浅谈被动式建筑节能六要素

杨 光

(哈尔滨商业大学能源与建筑工程学院，哈尔滨 150028)



浅谈被动式建筑节能六要素

杨 光

(哈尔滨商业大学能源与建筑工程学院，哈尔滨 150028)

简单地概括并介绍了被动式建筑的概念与特点，分析归纳出被动式建筑节能的六个必要因素，为我国被动式建筑的发展提供有益的思路与启示。

被动式建筑；节能；能耗

近年来，我国建筑规模日渐扩大，其建筑能耗约占全国能耗总量的30%以上，随着城市建设与发展的不断推进以及人们对居住环境舒适度要求的不断提升，这一比值将会继续上升，甚至有可能将超越工业、交通等行业而居首位。面临如此严峻的状况，承担起城市可持续协调发展的社会责任，就必须大力发展节能建筑——被动式建筑。被动式建筑的本质是节能建筑，目前被认为是世界上最先进的节能建筑，中德合作被动式建筑示范项目，如哈尔滨“辰能·溪树庭院”、乌鲁木齐 “幸福堡”综合楼、长兴朗诗布鲁克酒店等实践，在建筑节能降耗方面取得了卓有成效的效果。

1 被动式建筑的概念与特点

被动式建筑是指不依赖自身耗能的建筑设备，而完全通过建筑自身的场地、空间形态以及构件的设建筑计来实现节能的建筑。采用非机械电气设备干预手段的被动式节能技术，构造保温隔热性能良好的建筑围护结构，极大限度地提高建筑的保温性与气密性，并利用新风系统对热(冷)进行循环回收与再利用，不使用或减少使用主动供应的能源，使建筑达到舒适温度的要求。被动式建筑是继可持续建筑、绿色建筑、生态建筑、低碳建筑后当今世界上节能技术领先的建筑，与普通建筑相比有着极其明显的特点，见表1。一是高效的节能性，其总体节能比例可高达90%以上；二是在低耗能条件下，可得到极为舒适的建筑室内环境；三是建筑的使用寿命可极大的延长。

表1 被动式建筑与普通建筑的比较Tab.1 Comparison of passive building and ordinary building

2 被动式建筑节能要素分析

2.1 被动式设计体现被动式建筑节能理念

建筑节能必须立足于建筑对环境的适应和调控能力，建筑师必须以环境为基础，引入正确的节能设计理念——被动式设计，积极考虑建筑周围的环境与气候特征，使建筑本身与周围环境相融合，形成良性循环系统[1]。在建筑规划设计中，通过建筑学方式，对总平面、平面、剖面及细部节点进行节能设计，合理优化建筑的平面布置与结构形式，充分利用自然通风的建筑开口设计，严格做好建筑围护结构的保温与隔热处理，利用太阳能等可再生能源，设计出环境品质相对优良的建筑。被动式设计的核心在于节能设计理念，应注重建筑自身收集与储蓄自然能量的能力，减少建筑自身能源的消耗。

2.2 被动式节能技术是被动式建筑节能的技术支撑

被动式节能技术是指通过建筑自身的形态与结构设计，契合气候环境，达到环境舒适、环保节能的技术。主动式节能技术是将建筑室内空间与周围气候环境隔离，主动采用高效节能的空调设备，为建筑提供采暖、空调、通风，创造宜人舒适的建筑环境。区别于主动式节能技术，被动式节能技术的做法充分利用了建筑环境周围现有的自然条件，做到因势利导，不使用或尽量少使用设备，最大化减少设备的能耗，凭借高效的节能门窗技术、墙体保温隔热技术、屋面节能技术、减少热桥技术、新风预热(冷)技术、光热转换技术等，抵御夏季太阳辐射、室外高温，冬季寒冷、室外低温等给建筑内部热环境造成的不利影响，使建筑最大限度地适应周围环境[2]。

2.3 优异的围护结构是被动式建筑节能的基础

建筑的围护结构通常是指外围护结构，包括外墙、外门窗、屋面等，被动式建筑节能主要依靠屋面、外墙、外门窗等围护结构来实现。由于围护结构的传热性能直接影响着建筑采暖空调的能源消耗量，因此，提高围护结构的保温隔热性能是降低建筑能耗的基础[3]。围护结构保温隔热性能是由各部分材料性能决定的，进行节能设计时，要加强对围护结构材料的选择，考虑材料的性能品质，优选具有高热阻的保温材料，高热阻、低蓄热的隔热材料，真正地做到冬季不需要供暖，夏季不需要制冷。

2.4 消除热桥，保证围护结构的热工性能

围护结构中窗过梁、圈梁、钢筋混凝土抗震柱、钢筋混凝土剪力墙、梁、柱等部位的传热系数远大于主体部位的传热系数，会形成热流密集通道，即为热桥。热桥是围护结构中热量最容易通过的构件或部位，是一种十分常见的现象。据初步推算，在普通建筑中，热桥热损失占建筑总能耗的5%左右，而在被动式建筑中，通过热桥的热损失则可达到25%左右，显著增加了建筑的能耗水平，因此在被动式建筑中应尽量消除热桥，降低热桥对围护结构热工性能的影响。热桥除增加建筑能耗外，还会使围护结构内表面潮湿、结露、发霉，严重影响室内的环境卫生，对围护结构热桥部位应采取保温处理，增加围护结构传热阻，以减少热桥部位的传热损失[4]。

2.5 优良的建筑气密性是被动式建筑节能的关键

基于被动式建筑节能理念，建筑应是尽量不受外界环境干扰，几乎不与外界进行热交换的独立系统，但这是一种理想化状态，在一定程度上，建筑的气密性与能耗还有很大关系。提高气密性，冬季可以减少外界冷空气与室内热环境的通透，减少因通透而产生的热量损耗，间接降低因采暖而增加的能耗，这对被动式建筑节能具有重要意义[5]。优良的气密性除了可以降低热量损失外，还可以控制建筑室内环境的温湿度，保护建筑的主体结构。然而，建筑气密性与新风渗透量密切相关，提高建筑气密性将影响进入建筑内部的新风渗透量，不利于建筑内部环境空气品质的提高，因此，必要的空气交换只能通过新风系统来完成，这势必会增加新风系统的能耗。

2.6 新风系统是实现室内环境舒适度的保障

被动式建筑高效的保温隔热性和优良的气密性，决定了建筑室内空间必须供给新风，被动式建筑在设计中仅依靠自然通风无法满足新风的需求，新风的品质及新风量也无法得到调控。为保持建筑室内空气的清洁、新鲜与健康，要通过新风系统完成机械通风，但这种做法将增加新风系统能耗，为最大限度地降低新风系统能耗，被动式建筑要求新风系统必须安装热(冷)回收交换器，将建筑室内空气中蓄存的热量(制冷量)补给新进来的室外新鲜空气，这样就可以在保持室内空气新鲜度的前提下，调节室温，控制在20 ℃～26 ℃，也不会大量消耗能源。

3 结语

被动式建筑可以为人们提供健康舒适的生活环境，在节约能源方面也有着积极意义。建筑师要树立全方位的节能意识，重视被动式设计，优选被动式节能技术，改善围护结构的保温隔热性能，消除热桥，提高建筑气密性，选用高效新风系统，从多角度、多层面对被动式建筑进行节能研究，为我国被动式建筑发展提供有益探索。

[1] 张辉.被动式节能建筑设计的探讨[J].科技风，2010，(04)：248.

[2] 杨光，刘庆华.我国被动式建筑发展的制约因素及对策研究[J]. 城市建筑，2015，(08)：122-123.

[3] 周辉，董宏.瑞典被动式建筑节能技术措施及启示[J].建设科技，2013，(05)：37-40.

[4] 孙大明，周海珠，田慧峰.建筑热桥研究现状与展望[J].建筑科学，2010，(02)：128-133.

[5] 彭琛，燕达，周欣.建筑气密性对供暖耗能的影响[J].暖通空调，2010，(09)：107-111.

Discussion on six elements of passive energy-saving building

YANG Guang

(School of Energy and Architectural Engineering, Harbin University of Commerce, Harbin 150028, China)

This article simply introduces the concept and characteristics of passive building, sums up the six elements of passive energy-saving building, which provides some useful ideas for the development of passive construction of China.

Passive building; Energy saving; Energy consumption

2016-11-26

杨光(1975-)，女，硕士研究生，讲师。

TU201.5

A

1674-8646(2017)04-0084-02