情况进行比较实践，寻找适合我国地域特点的被动式超低能耗建筑项目。

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