基于被动式节能理念的建筑设计应考虑的因素

(沈阳建筑大学 辽宁 沈阳 110168)

随着我国经济的发展，工业化水平的提高，与其他工业化国家一样，我国的环境污染问题是与工业化相伴而生的。五十年代前，我国的工业化刚刚起步，工业基础薄弱。环境污染问题尚不突出，但生态恶化问题经历数千年的累积，已经积重难返。五十年代后，随着工业化的大规模展开，重工业的迅猛发展，环境污染问题初见端倪。到了上个世纪七十年代，人们开始逐渐认识到工业的飞速发展给环境带来了各种各样的问题。我国虽然资源丰富，但我国人口众多，资源的人均占有量少，并且随着经济的发展，人们对于居住舒适度要求的增加，使得空调的使用越来越普遍，使得资源的消耗量增加，人均资源占有量减少。因此，在建筑设计中，节能设计是我们应该重点考虑的设计因素，其中，被动式建筑设计是节能设计中的一个重要方面，“被动式建筑设计是指在规划建筑方案设计过程中，根据建设基地区域气候特征，遵循建筑环境控制技术基本原理，综合建筑功能要求和形态设计等需要，合理组织和处理各建筑元素，使建筑物不需依赖空调设备而本身具有较强的气候适应和调节能力，创造出有助于促进人们身心健康的良好建筑内外环境”[1]本文将对节能设计中的被动式节能进行简单的列举与总结。

一、地域性对被动式建筑设计的影响

(一)环境因素

环境因素可以分为气候、场地风环境及场地地形环境三方面。首先是关于气候，我国土地广阔，南北纬度跨度达近五十度，东西经度跨度达六十多度，因此我国不同地区气候差异较大，对于不同的气候地区，其被动式建筑设计的方法也不同。综合来看，我国的气候大致可以分为五种类型，即严寒地区、寒冷地区、夏热冬冷地区、夏热冬暖地区、温和地区。对于严寒地区与寒冷地区，要重点考虑保证冬季的保温，减小建筑的体型系数，在保证室内采光的情况下尽量降低窗墙比；对于夏热冬冷地区，要重点考虑夏季的隔热问题以及冬季的保温问题，建筑的体型系数不宜过小，适当增加窗户的面积，设置遮阳板并考虑室内的自然通风；对于夏热冬暖地区，要重点考虑太阳的辐射问题，外墙面尽量采用浅色饰面，屋顶要考虑隔热，同时设置遮阳板；对于温和地区，墙体及屋顶等围护结构要采用蓄热性能材料，同时也要设置遮阳板。其次是关于场地风环境，风环境是建筑室外环境的重要因素，良好的风环境可以提高场地的舒适性，同时也为单体被动式建筑设计减轻负担。场地风环境设计重点从两个方面进行考虑。一方面，“冬季防风设计：利用建筑阻隔冷风，即通过适当布置建筑物来降低风速；设置风障；避开不利风向，主要开口部位和街道避开冬季主导风向”[2]。另一方面，“夏季或过渡季通风设计：建筑主立面宜以一定的夹角迎向过渡季和夏季的主导风，建筑面宽不宜过大；建筑间距应适当避开前面建筑的漩涡区；为了促进通风，建筑布局应尽量采用行列式和自由式”[2]最后是关于场地地形环境，场地按地形来分共分为两种，一种是平地，另一种是坡地，平地设计较为简单，“对于坡度较大的地形要尽量保护地表原有的地形和植被，尽量采用少接地的被动式建筑设计；合理设计建筑形体达到与地段整体环境的和谐”[3]对于不同的地形，要采取不同的被动式规划设计，这样既减少了在施工前期平整场地的麻烦，降低成本，同时又能使建筑与环境更好的结合，还能形成新颖的建筑造型，例如赖特的流水别墅。

(二)文化因素

文化因素包括历史、风俗习惯及凝聚地方特色的事物这三方面。历史是指当地出现的历史事件、遗留的历史事物等，例如我国的古建筑中的寺庙、佛寺、佛塔等。风俗习惯指的是该地区内，人们的生活习惯，即在特定社会文化区域内历代人们共同遵守的行为模式。凝聚地方特色的事物指的是能代表地区精神或者该地区特产的事物等。这三项因素将会控制着建筑设计中的多个方面，如建筑的朝向、平面的形式、建筑使用的材料等。所以在建筑设计的过程当中，建筑师应该注意考虑当地的文化，设计出合理、符合当地特色的被动式建筑。

(三)技术因素

技术因素主要包括结构、材料及细部设计这三方面。结构是建筑能够建成的重要因素，结构直接影响着建筑的空间形式、建筑形态、屋顶形式以及建筑的造价等。材料既是建筑表现的重要方面，又关系着建筑的保温隔热、建筑的采光以及建筑的遮阳等，建筑师在选择建筑材料时，要结合当地的气候特点，尽量选择当地的材料，例如我国西北部地区的窑洞，巧妙的利用当地的黄土材料，使室内环境保持冬暖夏凉的特点，既保证了室内的舒适度，又减少了能源的消耗，节约了环境，同时还降低了建筑的造价。

二、建筑设计中应为被动式节能设计考虑的因素

(一)总体环境布局

在建筑的总体布局上，考虑建筑朝向的同时也应考虑太阳的角度的变化。在西方国家曾经出现过可以旋转的建筑，即采用向日葵始终朝向太阳的仿生原理，建筑也会随着太阳的旋转而不断调整角度，进而最大限度的接收太阳能来进行太阳能发电，而且这幢建筑追踪太阳所消耗的电力仅为太阳能发电的1%。

(二)建筑空间

在进行建筑设计时，要考虑季节、气候等的变化，尽可能的利用自然界中的风能、光能，从而减少建筑中的人工照明及通风，减少能源的消耗。

(三)建筑的维护结构

建筑的维护结构即建筑的墙体、门窗以及屋顶。对于建筑的墙体，尽量采用空心墙体，即在墙体中形成空气层，由于空气的导热系数较小，这样既减少了室内外热量的传递，起到很好的阻隔作用，同时又减少了建筑用料，降低了造价。对于建筑的门窗，是整栋建筑内热量损失最大的部位，随着建筑技术的发展，现在已经出现并普及了双层玻璃、low-e玻璃等，对于减少热量传递、提高室内的舒适程度起到了很大的作用。在我国南部地区，建筑设计时在门窗部位要考虑遮阳板的设置。

在我国，随着生活水平的不断提高，建筑的能量消耗的在不断增加，在我国环境恶化、资源紧缺的情况下，被动式建筑是减少建筑能耗的重要方法，在减少建筑耗能的情况下，提高人们生活环境的舒适程度。

【参考文献】

[1]夏伟.基于被动式设计策略的气候分区研究[D].北京：清华大学，2008：38

[2]张小玲.我国被动式房屋发展现状[J].建设科技，2015(15):16-27

[3]宋晔皓，王嘉亮，朱宁.中国本土绿色建筑被动式设计策略思考[J].建筑学报，2013(07):94-99