被动式节能在建筑设计中的运用

高同同 赵守红 张泽宇 济南中建建筑设计院有限公司

1 前言

在新形势经济发展背景下，能源和资源紧缺问题越来越明显。不可再生能源和资源的过度开采，并且全部都是以经济利益最大化，并未考虑其他方面的因素，所以导致能利用的能源和资源越来越稀缺，而建筑却是呈现出与日俱增的模式，使得社会发展和资源紧缺的冲突越来越严重。

在建筑行业中，因施工技术和管理维护缺乏科学性，造成很多的资源和能源被损耗，继而并未得到全面性的应用，降低了建筑工程企业的经济效益，而资源无论是被闲置还是未得到合理化的应用，都极易造成环境污染，破坏生态环境原有的平衡。基于此，把节能技术合理地应用到建筑设计中，有利于提高建筑工程建设对资源和资源的利用率，进而减少其对环境污染程度。

2 被动式节能的概念和作用

2.1 目前建筑的消耗现状

伴随着我国经济的迅速发展，社会大众对建筑的安全性和稳定性，以及其他方面的要求越来越高，但是这样必然会消耗更多的资源和能源。在21 世纪，全球建筑能源和资源的消耗已经超过30%，致使资源和能源处于严重的稀缺状态。基于此，节能资源和能源意识逐渐形成，当前社会大众越来越关注建筑节能损耗的问题。

根据我国相关部门统计，我国建筑使用面积已经超过55亿平方米，电能的消耗已经超过2700亿度，煤的消耗已经超过2440t。因此，在展开建筑设计过程中，需要根据时代的发展需求，将节能策略合理地应用到建筑建设中，以减少对能源和资源的损耗。

2.2 被动式节能的作用

在建筑设计行业中，将被动式节能合理的应用到其中，可以达到节能的目的。被动式节能是非常重要且有效的节能策略，其主要通过在建筑设计过程中，无需对资源和能源产生任何消耗实现提供舒适的居住环境，而是通过合理的规划设计将仅有的各项资源实行优化，创建出美好的生活环境，降低对各项资源和能源的损耗，继而实现节能的目标。

在建筑工程实际推行过程中，建筑能够高效的优化地形条件和气候条件，将外界环境有效的融合到建筑设计中，结合建筑的外形和空间展开合理规划和设计，确保建筑设计通风、采光、绿化等诸多方面能够达到最佳效果，降低对资源和能源的消耗程度，提高节能水平。

2.3 被动式节能的意义

被动式节能的主要价值体现在以下两个方面：①以建筑的节能作为出发点，被动式节能是前提，通过节能技术提高建筑物的节能效果，并采取有效的手段应用于建筑建设中，使建筑无需更多的能源投入，就能够使资源的消耗得到降低，从而充分地体现出节能价值。②以建筑的使用者作为切入点，被动式节能在建筑设计中，通过对建筑通风、采光、遮掩等科学的设计，全面考量建筑使用者的客观需求，以满足建筑使用者的需求，被动式节能应用到建筑设计具有非常重要的意义。

3 被动式节能技术的各项要素

3.1 朝向

但是从表面上，难以看出被动式节能建筑与常规建筑有何不同，而比较突出的特征是，能够减少对资源和能源的消耗，被动式节能的建筑在设计期间，通常会尽量减少外墙面积，所以建筑朝向则变得极为重要，这将与太阳能是否得到充分地利用有着紧密性的联系[1]。通常情况下，东西朝向的开窗的频率相对低，若是想要大面积开窗，则必然要有自然人或者是人工遮阳设施（树木、百叶、遮阳棚）。

3.2 低水耗

水源消耗要想得到减少，通常可以将雨水实行收集，然后将其应用于冲刷厕所，或者是冲洗花园，又或者是应用于其他。水通过屋顶太阳能加热器被加热，若是热水需求相对较大，则会补充天然气加热[2]。在这方面的消耗量，传统建筑物一年所需要的天然气是1600L～2600L，而被动式建筑往往只需要160L～260L即可。

3.3 墙体密封性强

与普通建筑物相比，被动式节能建筑无需暖气设备。而建筑物室内温度要想得到很好地保持，则需要依靠优质化的保温层和建筑物的密封性，尽最大限度避开热桥。同时，要想建筑物得到高效保温效果，则有必要对门窗实行相应的保温隔热处理。

3.4 通风性好

因建筑物的密封性强，所以被动式节能建筑物的通风显然变得非常重要，以有效规避霉变现象[3]。然而，通风会损耗很多的能量，所以出现全新的通风设备。新鲜空气被吸入首先会进入建筑物的主卧和起居等空间，污浊空气则会从卫生间和厨房进行有效排除。同时，通过热循环交换器的有效的应用，促使新风被旧风加热，继而使通风热损失得到有效的降低。

4 被动式节能在建筑设计中的应用

4.1 建筑物自然通风方面的设计

在建筑设计过程中，自然通风方面的设计是最为核心的部分，自然通风能够使建筑物内的空气质量得到保证，促使室内的空气更加清新。在建筑设计中自然通风节能效果非常好，尤其是在冬冷夏热的地区，自然通风节能社会价值更加突出。

为充分展现自然通风所具有的设计成效果，在建筑设计过程中，需要全面考虑建筑的外形、结构、空间、外界环境等相关因素，使得设计的效果更具有可靠性。因此，设计人员在展开建筑设计时，需要对以下几点问题加以关注。

①自然通风在设计期间要充分结合建筑空间展开，要对建筑的结构有深入性的了解，从而使设计效果得到本质上的提高[4]。

②在建筑设计过程中，要与建筑物的构造相结合。建筑构造通常会对门窗设计有相应的影响，所以要展开合理化的设计，减少不同因素的干扰。

③在建筑设计阶段，要与建筑周边景观相结合展开通风设计，景观设计主要是可以对建筑的自然通风设计有参照的作用，进而提高建筑自然通风的效果。

4.2 建筑物自然采光方面的设计

建筑物自然采光方面的设计，需要设计人员对各项因素实行综合性的考虑，以使其符合建筑节能的要求，全面了解太阳所照射的角度，以便提高自然光度得均匀，减少眩光或者是强烈照明方面的影响，对使用者的生活质量造成影响。要想自然采光的设计效果得到显著性的提高，设计人员通常需要做好以下几点工作。

①在建筑物设计过程中天窗采光是自然采光中最为主要的方式，很多建筑都会采用天窗采光，在建筑设计中适量地增加天窗，有利于提高采光的效率[5]。

②自然采光设计需要与空间结构相结合，科学的空间建筑物和相应的结构会增强采光效果，在建筑物建设过程中，中庭采光设计和下沉式空间设计都是比较常见的方式。

4.3 建筑物遮阳方面的设计

在建筑设计过程中，遮阳方面必须实行优化[6]。在遮阳设计方面，要结合构件、玻璃、绿化的材料实行设计，这样有利于提高建筑物的舒适度。为充分展现自然遮阳的设计效果，在建筑设计期间，设计人员有必要做好以下几点措施。

①形体自遮阳类型，这样可以全面利用建筑结构展开遮阳，且在设计过程中做好优化调整设计。

②构建遮阳类型，建筑表面通过对遮阳百叶的有效处理。此种类型遮阳类型是比较常见的类型。

③绿化遮阳，现阶段绿化水平的逐步提高，所以绿化遮阳设计得到普遍性的应用。

4.4 建筑物空调通风和供热系统设计

①在建筑工程施工以前，相关技术人员要根据具体温度情况，明确室内的通风量。通常采取的措施是手动的方式，对空调系统中的有关方面实行合理化的调节[7]。

②为达到良好的节能效果，在系统安装施工期间，需要降低设备运行阶段对能源的消耗。总体上而言，通过会采用水压试验法对空调系统的管路实行测试，然后对吹扫技术加以应用彻底的清洁空调系统。当水压试验和吹扫工作完成以后，要应用水洗方式对空调系统的除污装置也做好清理。同时，添加适量润滑油检验水泵叶轮的运行性能情况，在空调系统管路测试运行完成以后，要应用软化水补水管将水注入系统管道中，同时还能够从冷冻机机房集分水器排污管实行临时注水。

③新风量通常会对空调通风和供热系统节能运行有相应的影响。虽然空调系统相对较为封闭，但是通过新风量可以对室内空气起到净化作用。对新风量展开必要的测试和调整时，要确保空调设备系统得到稳定性运行，并且要及时检验水系统、风系统、排烟系统等，以便实现很好的节能效果。

4.5 其他外墙和屋顶的被动节能设计

外墙的被动式节能主要的原理是夏季隔热和冬季保温。通常所采取的方法有以下几点：①覆土的建筑形式，采用土壤来对包裹墙壁以达到保温隔热的效果。这种方式需要注意的问题是，完善墙面的防水工作。②植物隔热方式，若是采用攀爬或者是缠绕类的植物对外墙面实行覆盖[8]。植物最好是选取落叶类，这样不但能够在夏季达到遮阳的效果，而且还可以在冬季让墙面吸收相应的热能。同时，通过选取深色墙面以强化对热能的吸收效果。另外，还可以采用百叶或者是折板来替代植被，以手动控制的方式达到遮阳和墙体吸收热量的不同效果转换。

5 结束语

综上所述，要想建筑节能效果得到明显的提高，则需要将节能意识贯穿于建筑全过程设计中。而目前建筑工程行业对能源和资源消耗居高不下，社会大众对其的低碳经济发展越来越重视。因此，在这样的前提条件下，被动式节能在建筑设计中得到极为广泛性的应用。在建筑设计中通过对被动式节能和各项能源的有效利用，除了能够降低建筑对能源和资源的消耗以外，还可以确保建筑行业发展和生态环境保护得到同步发展，最终实现建筑行业低碳经济发展的模式，继而促进建筑行业得到长足性的发展，提高国民经济的快速发展。