被動式超低能耗建筑設(shè)計

1、被動式超低能耗建筑設(shè)計摘要：被動式超低能耗綠色建筑，起源于德國，是國際認(rèn)可的一種集高舒適度、 低能耗、經(jīng)濟(jì)性于一體的節(jié)能建筑技術(shù)。通過充分利用建筑自身設(shè)計及周邊物理 環(huán)境，以設(shè)計為手段，因地制宜，優(yōu)化材料配置及后期合理的運行管理等達(dá)到滿 足室內(nèi)舒適環(huán)境的目的，以達(dá)到建筑物自身節(jié)能環(huán)保的新理念。由于被動房具有 超低能耗、超微排放、超高舒適度的特點，對于解決我國建筑行業(yè)能耗高、碳排 放大及解決我國供暖能耗高等問題意義重大。關(guān)鍵詞：被動式超低能耗建筑；設(shè)計基礎(chǔ)；應(yīng)用解析；一、被動式超低能耗建筑工程在設(shè)計工作中的難點當(dāng)前來看，我國非常重視被動式超低能耗建筑的發(fā)展，其不僅僅可以改造建 筑圍護(hù)所占據(jù)的空間

2、，并且還能合理分配能源，不僅提高了能源供給效果，避免 了能源的浪費，減少了消耗總量。但是目前來看，我國在被動式超低能耗建筑的 設(shè)計工作中仍然有很多不完善之處有待于解決，其中的不足之處有以下幾點：1.1環(huán)境要素我國地域廣闊，在氣候上，雖然季風(fēng)氣候的特點十分明顯，但仍然有著較大 的區(qū)別，并且區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展目前也仍然不平衡。在建筑設(shè)計過程中，保暖和通風(fēng) 他條件都是非常重要的內(nèi)容，保證建筑具有足夠的通透性同時也應(yīng)該采用和機(jī)械 通風(fēng)的手段，這樣才能保證室內(nèi)外的空氣能夠正常流通。對于我國居民來說，最 主要的通風(fēng)方式就是開窗通風(fēng)了，夏季溫度較高，這種方式比較常見，但是在冬 季我國北方氣溫較低，所以想要開窗通風(fēng)

3、是非常困難的，如果通風(fēng)不良的話會在 很大程度上影響到人們的使用體驗。1.2氣候要素前文已經(jīng)總結(jié)到，我國南北和東西氣候差異很大，處于不同氣候區(qū)生活的人 們也往往會對居住環(huán)境提出不同的要求，這也會在不同程度上影響到建筑行業(yè)的 發(fā)展。所以我們不能在全國劃定一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行被動超低能耗建筑工程的 設(shè)計。例如我國北方地區(qū)溫度較低，具有較高的采暖需求，另一方面來看，我國 北方地區(qū)氣溫年較差較大，不僅需要考慮冬季的保溫和采暖，夏季的通風(fēng)也是非 常重要的一項內(nèi)容，所以在被動超低能耗建筑的設(shè)計工作中應(yīng)該做到因地制宜， 這樣才能讓這項設(shè)計內(nèi)容發(fā)揮應(yīng)有的作用。二、被動式超低能耗建筑設(shè)計基礎(chǔ)及應(yīng)用探究2.1環(huán)境氣

4、候分析能源與建筑之間有著十分緊密關(guān)聯(lián)。被動式超低能耗建筑設(shè)計過程中，需要 將氣候環(huán)境對建筑物所造成的影響進(jìn)行分析研究，這樣才能夠有效降低建筑物在 運行過程中的能耗。被動式超低能耗建筑設(shè)計前提條件為，正確認(rèn)識室內(nèi)氣候與 室外氣候之間的關(guān)聯(lián)。從現(xiàn)階段建筑設(shè)計情況來說，大多數(shù)設(shè)計人員都需要對環(huán) 境氣候知識十分了解，但是在實際設(shè)計過程中，由于受到計算手段和工具的影響， 環(huán)境氣候所起到的效果并不理想。目前，環(huán)境氣候分析方法主要可以分為兩種，分別為圖像影響分析方法、表 格分析方法。這兩種環(huán)境氣候分析方法是從多個角對人體舒適度進(jìn)行研究，但是 需要格外關(guān)注的是，我國國土面積廣泛，不同地區(qū)在氣候上存在顯著差異，

5、所以 被動式超低能耗建筑設(shè)計需要構(gòu)建與我國環(huán)境氣候特點相吻合的分析機(jī)制。環(huán)境氣候分析最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，就是對室內(nèi)環(huán)境氣候與室外環(huán)境氣候之間的 關(guān)聯(lián)正確認(rèn)知，但是被動式超低能耗建筑設(shè)計與主動式建筑設(shè)計相比較，被動式 超低能耗建筑設(shè)計在對室內(nèi)外氣候預(yù)判上還存在一定不足，需要按照室外氣候變 化特征進(jìn)行整調(diào)。2.2室外環(huán)境氣候精細(xì)化表征方法被動式超低能耗建筑設(shè)計在對室外氣候特點描述上，是以人體最佳舒適度與 建筑環(huán)境作為前提條件，我國在對室外氣候特征研究法與發(fā)達(dá)國家之間還存在差 異，建筑節(jié)能氣候數(shù)據(jù)研究還不夠完善。我國在2005年之前對室外氣候參數(shù)研 究上主要還停留在穩(wěn)態(tài)核算上面，對建筑精細(xì)化有關(guān)數(shù)據(jù)研究

6、數(shù)量較少，部分領(lǐng) 域還存在空白情況。在2005年之后，我國才逐漸將動態(tài)規(guī)范方法歸納在我國建 筑設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)上，并且應(yīng)用精細(xì)化數(shù)據(jù)對室外環(huán)境氣候精細(xì)化進(jìn)行分析，保證被動 式超低能耗建筑順利設(shè)計。我國研究人員在對被動式超低能耗建筑設(shè)計分析研究 過程中，是以我國典型氣候作為研究對象，按照氣候有關(guān)數(shù)據(jù)與熱環(huán)境要求，提 出針對性我國室外氣候表征方法，進(jìn)而對室外環(huán)境氣候表征分析。2.3、室內(nèi)微氣候與人體熱舒適室內(nèi)微氣候是由室內(nèi)空氣的溫度、濕度、風(fēng)速和周圍表面輻射溫度構(gòu)成的， 影響人體熱舒適的小氣候環(huán)境。環(huán)境的舒適與否由室內(nèi)微氣候與人體表面的換熱 平衡所決定，當(dāng)由建筑創(chuàng)造的室內(nèi)微氣候越接近人體熱舒適需求時，建筑

7、就越舒 適，同時也最節(jié)能。然而，大樣本量實地測試結(jié)果表明：建成環(huán)境的實際熱舒適 溫度比標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定的恒定溫度值要寬廣得多；當(dāng)人體處于舒適臨界區(qū)時，人體對自 然變化的“動態(tài)”環(huán)境的接受度明顯高于主動式控制環(huán)境。20世紀(jì)70年代末期，以Humphrey為代表的國際學(xué)者提出了新的熱適應(yīng)理 論，認(rèn)為人體對環(huán)境的變化具有主動的適應(yīng)能力，并且通過行為、心理和生理 等各種調(diào)節(jié)方式對變化的環(huán)境產(chǎn)生熱適應(yīng)，使人體實際的熱舒適范圍比現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn) 的預(yù)測結(jié)果寬廣。隨后對大量現(xiàn)場測試結(jié)果的統(tǒng)計分析，發(fā)現(xiàn)了室內(nèi)舒適溫度隨 室外平均溫度變化的適應(yīng)關(guān)系模型，奠定了 熱適應(yīng)理論的基礎(chǔ)。從而將建筑熱 環(huán)境設(shè)計從穩(wěn)定、均勻、控制、耗能的

8、不可持續(xù)的空調(diào)設(shè)計方向，引向建筑 應(yīng)尊重人體對適度變化環(huán)境的基本需求的“自然通風(fēng)設(shè)計方向，進(jìn)一步從熱舒 適理論層面，支持了被動式超低能耗建筑設(shè)計理論。這種同時考慮建筑的調(diào)節(jié)性 能和人的主動適應(yīng)能力的設(shè)計理念為建筑熱環(huán)境和空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計帶來革命性的變 革，改變了基于機(jī)械調(diào)節(jié)的恒溫環(huán)境的設(shè)計思維，促進(jìn)了建筑的可持續(xù)發(fā)展。2.4被動式氣候分區(qū)被動式技術(shù)的選用首先取決于室外的氣候條件。為了明確特定地區(qū)是否適于 采用被動式技術(shù)以及采用何種技術(shù)，需要對氣候的共性與差異進(jìn)行科學(xué)區(qū)劃研究、 被動式采暖與降溫區(qū)劃。氣候區(qū)劃的重點是區(qū)劃指標(biāo)的選取，而對于不同的被動 式技術(shù)，其室外氣候的影響因素不同，涉及的建筑設(shè)計參

9、數(shù)也不同。對于太陽能 采暖來說，影響太陽能利用率的主要氣候因素為室外空氣溫度和建筑的實際輻射 得熱量。過低的室外空氣溫度亦或是不充足的太陽輻射量均會導(dǎo)致偏低的太陽能 利用率。對于夏季蓄熱通風(fēng)技術(shù)，除建筑的蓄熱性外，其降溫效率還取決于夜間 室外空氣是否足夠清涼，以及是否有足夠的風(fēng)量與建筑蓄熱材料進(jìn)行充分的熱交 換。對于被動式太陽能采暖區(qū)劃，選取了最冷月平均溫度和綜合輻射百分比分別 作為一級和二級區(qū)劃指標(biāo)。依據(jù)最冷月平均溫度把全國分為IVI6個一級分區(qū)。 綜合輻射百分比是指南向垂直面日總輻射量大于實際建筑模型南向垂直面所需的 日總輻射量的天數(shù)與該月天數(shù)的比值。該指標(biāo)能同時反映室外氣候和建筑性能的 綜合影響，根據(jù)此指標(biāo)將我國在6個分區(qū)的基礎(chǔ)上細(xì)分為二級分區(qū)。對我國被動式太陽能采暖設(shè)計具有直接的指導(dǎo)意義。結(jié)論社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的速度很快，要想保證人類居住環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，那么就需 要不斷的提升人們居住環(huán)境的質(zhì)量，實現(xiàn)建筑的節(jié)能減排。被動式超低能耗建筑 設(shè)計為實現(xiàn)此內(nèi)容提供了重要的保障，相關(guān)的技術(shù)人員對于設(shè)計基礎(chǔ)還需要不斷 地加強(qiáng)研究力度，使得我國建筑行業(yè)能夠逐漸發(fā)展到一個新的高度。參考文獻(xiàn)孫璐楠，李昊翼，何立鵬.被動式超低能耗綠色建筑的空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計分析J. 建筑技術(shù)開發(fā)，2016，02：