住宅建筑被动式节能设计探索

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【摘要】可持续发展不断深化背景下，节能降耗成为住宅建筑设计中的核心内容，被动式节能设计能更好地适应住宅建筑节能设计的需求，能够通过对自然资源的合理应用为居民提供舒适的居住环境的同时，实现节能降耗的目标。论文从被动式节能的概念出发，就住宅建筑被动式节能设计进行了研究和讨论。

【关键词】住宅建筑；被动式；节能设计

1引言

在城乡一体化进程不断加快的背景下，我国住宅建筑的数量和规模迅速增长，数据显示，最近10年间，我国住宅建筑面积增加了2.3倍以上，而单位面积的能耗增加了27%，在这种情况下，住宅建筑节能设计受到了越来越多的关注。对比常规建筑节能设计模式，被动式节能设计的成本更低，节能效果也更好，因此，逐渐被广泛应用到住宅建筑中。

2被动式节能的概念

被动式节能主要是针对配备各类节能设备的主动式节能而言，强调通过对各种自然元素的合理利用，降低建筑对能源的损耗，减轻运行负载。住宅建筑被动式节能设计的核心，是借助相应的技术手段，对建筑所处区域的微环境气候进行调节，换言之，被动式节能设计能够使住宅建筑更好地适应周围的环境和气候，在不增加外部辅助设施的情况下，借助阳光、风力、地形等因素，完成对建筑室内环境的有效调节。被动式节能设计不需要设置外部辅助设施，因此，设计相对简单，在建筑使用过程中，对先进技术没有很强的依赖性，而且能够显著降低建筑需要承受的负载，有效减少能源消耗[1]。被动式节能设计的优势体现在以下3个方面：（1）可以对阳光、植被等自然资源进行直接利用，配合相应的节能设计优化建筑设计方案，无论是实施还是推广，都有很强的便利性；（2）借助被动式节能设计，能够减少对各类机械设备的需求，保证节能效果的同时，还可以有效降低建筑的设计成本；（3）被动式节能设计在住宅建筑中适用性极强，能够很好地满足不同人群对建筑的个性化需求。

3住宅建筑被动式节能设计

3.1科学选址

科学选址是住宅建筑被动式节能设计中一个非常重要的环节，因为建筑周边环境直接关系着居民的日常生活。在建筑选址的过程中，设计人员需要到现场做好现场地形条件的考察，对地形中存在的有利因素进行合理利用，同时确保建筑能够远离自然景观、农田和湿地等区域。具体来讲，被动式节能设计中，住宅的选址应考虑2个比较核心的问题：1）光照的影响。光照对建筑节能的影响巨大，阳光中的红外线可以为建筑提供外部热源，建筑接受光照的时间以及强度不同，内部环境的温度也会有所不同。因此，在建筑选址中，应考虑光照的影响。2）风的影响。夏季天气炎热，太阳辐射剧烈，建筑在长时间光照的情况下，内部温度会大幅度升高，影响居住的舒适性，在传统设计中，往往只能借助空调等设备进行降温。但是，这样必然导致能耗的增大，而良好的通风条件可以起到一定的降温作用。因此，在被动式住宅建筑设计中，应根据当地的气候特点，合理考虑建筑的朝向，充分利用自然风。但需要注意，建筑选址应避开灰尘过多的风环境以及风口区域[2]。

3.2关注绿化设计

在被动式节能设计中，住宅建筑的绿化设计十分重要，一般是将垂直墙面作为绿化载体，通过较小的占地获得较大的生态效益，将建筑能耗降低。比较常见的墙面绿化形式是种植藤蔓植物。但是，对于设计人员而言，在实际操作中需要注意的问题有很多，如应做好绿化植物的合理选择，不能选择常绿植被，否则，会阻挡冬季阳光的照射，应选择枝叶茂盛、叶面宽大的落叶植物，充分发挥其热量调节的作用。植被和墙体之间应保持一定的距离，确保空间畅通。也可以在建筑屋顶进行绿化设计，实现被动节能的同时，迎合绿色建筑的要求。3.3关注建筑布局在对建筑群的布局进行设计时，设计人员需要充分考虑建筑所处区域的环境和气候条件，制订科学合理的规划方案。建筑布局会对建筑区域微气候的形成产生显著影响，合理的建筑布局能够对微气候进行优化，实现良好的节能效果。例如，借助统一朝向的建筑群，可以实现布局的有序性，增加光照面积的同时，保证建筑通风的流畅性，这样的布局方式在住宅小区中十分常见。很多沿街道设置的住宅建筑很容易出现光照不足的情况，并且建筑之间的通风不畅，这样的布局形式在北方寒冷地区具有一定的适用性，有助于冬季建筑保暖。而借助前后交错的排列布局方式，能够有效节约土地资源，增大光照面积，同时也可以增加户外活动的空间[3]。

3.4建筑节能设计

3.4.1体形系数设计建筑形体对于能耗影响巨大，通过对建筑体形系数的合理设计，能够实现对能耗尤其是供暖能耗的有效控制。结合实际情况分析，当建筑体形系数增加1%时，采暖能耗指标会增加2.5%。因此，在针对单体住宅建筑进行设计时，需要做好体形系数的优化设计。3.4.2建筑户型设计户型设计同样是被动式节能设计中需要关注的重要问题之一。从实际操作的角度，在针对住宅建筑的居住空间进行规划设计时，应充分考虑不同房间对热环境的需求，从采光以及太阳辐射的角度，对各房间的布局进行合理安排。从实现最佳通风效果的角度，在实施户型整体平面布局的过程中，应尽量减少气流的迂回路线，确保进风口与出风口对位，可以通过在卧室等位置设置活动门的方式，使住宅建筑在夏季能够形成相应的风道，保证通风效果，冬季则可以减少寒冷气流引发的热量损失[4]。3.4.3围护结构设计围护结构设计应注意以下2个方面。1）做好墙体保温设计，可以采用2种方式：外墙内保温和外保温。在一些经济欠发达地区，可以选择外墙内保温系统，这种保温系统的建设成本和维护成本相对较低，外墙外保温体系则更适用于高层住宅建筑，二者都具备较为理想的保温效果。2）做好窗体节能设计：一方面，应合理确定窗墙比，相对而言，较大的窗户采光和通风效果好，但同时室内热量消耗大；较小的窗户采光通风效果差，但是散失的热量小，设计人员应在充分考虑区域气候以及用户需求的情况下，确定最佳窗墙比，另一方面，应关注窗体节能设计，通过选择双层中空玻璃、强化气密性等方式保证窗户的节能效果，同时也应根据实际情况选择开窗的方式（推拉、内开、外开）[5]。

4结语

住宅建筑被动式节能设计是节能设计中一种非常有效的形式，能够减少各类辅助设备的使用，通过建筑的选址、布局、绿化等方式实现被动式节能，还要结合区域气候条件，充分考虑建筑采光、通风等设计，为居民提供舒适的居住环境。

【参考文献】

【1】朱富城,张辉,弓南,等.武汉地区高层住宅被动式节能设计参量影响关系分析[J].山西建筑,2020(14):11-14.

【2】丁育陶,夏博,韩靖,等.西北五省地区民居被动式建筑设计策略模拟[J].西安科技大学学报,2020(2):275-283.

【3】陆松延.探析被动式节能技术在绿色居住建筑中的应用[J].建材与装饰,2020(4):115-116.

【4】舒平,赵晨宇.寒冷地区办公建筑被动式节能设计研究———以北方某办公楼为例[J].建筑节能,2019(12):33-36.

【5】卢醒秋.低碳经济下民用建筑节能设计分析[J].低碳世界,2019(6):177-178.

作者：冯俊 单位：北京天润建设有限公司