趙文婷

摘 要：隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的持續(xù)推進(jìn)，極大的拉動(dòng)了社會(huì)能源需求總量，而人類在享受能源所帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科技進(jìn)步等變化的同時(shí)，也面臨能源短缺、過(guò)度使用等一系列威脅人類生存與發(fā)展的問題。在此背景下，被動(dòng)式超低能耗等新型建筑應(yīng)運(yùn)而生，該建筑設(shè)計(jì)形式不但與國(guó)家所提倡的“綠色環(huán)?！崩砟钕嗥鹾?，且有助于推動(dòng)人類社會(huì)綠色、健康發(fā)展，成為建筑設(shè)計(jì)施工領(lǐng)域廣受好評(píng)的節(jié)能降耗方式。本文通過(guò)分析被動(dòng)式超低能耗建筑自身所具備特點(diǎn)，并從設(shè)計(jì)基礎(chǔ)和具體應(yīng)用兩方面展開深入分析，為我國(guó)建筑領(lǐng)域未來(lái)可持續(xù)發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：被動(dòng)式;超低能耗;建筑設(shè)計(jì);基礎(chǔ);應(yīng)用

文章編號(hào)：2095-4085（2020）10-0056-02

1 被動(dòng)式超低能耗建筑與其特點(diǎn)

1.1 被動(dòng)式超低能耗建筑

上世紀(jì)60年代，被動(dòng)式超低能耗建筑進(jìn)入人類視野，各國(guó)紛紛將能源消耗、全球污染等納入建筑設(shè)計(jì)所思考范圍。西德于70年代正式將其列入研究規(guī)劃行列，并開展了大量試驗(yàn)，最終結(jié)果顯示被動(dòng)式超低能建筑盡管與普通單層建筑無(wú)較大差異，且建筑外觀較差，但整體能耗明顯優(yōu)于普通建筑，并在歐洲各國(guó)得到全面推廣[1]。我國(guó)引入被動(dòng)式超低能耗建筑形式可追溯至20世紀(jì)末，應(yīng)用之初主要集中在上海、北京、廣州等發(fā)達(dá)城市，截止目前，被動(dòng)式超低能耗建筑已在全國(guó)范圍內(nèi)廣泛普及，整體呈穩(wěn)中向好發(fā)展態(tài)勢(shì)。

1.2 被動(dòng)式超低能耗建筑的特點(diǎn)

相關(guān)資料顯示，我國(guó)建筑能耗占社會(huì)總能耗的60%左右，并且呈持續(xù)生長(zhǎng)趨勢(shì)，通過(guò)對(duì)2019年度相關(guān)調(diào)查結(jié)果的分析發(fā)現(xiàn)，被動(dòng)式超低能耗建筑理論與被動(dòng)式超低能耗建筑在投入使用和推行后，建筑整體與單位能耗呈明顯下降態(tài)勢(shì)。而從另一角度來(lái)看，將建筑拆遷開支排除在外，被動(dòng)式超低能耗建筑剩余環(huán)節(jié)平均支出約為傳統(tǒng)建筑的60%～70%，表明該形式在成本方面也同樣具有明顯優(yōu)勢(shì)。

2 被動(dòng)式超低能耗建筑設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)問題

2.1 外部環(huán)境差異

一般情況下，建筑物舒適度在某種程度上與外部環(huán)境和氣候條件存在較為直接聯(lián)系，不同氣候類型條件下，被動(dòng)式超低能耗建筑所發(fā)揮作用也不盡相同。例如，我國(guó)北方冬季氣溫較低，平均溫度為-30℃～20℃，供暖時(shí)間較長(zhǎng)。而南方地區(qū)平均溫度普遍高于0℃，未給予供暖政策，在被動(dòng)式超低能耗建筑設(shè)計(jì)過(guò)程則需將南北差異因素納入其中。

2.2 具備可實(shí)現(xiàn)性

被動(dòng)式超低能耗建筑在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中需注重對(duì)本土特征的吸收，通過(guò)與地域自然、社會(huì)環(huán)境等因素的有效結(jié)合，制定科學(xué)合理的節(jié)能降耗措施。與此同時(shí)，該設(shè)計(jì)形式還具有一定的推廣價(jià)值。以“綠屋”設(shè)計(jì)為例，其主要是通過(guò)對(duì)綠色植物的培育，通過(guò)植物形成對(duì)室內(nèi)溫度的有效調(diào)節(jié)。

2.3 建筑群能耗高

從某種程度上來(lái)看，氣候、環(huán)境等自然因素對(duì)建筑能耗有著較為直接的影響，但與其他國(guó)家相比，我國(guó)建筑能耗總量偏高，造成這一局面的主要原因是國(guó)內(nèi)建筑大多屬于高能耗建筑類型，無(wú)論是保溫性、隔熱性，還是門窗空氣密閉性等均有較大提升空間，無(wú)形中增加了建筑對(duì)供暖、冷氣、空調(diào)等的需求量。

3 被動(dòng)式超低能耗建筑設(shè)計(jì)的應(yīng)用

3.1 自然能源利用設(shè)計(jì)

在被動(dòng)式超低能耗建筑設(shè)計(jì)中，太陽(yáng)能、地?zé)?、雨水回收系統(tǒng)以及風(fēng)能等自然能源的利用，是該建筑形式的一大特點(diǎn)。目前應(yīng)用最為廣泛的自然能源是太陽(yáng)能資源，作為一種清潔型能源，太陽(yáng)能具有零污染、持續(xù)再生的自然特性，在建筑物頂部設(shè)計(jì)中采用太陽(yáng)能電池板，可形成光伏發(fā)電，其原理主要是通過(guò)太陽(yáng)能和電能的有效轉(zhuǎn)換，將電能傳輸至建筑內(nèi)部，滿足降低建筑對(duì)常規(guī)電能的消耗[2]。圖1為太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)。

3.2 保溫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

（1）保溫系統(tǒng)材料 在選擇建筑保溫材料時(shí)，需基于建筑設(shè)計(jì)需求，盡可能的選擇具有綠色性、環(huán)保性、節(jié)能性的材料。對(duì)于保溫隔熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)而言，基礎(chǔ)材料可選擇新型保溫材料，如，無(wú)機(jī)保溫砂漿、保溫裝飾一體化板、納米隔熱板、泡沫玻璃、EPS泡沫板等等，并科學(xué)合理的控制和設(shè)計(jì)保溫層的厚度。

（2）外墻保溫系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 被動(dòng)式超低能耗建筑實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)覆蓋兩個(gè)方面，一是隔熱散熱設(shè)計(jì);二是保溫設(shè)計(jì)。其中，對(duì)于隔熱設(shè)計(jì)而言，受區(qū)域技術(shù)差異影響，比如南方外墻的隔熱設(shè)計(jì)主要采取以下措施：墻面垂直綠化、無(wú)機(jī)保溫砂漿內(nèi)保溫、通風(fēng)墻、干掛通風(fēng)幕墻以及淋水被動(dòng)蒸發(fā)墻面等等。而從保溫設(shè)計(jì)層面來(lái)看，主要針對(duì)的是我國(guó)北方冬季建筑物室內(nèi)熱量散失問題，將苯板復(fù)合材料作為墻體夾層應(yīng)用于建筑設(shè)計(jì)，相較于其他混凝土或者磚瓦材料，苯板復(fù)合材料可最大限度避免室內(nèi)熱量的過(guò)度流失。

（3）屋面、地板保溫系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 綠色建筑理念下，傳統(tǒng)絕熱急速聚苯板、泡沫玻璃等常用保溫材料已無(wú)法達(dá)到環(huán)保、節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，更多的提倡以通風(fēng)隔熱屋面作為屋面保溫，常見類型主要有：①蓄水、種植屋面;②帶通風(fēng)空氣層的金屬夾芯隔熱屋面;③帶老虎窗的通氣閣樓的坡屋面。其中，以種植屋面為例，通過(guò)在屋面覆蓋相應(yīng)種植厚度的土層，可省去屋面保溫層設(shè)置環(huán)節(jié)，并且綠色植物在屋面的種植，不但可改善空氣質(zhì)量、減少灰塵、緩解熱島效應(yīng)，且通過(guò)系統(tǒng)的綠化改造與設(shè)計(jì)，打造出具有特色化的屋頂花園，營(yíng)造出極具豐富性、層次性、觀賞性的城市空中景觀。此外，屋面種植還可對(duì)雨水形成截留，可形成對(duì)城市雨洪壓力的有效環(huán)節(jié)。在北方保溫系統(tǒng)中，板保溫系統(tǒng)是一種極為基礎(chǔ)的組成部分，在對(duì)其材料進(jìn)行選擇過(guò)程中，多以保溫板、保溫砂漿為主，并且在保溫材料上設(shè)細(xì)石混凝土保護(hù)層，相較于傳統(tǒng)保溫板，這種保溫系統(tǒng)的保溫效果更為顯著[3]。

3.3 節(jié)能一體化設(shè)計(jì)

未來(lái)鎖定節(jié)能措施的一體化設(shè)計(jì)將成為被動(dòng)式場(chǎng)地能耗建筑設(shè)計(jì)的主流趨勢(shì)，在開展節(jié)能一體化設(shè)計(jì)時(shí)，需對(duì)技術(shù)綜合品質(zhì)進(jìn)行有效整合，最大限度的避免出現(xiàn)“高性能、低品質(zhì)”現(xiàn)象。被動(dòng)式超低能耗建筑設(shè)計(jì)中積極引入節(jié)能一體化，不但可促使建筑整體壽命的有效延長(zhǎng)，還可推動(dòng)低碳生態(tài)化城市建設(shè)步伐。

3.4 無(wú)熱橋的設(shè)計(jì)

熱橋在被動(dòng)式超低能耗建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用主要包含以下幾個(gè)方面，有幾種熱流所形成的熱橋與幾何熱橋。相關(guān)設(shè)計(jì)時(shí)在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)將陽(yáng)臺(tái)主體結(jié)構(gòu)與主板的有效分離，并以挑梁作為陽(yáng)臺(tái)板的支撐條件，填充適量的保溫材料，通過(guò)大面積保溫材料的有效覆蓋，實(shí)現(xiàn)對(duì)熱橋阻斷的有效設(shè)計(jì)。

4 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)時(shí)，相關(guān)設(shè)計(jì)人員除了要考慮建筑自身安全性、實(shí)用性等內(nèi)容，還應(yīng)將人們對(duì)城市建筑和人居環(huán)境的綠色要求納入考慮范圍，通過(guò)對(duì)當(dāng)?shù)亟ㄖh(huán)境的深入研究與分析，對(duì)建筑環(huán)境資源和空間進(jìn)行合理化應(yīng)用，為室內(nèi)良好環(huán)境的營(yíng)造奠定基礎(chǔ)。而被動(dòng)式超低能耗建筑設(shè)計(jì)在有效傳承建筑物文化時(shí)，還在建筑領(lǐng)域內(nèi)積極引入“綠色、節(jié)能、環(huán)?！钡刃滦屠砟?，對(duì)城市人居環(huán)境的建設(shè)與可持續(xù)發(fā)展起到了積極的推動(dòng)作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]王選，孫峙峰，袁靜，等.被動(dòng)式超低能耗居住建筑太陽(yáng)能新風(fēng)系統(tǒng)的應(yīng)用分析及其優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].建筑科學(xué)，2017，4（12）：313-314.

[2]曲磊，柏云.被動(dòng)式超低能耗綠色建筑節(jié)能系統(tǒng)與技術(shù)應(yīng)用分析——以濟(jì)南市某公建項(xiàng)目為例[J].建筑節(jié)能，2018，46（03）：31-39.

[3]鄒芳睿，宋昆，郭而郛，等.基于天津地區(qū)的被動(dòng)式超低能耗建筑指標(biāo)體系研究[J].建筑科學(xué)，2018，3（6）：49-55.