被动式房屋设计原则与简析

孙逊

[摘要]由于人类活动方式与规模的加大，地球生态环境在逐年恶化，同时全球的能源危机也在逐渐加剧。随着我国城镇化的不断发展，城镇人口的数量在逐渐增加，对于居住建筑的需求也变得越来越大，相应地，能源的消耗也会因此而逐渐增加。在这样的情况下，为降低能耗和对生态环境的保护，被动式房屋应运而生。本文就是对被动式房屋设计进行分析，为相关研究提供借鉴。

[关键词]被动式房屋；设计要求与原则；简析

随着全球经济的快速发展，地球资源的消耗也在猛烈增长，节约能源、保护环境成为当今世界的一个主要议题。近年来，我国建筑业一直处于高中速发展阶段，节能建筑愈来愈被行业所重视，节能设计也成为建筑师所关注的重点。在此情景下，被动式房屋设计应势而生。被动式房屋节能技术，是指以非机械电气设备干预手段，实现房屋能耗降低的节能技术，也即在建筑规划设计中通过对房屋朝向的合理布置、遮阳的设置、建筑围护结构的保温隔热等技术手段，以及有利于自然通风的建筑开口设计，实现房屋需要的采暖、空调、通风等能耗的降低。

1.被动式房屋设计的原理

被动式房屋，在设计过程中采用的是被动式的设计理念，能够有效节约能源，即能效。被动式房屋要满足的基本原则就是能效，要想满足能效这一基本要求，首先要对保温墙体、屋顶和门窗技术等进行节能创新，除此之外，还要最大限度实现建筑电气的节能性，并提高建筑自然通风的最大化。这样，房屋通过建筑外围护结构所产生的能量损失就会降低。可以实现在冬季的时候，房屋也能够保持正常的人体所需温度；在夏季的时候，也能够保证太阳的热辐射不会致使室温过高到人体不适感受。被动式房屋的设计过程中，要充分综合考虑到外窗的采光、保温和隔热等性能，达到室内自然光照好，减少电照明的要求，同时降低冷负荷，降低窗户的传热系数，保证室内的温度不会发生骤变。满足以上要求的房屋建筑才是被动式房屋建筑，在设计过程中，一定要充分考虑上述基本原则。

2.被动式房屋设计的要求

（1）要利用建筑房屋自身的热能满足冬季采暖低耗的需要，同时可满足室内空气清新的基本要求，保证室内空气质量有着高品质，使得居住在室内的人们更有舒适感。（2）要将一次性能源当做限定性指标，这样的做法主要就是减少建筑物一次性能源消耗过于严重的现象，也就是说，不能够因为冬季采暖能耗发生了降低而加大空调等设备的能耗去加以平衡，也不要因夏季降低了制冷的能耗而在加大室内照明等方面的能耗去加以平衡，这样就能够有效克服此消彼长的问题。被动式房屋在设计过程中，追求的是建筑总体能耗的降低，而不是单一能耗的降低。（3）被动式房屋室内要达到一年四季都处于一种舒适的状态，要满足如下几点要求：室内的相对湿度要在40%～60%之间，室内的温度要在20～26℃左右，门窗靠近室内的一侧不会出现结露的现象，围护结构表面的温差不会>3℃等。（4）噪音限制，在设计过程中噪音限制必须要满足如下要求：起居室必须要<20dB，功能房必须要<30dB，机房必须要<35dB等。（5）从气密性上来看，N50必须要小于0.6，也就是说室内外的气温差在50Pa的情况下，那么需要换气的次数不能够超过0.6/h次。

3.被动式房屋设计的基本原则

（1）紧凑型的设计原则。也就是说房屋的体型必须要紧凑，体型系数必须要<0.4。（2）无热桥设计原则。这种设计方式就是要保证外围护结构的保温层满足连续性和完整性的基本要求，不会出现结构性热桥的现象，而且外墙需要使用外保温系统，对于外墙外保温系统还要进行阻断桥处理。（3）要满足自然通风的要求。房屋的平面布局设计要实现空氣对流穿堂风的基本需求，外窗能够开启的面积必须要大于总面积的1/4，整个单元内所有的房间地板和室内门的间隙是不能够小于2cm。（4）自然采光的设计原则。必须参照建筑采光设计标准来进行设计，书房和起居室在自然照明上应满足阅读和书写的基本要求。（5）要充分利用太阳能，房屋的主朝向宜为南向，在太阳光充足的建筑表面安装太阳能热水器，地下库等地下设施宜利用太阳光导系统满足日问照明要求。

4.国外（德国）被动式房屋案例

（1）强调建筑物首先要满足建筑热工的要求，通过对外墙体的构造措施与选材防止内墙面结露发霉，然后才是对建筑能物能耗的要求。（2）提出对建筑物舒适度要求。它要求室内相对湿度在是40%-60%，温度控制在20～26℃，并且超温频率控制在10%以内，并且新风量必要满足人体需求。（3）强调充分利用自然通风。室外气候条件在舒适范围内时，被动式房屋尽可能不启动设备对室内温度进行调节，而是充分利用自然通风。（4）充分利用自然采光。被动式房屋对窗墙比没有限制，但对通过窗进入到室内的太阳光的热量要有所限制。（5）判定建筑是否符合节能建筑的方法是通过能耗模拟计算，即以建筑物最终的一次实际能源消耗量判定其是否为节能建筑。

5.结语

建筑物尽可能避免主动式提供能量，而是通过采取太阳光、风力或地源热泵方式进行采暖、制冷、通风和除湿，从而实现建筑能源供应非主动式和零废气排放。被动式房屋的设计满足节能要求，对于我国建筑行业的发展是极为重要的。