被动式超低能耗建筑设计分析

(中航长沙设计研究院有限公司 湖南 长沙 410000)

被动式超低能耗建筑设计分析

蔡颖煌

(中航长沙设计研究院有限公司湖南长沙410000)

被动式超低能耗建筑是一种基于绿色建筑基础上的新型建筑工程，被动式超低能耗建筑充分应用建筑节能技术，有利于提升建筑工程绿色节能性能。本文首先介绍了被动式超低能耗建筑的应用优势，然后对被动式超低能耗建筑设计原则以及具体的设计方法进行详细探究，以期促进被动式超低能耗建筑的推广。

被动式建筑；低能耗；设计

一、引言

随着社会的发展和经济水平的提高，人们对于居住环境的要求也越来越高，也更加关注居住区域的生态环境。因此，建筑设计在满足人们所需的生态环境要求时，也应该满足建筑的生态建设、节能减排以及地域发展等条件，实现人与环境的和谐共处和可续持发展，因此，对被动式超低能耗建筑设计进行详细探究迫在眉睫。

二、被动式超低能耗建筑应用优势

(一)高舒适度。高保温隔热、高气密性的围护结构，传热系数在2.0W/m2K以下的外窗，良好的遮阳设施以及带高效热湿回收功能的新风机组，能保障被动房在冬季室内气温在20℃以上，辐射温度不均衡性在4K以下；夏季室内气温在22℃～25℃，自然通风情况下的超温频率在10%以内。由于被动房一定要配备高质量的新风系统，因而能更有效的隔绝外界的空气污染，得到良好维护的新风系统比自然通风能更好的保证室内空气质量；另外由于被动房高质量的围护结构，其隔绝外界噪音的能力不言而喻。

(二)长期经济效益。长期效益如下：(1)以不高的经济投入建成高质量、高品质的建筑；(2)被动房对能源的依赖性小，可以降低对暖通空调设备的投入。例如可以节约住宅小区的市政供暖接入费，空调系统的制冷制热量大幅下降从而在设备选型时可以选择更小型、更经济的设备；(3)以至多15～20年为投资回报期，初期增加的投资额将被建筑运行期间节约的能源价值所超越。

三、被动式超低能耗建筑设计原则

被动式超低能耗建筑的设计建造基本原则就是“被动优先、主动优化”，在整个建筑的规划设计全过程中，都贯穿降低能耗的目标。被动式超低能耗建筑在设计上主要是采用一体化和性能化设计原则，以不同的气候和地理环境作为设计基础，在不同的气候区，在满足建筑的美学、使用要求、建造成本等前提下，根据不同的气候条件、自然资源、社会生活习惯等，对建筑进行适应性的设计，最终达到降低建筑对环境和能源设备的依赖，实现建筑能耗降低、可靠性提高。

四、被动式超低能耗建筑设计要点分析

被动式超低能耗建筑，其主要是以低碳、环保、舒适、健康、可持续发展作为设计建造理念来进行开发建设，进而打造出高舒适度、低能耗的建筑，其主要设计要点体现在以下几个方面：

(一)保持建筑工程舒适性。无论建筑工程的降低能耗能力高低，从根本上讲，它依然是为人类生活服务的，如果不能为生活提供基本服务，或者服务效果较之于普通建筑有明显的劣势，那么从实用性的角度上看，它的应用价值就会大大降低，从而不利于推广和技术发展。现如今，被动式超低能耗建筑普遍具备和普通建筑接近的活动条件，部分被动式建筑，比如德国的新型被动式建筑，其生活条件甚至优于普通建筑，这是被动式建筑存在的基本要求之一。结合我国实际情况，众所周知，我国长江以南地区是没有供暖设备的，此举是基于长江以南较好的气候条件和节省能源的目的，但在冬季，部分较为恶劣的天气条件下，传统房屋建筑的保暖能力一般是不足以保持较舒适的室内温度的，在这种情况下，被动式超低能耗建筑就有了存在和发展的空间，基于被动式超低能耗建筑维持适宜人类生活的室内温度是通过收集太阳能、家电热量等手段，十分适合应用于我国长江以南地区人民的生活中。

(二)降低建筑能耗。降低能耗是被动式超低能耗建筑的基本特点和一贯追求，在现有技术水平的条件下，一般的被动式超低能耗建筑，能耗只相当于传统房屋的不到50%，而英国和德国的新型被动式建筑，其能耗甚至可以达到降低80～90%的水平，虽然这些较为高端和新颖的技术目前还没有广泛推广，但可以预见的是，进一步降低能耗是建筑的未来发展趋势和设计的核心理念之一。

(三)坚持因地制宜。被动式超低能耗建筑是一类建筑的总称，一般情况下是可以适用于世界各地的，无论寒冷地区还是温暖地区，由于其维持温度的原理是不变的，基本建筑方式也通常是有一致性的。它可以根据具体应用地点的不同，进行各种调整。这种不同主要是针对当地气候，尤其是温度环境而言。依据当地的气候条件，房屋的建筑结构材料的用量会有些差异。在寒冷地区关心的是墙体厚度，保温层厚度。而在炎热地区更关心的是制冷方法，包括遮阳、通风以及保证在夏天的降温，总的来说，任何被动式超低能耗建筑的设计和建设都要依据当地的气候条件进行合理的调整。

(四)充分利用自然资源

(1)被动式超低能耗建筑强调多利用太阳光、风力、地形、植被等场地自然条件，通过优化规划和设计，实现建筑在非机械、不耗能和少耗能条件下，满足建筑供暖、降温和采光需要。(2)有效利用地源热泵。土壤源是最清洁、最生态的能源之一，有效利用地球表面浅层的地热能源资源来对建筑进行供热、制冷，在冬季取用地热能量为建筑供暖，夏季利用新技术换区地下低温冷源，也能够有效降低建筑能耗。

(五)依赖技术创建适宜环境

在气候变化较大的区域，被动式超低能耗建筑的结构可以使居住环境达到一个稳定的标准，对于室内的温度调节十分明显，能使室内保持一个适宜居住的温度。但是，当外界的气候不能满足通过自然风营造适宜居住环境时，还是需要安装设计空调和供暖等设施，保证居住环境的适宜。被动式超低能耗建筑系统的通风系统应当满足在外界环境适宜以及不适宜时，都能使得室内环境稳定，并且提供较为充分的空气流通。

(六)控制建筑成本。需要明确的是，被动式超低能耗建筑不是技术与材料的堆砌，而是可以做到在不降低舒适性的情况下降低能耗，在生活中达到真正的普及，因此，建筑成本不能过高，应该处于接近或者略高于于普通房屋造价的水平。对此，被动式超低能耗建筑的建造，要充分考虑当地的环境、尽量利用当地的资源。在不同地区，对建筑成本进行分析，计算投入与每年可节省的资源费用，如果差额较大，那么可以推广和使用，如果差额较小，就要慎重斟酌了。

五、结语

综上所述，在被动式超低能耗建筑工程设计过程中，应该注意充分结合区域气候环境等实际情况，大力开发可再生能源，同时还应该综合考虑技术条件、区域发展条件、工程建设成本等因素，对建筑工程进行优化设计，这样有利于兼顾地域的环境和生态特色，改善建筑环境。由此可见，被动式低能耗建筑设计符合我国基本国情，不仅能够提高我国居民的居住生活水平，而且还能够有效降低建筑的能耗问题，创建能源节省且绿色环保的建筑技术新水平，为人们营造健康适宜的居住环境。

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[3]刘抚英，厉天数，赵军.绿色建筑设计的原则与目标[J].建筑技术，2013，44(3)：212-215.

蔡颖煌(1982-)，本科，中级职称，主要从事建筑设计工作。