被動(dòng)式超低能耗建筑設(shè)計(jì)基礎(chǔ)應(yīng)用

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摘要：建筑設(shè)計(jì)的生態(tài)化發(fā)展是現(xiàn)代化建筑發(fā)展的大方向。被動(dòng)式超低能耗建筑設(shè)計(jì)技術(shù)作為環(huán)保的重要手段，已經(jīng)在建筑工程中得到廣泛應(yīng)用。本文將從被動(dòng)式超低能耗建筑設(shè)計(jì)技術(shù)出發(fā)，簡(jiǎn)單探討被動(dòng)式超低能耗建筑設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)與應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：被動(dòng)式；超低能耗；建筑基礎(chǔ)；實(shí)際應(yīng)用

隨著人們生活質(zhì)量的提高，傳統(tǒng)的建筑設(shè)計(jì)理念已經(jīng)不能滿(mǎn)足人們的需求。被動(dòng)式超低能耗設(shè)計(jì)方式是新時(shí)代下的催化產(chǎn)物，其立足于地域和經(jīng)濟(jì)文化的基礎(chǔ)上，對(duì)生態(tài)資源加以利用，以保證室內(nèi)環(huán)境的舒適程度。然而，被動(dòng)式超低能耗建筑設(shè)計(jì)還在發(fā)展的初期階段，需要進(jìn)行深入探討。

1被動(dòng)式超低能耗建筑設(shè)計(jì)原理分析

被動(dòng)式超低能耗建筑設(shè)計(jì)技術(shù)與傳統(tǒng)的主動(dòng)式人工環(huán)境控制方式不一樣，其主要是通過(guò)利用建筑設(shè)計(jì)來(lái)協(xié)調(diào)建筑內(nèi)部的熱環(huán)境與室外氣候、環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。人體的適宜溫度在18~26℃之間，室外環(huán)境在大多數(shù)條件下都能夠滿(mǎn)足該溫度需求，因此，發(fā)展可持續(xù)的超低能耗建筑設(shè)計(jì)方法體系，以保證建筑室內(nèi)環(huán)境的舒適性、地域建筑風(fēng)貌和傳統(tǒng)生態(tài)經(jīng)驗(yàn)的傳承，同時(shí)盡可能利用太陽(yáng)能、風(fēng)能等自然資源，實(shí)現(xiàn)能源的節(jié)約，采用合理的建筑設(shè)計(jì)方法，如：太陽(yáng)能采暖、自然通風(fēng)等被動(dòng)式技術(shù)，充分利用自然冷/熱量來(lái)補(bǔ)充室內(nèi)溫度，降低建筑的能耗，使室內(nèi)與室外環(huán)境合二為一，為人們提供更加舒適的居住環(huán)境[1]。上述即為被動(dòng)式超低能耗建筑設(shè)計(jì)的主要原理。

2被動(dòng)式超低能耗建筑設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

被動(dòng)式超低能耗建筑設(shè)計(jì)需要掌握一定的基礎(chǔ)才能夠與現(xiàn)代化建筑有效結(jié)合到一起，因此，建筑設(shè)計(jì)師應(yīng)當(dāng)從以下幾方面入手：

2.1氣候環(huán)境基礎(chǔ)

我國(guó)幅員遼闊，是一個(gè)氣候環(huán)境、經(jīng)濟(jì)發(fā)展非常不均衡的國(guó)家，而建筑恰恰與氣候、環(huán)境等有著直接的聯(lián)系。因此，建筑設(shè)計(jì)師應(yīng)當(dāng)立足于實(shí)際情況，設(shè)計(jì)出適合我國(guó)特殊氣候、環(huán)境特征的建筑。明確室外與室內(nèi)氣候環(huán)境之間的差別是被動(dòng)式超低能耗建筑設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)內(nèi)容，與主動(dòng)式設(shè)計(jì)相比較，被動(dòng)的方式很難對(duì)室內(nèi)室外整體氣候環(huán)境進(jìn)行有效超越，需要通過(guò)掌握室外氣候的波動(dòng)情況和規(guī)律來(lái)進(jìn)行預(yù)測(cè)和調(diào)節(jié)。被動(dòng)式超低能耗建筑設(shè)計(jì)是以人體的熱舒適度作為基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)對(duì)其他環(huán)節(jié)進(jìn)行相對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)，因此，設(shè)計(jì)師應(yīng)當(dāng)掌握基礎(chǔ)的溫度變量，并繪制成圖，進(jìn)而將其作為指導(dǎo)內(nèi)容在超低能耗的理念下對(duì)建筑加以設(shè)計(jì)[2]。

2.2建筑基礎(chǔ)

我國(guó)建筑形式呈現(xiàn)出多樣化發(fā)展模式，由于在建筑的過(guò)程中會(huì)因?yàn)榈赜虻牟町惗枰煌慕ㄖO(shè)計(jì)類(lèi)型，且主動(dòng)式建筑方式居多，導(dǎo)致被動(dòng)式超低能耗建筑設(shè)計(jì)的價(jià)值并沒(méi)有真正體現(xiàn)出來(lái)。空置率較高的住宅使得建筑的熱工性能較差，傳熱損失較大，同時(shí)設(shè)備的符合率偏低，導(dǎo)致建筑的耗能過(guò)大，建筑設(shè)計(jì)師應(yīng)當(dāng)掌握建筑設(shè)計(jì)的技術(shù)，將建筑作為基礎(chǔ)單位，采用被動(dòng)式超低能耗建筑技術(shù)來(lái)促進(jìn)建筑的地域性發(fā)展。

3被動(dòng)式超低能耗建筑設(shè)計(jì)的應(yīng)用

設(shè)計(jì)師在了解了氣候基礎(chǔ)、建筑基礎(chǔ)以及環(huán)境基礎(chǔ)后，應(yīng)當(dāng)結(jié)合建筑地點(diǎn)的實(shí)際情況對(duì)建筑進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，可以參考以下內(nèi)容：

3.1保溫隔熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)

保溫隔熱系統(tǒng)在整個(gè)建筑中起著至關(guān)重要地作用，該系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)能夠在很大程度上達(dá)到節(jié)能的目的。因此，在對(duì)維護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，要求建筑設(shè)計(jì)師應(yīng)當(dāng)在最大限度上提高建筑的保溫隔熱性能及其氣密性，進(jìn)而將建筑的采暖和制冷需求降到最低，達(dá)到節(jié)約能源的目的。在實(shí)際情況中，建筑設(shè)計(jì)師可以從以下幾方面來(lái)進(jìn)行保溫隔熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)：①外墻保溫系統(tǒng)。在保溫材料的選擇上，設(shè)計(jì)師應(yīng)當(dāng)致力于綠色環(huán)保材料的使用，同時(shí)要滿(mǎn)足人們的實(shí)際需求。就目前的發(fā)展情況來(lái)看，應(yīng)當(dāng)采用新型保溫材料作為基礎(chǔ)材料，有效控制外墻保溫的厚度，使其導(dǎo)熱系數(shù)能夠不大于0.032W/（m•K）[3]。此外，由于該材料中添加了紅外線吸收劑，能夠較其他材料更好地吸收熱輻射，在防輻射方面對(duì)人體非常有益，同時(shí)，設(shè)計(jì)師還可以在每層的設(shè)計(jì)中保持其寬度在300mm以上的防火隔離帶，采取環(huán)繞的方式，有效降低火災(zāi)發(fā)生為人們帶來(lái)的傷害。②地板保溫。地板保溫是保溫系統(tǒng)的重要組成環(huán)節(jié)，采用雙層保溫板，使用保溫砂漿來(lái)填充和密封保溫板之間的縫隙，并在第一層樓板保溫層下鋪設(shè)了防水層，同時(shí)在其上面鋪設(shè)一層約60mm厚的水泥地面。在這樣的保溫地板建筑設(shè)計(jì)形式下，保溫效果相比于傳統(tǒng)的保溫建筑設(shè)計(jì)要效果要更好。

3.2門(mén)窗系統(tǒng)設(shè)計(jì)

門(mén)窗系統(tǒng)是保溫、提高氣密性效果的薄弱環(huán)節(jié)，在整個(gè)保溫系統(tǒng)中起著輔助性作用，從能耗的角度考慮，門(mén)窗系統(tǒng)的能耗量通常是建筑耗能的1/3以上。在被動(dòng)式超低能耗建筑設(shè)計(jì)的理念下，一方面，設(shè)計(jì)師要對(duì)門(mén)窗的傳熱系數(shù)進(jìn)行深入了解，詳細(xì)掌握不同建筑的不同傳熱系數(shù)，以便在后期根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。另一方面，設(shè)計(jì)師應(yīng)該對(duì)玻璃的太陽(yáng)能透射比進(jìn)行考慮，可以在設(shè)計(jì)中選擇PVC材料，并填充發(fā)泡芯材料。此外，還可以使用真空玻璃，用耐性強(qiáng)的暖邊條作為玻璃的間隔條，用預(yù)壓自膨脹密封袋來(lái)對(duì)窗框進(jìn)行縫隙填充[4]。

3.3無(wú)熱橋設(shè)計(jì)

建筑的熱橋包括多個(gè)方面，如幾何熱橋、集中熱流所形成的熱橋等。在對(duì)建筑進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，設(shè)計(jì)師們應(yīng)當(dāng)在相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范的基礎(chǔ)上，將陽(yáng)臺(tái)的主板與主體結(jié)構(gòu)分開(kāi)，依靠挑梁來(lái)支撐陽(yáng)臺(tái)板，并在中間填充與外墻厚度相符的保溫材料，達(dá)到阻斷熱橋的目在陽(yáng)臺(tái)的門(mén)框部位，應(yīng)當(dāng)設(shè)計(jì)一定的保溫材料對(duì)其進(jìn)行覆蓋。

3.4自然采光和通風(fēng)的應(yīng)用

在被動(dòng)式超低能耗建筑設(shè)計(jì)中，自然的采光和通風(fēng)是必不可少的環(huán)節(jié)。在采光、通風(fēng)等環(huán)節(jié)中，必須要在節(jié)能的基本理念下進(jìn)行，并配以“綠色建筑思想”充分利用自然資源，創(chuàng)造良好的采光和通風(fēng)環(huán)境。自然的采光和通風(fēng)需要從以下幾方面來(lái)進(jìn)行：確定目標(biāo)———確定采光、通風(fēng)的基本策略———確定外窗位置及材料———天窗位置選擇——人工照明整合等[5]。如：在建筑設(shè)計(jì)中有效使用導(dǎo)光板，導(dǎo)光板是由不吸光的材料制成，在高強(qiáng)度反射原理下，導(dǎo)光板可以將遠(yuǎn)處的光源進(jìn)行反射，使其在建筑的頂部發(fā)生散射，以調(diào)節(jié)實(shí)際進(jìn)入到建筑中的陽(yáng)光量，在很大程度上節(jié)約了光伏能源消耗。在陽(yáng)光較強(qiáng)的時(shí)候，導(dǎo)光板上的金屬環(huán)可以適當(dāng)遮擋光源，避免強(qiáng)光反射進(jìn)建筑內(nèi)部刺傷人眼；在陽(yáng)光較弱的時(shí)候，導(dǎo)光板可以通過(guò)垂直方向上的收集功能來(lái)對(duì)陽(yáng)光進(jìn)行補(bǔ)充，使更多的陽(yáng)光進(jìn)入建筑，滿(mǎn)足人們的需求。由于導(dǎo)光板的制作成本非常低，且實(shí)際產(chǎn)生的效果非常明顯，因此，可以稱(chēng)得上是“物美價(jià)廉”，在建筑設(shè)計(jì)中被廣大建筑設(shè)計(jì)師青睞。

4結(jié)束語(yǔ)

總之，被動(dòng)式超低能耗建筑作為一種新型設(shè)計(jì)理念，已經(jīng)在建筑行業(yè)得到廣泛關(guān)注。被動(dòng)式超低能耗建筑設(shè)計(jì)在使用的過(guò)程中需要建筑設(shè)計(jì)師掌握一定的基礎(chǔ)，如氣候基礎(chǔ)、建筑基礎(chǔ)、環(huán)境基礎(chǔ)等，并在此基礎(chǔ)上對(duì)保溫隔熱系統(tǒng)、門(mén)窗系統(tǒng)、采光通風(fēng)系統(tǒng)等進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，為人們提供舒適的生活環(huán)境，同時(shí)也能夠促進(jìn)建筑行業(yè)向著綠色、健康的方向發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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[2]趙新潔.被動(dòng)式超低能耗建筑設(shè)計(jì)基礎(chǔ)與應(yīng)用實(shí)踐[J].門(mén)窗，2016（09）：49.

[3]張曉露.被動(dòng)式超低能耗建筑設(shè)計(jì)基礎(chǔ)與應(yīng)用[J].門(mén)窗，2016（12）：25.

[4]許銳.被動(dòng)式超低能耗建筑設(shè)計(jì)基礎(chǔ)與工程應(yīng)用探討[J].建材與裝飾，2016（41）：63~64.

[5]毛強(qiáng).被動(dòng)式超低能耗建筑設(shè)計(jì)基礎(chǔ)與應(yīng)用[J].住宅與房地產(chǎn)，2017（21）：125.

作者:歐陽(yáng)蘋(píng) 單位:九江工業(yè)建筑設(shè)計(jì)院