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【摘要】被動式超低能耗建筑，主要是建筑缺陷、環(huán)境因素兩個方面內(nèi)容的有效結合，符合節(jié)能環(huán)保和綠色建筑的理念，不僅能為人們提供舒適的生活、辦公環(huán)境，也能夠減少能源消耗和環(huán)境污染。本文主要對被動式超低能耗建筑設計基礎和實際應用進行了探討，以期能夠對促進建筑業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展提供一定的幫助。
【關鍵詞】被動式；超低能耗建筑；建筑設計基礎
引言
隨著經(jīng)濟水平的不斷發(fā)展進步，人們對建筑的要求也越來越高，為了實現(xiàn)我國可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略決策，改善原有的建筑設計方法，得出的被動式設計技術能夠滿足人們對建筑節(jié)能和環(huán)保的要求。由于被動超低能耗建筑的設計在我國應用時間還比較短，因此，在實際應用中存在一些問題。下文在介紹我國被動式超低能耗建筑應用實踐的基礎上，簡要分析了其設計基礎和實際應用。
1被動式超低能耗建筑設計的重要意義
現(xiàn)階段，在市場經(jīng)濟快速發(fā)展的背景下，人們的生活質量和生活水平得到了極大的改善，人們對生活環(huán)境和工作環(huán)境的要求也越來越高。隨著經(jīng)濟的發(fā)展和科技的進步，我國的建筑迎來了蓬勃的發(fā)展，但是因為建筑業(yè)對能源消耗量比較大，所以，建筑行業(yè)快速發(fā)展的同時，對各種能源消耗及對環(huán)境影響也越來越大。自實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略以來，我國對環(huán)境保護問題越來越重視，同時，通過調查研究發(fā)現(xiàn)，節(jié)能減排、環(huán)境保護以及可持續(xù)發(fā)展等，對于提高我國居民的生活質量有非常密切的聯(lián)系。隨著人們生活質量及生活水平的提高，現(xiàn)代人對環(huán)境質量的要求也在不斷的提高，傳統(tǒng)的建筑理念、模式和設計都已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代人的需求。如果只是遵循傳統(tǒng)建筑理念要求來進行設計，而沒有把人們的理念要求融入到建筑設計中，不僅不能實質性起到環(huán)境保護的作用，也不符合當前我國全面發(fā)展的要求，所以，就有必要改進、創(chuàng)新建筑設計。基于這個原因，被動式低能耗建筑設計自從被提出以來，就受到了高度關注、重視，因為其符合節(jié)能環(huán)保、綠色建筑的概念，所以，得到了人們廣泛的認可、接受。
2被動式超低能耗建筑的設計原則
隨著城市化進程的不斷加速，節(jié)能環(huán)保的概念已深入人心，而建筑行業(yè)一直是人們關注的焦點，建筑設計時如何確保建筑節(jié)能環(huán)保，已經(jīng)成了設計師的必須要考慮的關鍵問題。被動式超低能耗建筑設計是基于建筑地區(qū)經(jīng)濟、文化和氣候條件，使用環(huán)保的可再生能源來進行建筑設計。被動式超低能耗建筑設計能保證建筑的實用性、舒適性，同時還能實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的經(jīng)濟效益。被動式建筑設計的設計原則與以往的建筑設計理念不同。以往的建筑概念是人工控制環(huán)境，使用暖氣、空調以及其它設備來控制環(huán)境，滿足人們滿意的室內(nèi)熱環(huán)境，不過主動控制消耗能源量大，隔絕室內(nèi)和室外自然環(huán)境流通，長期在這種環(huán)境中居住會影響人體健康。被動設計技術的原理是通過自然能源為建筑物提供供暖和通風，使室內(nèi)和室外的環(huán)境融為一體。如：住宅室內(nèi)溫度在18~26℃時人體舒適度最佳，我國地區(qū)的氣候環(huán)境大多能夠滿足人們生活最適溫度，通過室外太陽能升高室內(nèi)溫度，這不但能夠使人們生活得更舒適，并能減少能源消耗，從而實現(xiàn)建筑低能耗。
3被動式超低能耗建筑設計基礎分析
3.1氣候環(huán)境分析
在被動式超低能耗建筑設計過程中最主要的是考察分析建筑環(huán)境，我國現(xiàn)有的建筑設計人員雖然有很多環(huán)境調查分析知識，但當前的實際應用中氣候分析工具和定量計算方法還有很多缺點。在分析環(huán)境氣候的實際工作中，通常使用表格分析法和圖像影響分析法，從兩種角度分析環(huán)境，進而得到人體熱舒適范圍。我國地大物博，各地環(huán)境差異十分明顯，在分析環(huán)境舒適度時，這兩種方法仍然存在很多不足，因此我國設計師必須要建立一套綜合各地區(qū)氣候、環(huán)境特點的完整的分析系統(tǒng)。
3.2室外自然氣候精細化表征方法
除了分析建筑環(huán)境之外，被動式超低能耗建筑設計基礎還包括從人體熱舒適、建筑熱環(huán)境的角度分析室外氣候特征，用準確數(shù)字準確表達。目前我國已基本形成了適合國內(nèi)氣象數(shù)據(jù)準確描述方法，具體過程是：收集過去30年氣候數(shù)據(jù)→整理氣候數(shù)據(jù)（補齊殘缺）→提取典型所需氣候要素（包括干球濕度、日輻射、風速等）→分析平均干球濕度、風速、日輻射數(shù)據(jù)→CDF處理上面的氣候要素→計算的氣候要素長期累積分布函數(shù)和每月累積分布函數(shù)→結合上面的數(shù)據(jù)加權選擇月份→格式轉換后，輸出典型年結果。這種方法表征室外自然氣候，是被動式超低能耗建筑設計的基礎。
3.3人體熱舒適和室內(nèi)微氣候的關系分析
通常來說，建筑節(jié)能效果越好，室內(nèi)微氣候越接近人體的熱舒適。因此，建筑設計時應分析人體熱舒適和室內(nèi)微氣候之間的關系，這是被動式超低能耗建筑設計的另一個基本條件。因為氣候的多樣性，人體熱舒適和室內(nèi)微氣候之間的關系應以季節(jié)變化為基礎。
4在建筑工程中的應用
4.1保溫隔熱系統(tǒng)
在某供暖地區(qū)，廣泛應用被動式超低能耗建筑設計，主要體現(xiàn)在保溫隔熱系統(tǒng)。（1）外墻保溫采用B1級模塑聚苯板，厚度在200~250mm之間。這種材料的導熱系數(shù)不大于0.032W/（m•K），在成分中具有紅外吸劑，反熱輻射、吸收能力比較高。在模塑聚苯板周圍安裝300mm寬的防火隔板，改善外保溫層的耐火性能。（2）使用雙層保溫板，用粉聚苯顆粒保溫砂漿填補密封地板縫。
4.2門窗系統(tǒng)
在建筑門窗系統(tǒng)中，最重要的是防水、保溫、氣密性，同時也是最難處理的，其能耗損失大約占總建筑能耗的30%。因此，當建筑工程采用被動式超低能耗設計理念時，應在門窗傳熱系統(tǒng)的設計中引入這一理念，并且還要考慮太陽能透射比等因素。為此，窗戶可以使用PVC塑料材質，填充物使用高效發(fā)芯材料。窗玻璃采用真空復合玻璃，采用耐性更好的暖條代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鋁合金隔斷，窗框和窗洞之間的間隙采用自粘預壓自膨脹密封膠帶。
4.3應用自然通風、采光
在被動式超低能耗建筑的設計中，采用自然通風、采光是最直接有效的節(jié)能措施。根據(jù)生態(tài)建筑標準，建筑通風、采光設計應該充分考慮自然條件，利用自然光營造良好的光線環(huán)境，適合人們生活、工作環(huán)境需求。我國大多數(shù)地區(qū)都是溫帶氣候，充足的自然光為建筑照明設計提供充足的條件。自然采光設計，首先確定自然采光策略和基本方案，在此基礎上選擇玻璃材料、窗戶材料，決定是否需要開窗，以及人工照明和自然采光結合的問題。例如：在某地區(qū)某建筑改造中，用鋁制擋光板來吸引光源，同時反射太陽輻射，從而減少建筑能耗。
4.4阻斷建筑熱橋
在建筑工程中，因為建筑構件的保溫層厚度等因素，存在著熱橋現(xiàn)象，其主要體現(xiàn)在陽臺的設計上。在被動式超低能耗建筑設計中，主體結構可以和陽臺板分開，中間采用保溫材料，厚度和墻體相似。或者把陽臺門設計成內(nèi)形式，門窗采用保溫材料覆蓋，也可改善建筑室內(nèi)的隔熱效果。
5結束語
隨著社會的可持續(xù)發(fā)展被動式超低能耗建筑得以相應的發(fā)展，并且成為了一個前沿問題。實踐證明，結合當?shù)貧夂蛱卣鞯谋粍邮匠湍芎慕ㄖ强尚械模梢杂行У毓?jié)約能源，傳承區(qū)域文化。所以，應該大力推動、發(fā)展被動式超低能耗建筑的設計。未來的建筑將繼續(xù)朝著“高效節(jié)能”的方向發(fā)展。被動式超低能耗建筑設計是一個復雜的優(yōu)化過程，不僅需要考慮人體舒適度和自然氣候，而且還考慮當?shù)亟?jīng)濟條件和文化背景以及當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境和文化等各個方面。所以，在建立被動式超低能耗建筑設計系統(tǒng)的時候，需要解決人體的需求規(guī)律和室外計算條件，研發(fā)出可以協(xié)調各種因素的現(xiàn)代節(jié)能技術。
參考文獻
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作者：段達 單位：神農(nóng)架林區(qū)規(guī)劃建筑設計院