建筑設(shè)計(jì)中被動式節(jié)能的探討

劉茜

（昆明億力源建筑勘察設(shè)計(jì)院有限公司 云南昆明 650031）

建筑設(shè)計(jì)中被動式節(jié)能的探討

劉茜

（昆明億力源建筑勘察設(shè)計(jì)院有限公司 云南昆明 650031）

被動式節(jié)能建筑設(shè)計(jì)的思想對于降低建筑能耗，改善建筑環(huán)境有著重要的意義，本文先簡述了節(jié)能建筑特征，接著重點(diǎn)對被動式節(jié)能建筑設(shè)計(jì)進(jìn)行了深入的研究，以供參考。

建筑設(shè)計(jì)；被動式節(jié)能

1 節(jié)能建筑特征

“節(jié)能建筑有兩個重要特征：①地區(qū)差異性；②過程控制性。地區(qū)差異性是指不同地域由于氣候、生活習(xí)慣和建筑形式的差別，造成建筑節(jié)能技術(shù)因地區(qū)而不同；過程控制性是指同一地域的建筑物也可能因一年中季節(jié)的不同、一天中時間的不同而遇到不同的溫度、濕度、氣流、光照，因而建筑物的能耗隨時間出現(xiàn)變化，節(jié)能建筑設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)使建筑的變化根據(jù)人的需要加以控制，這主要體現(xiàn)在三個方面：總體環(huán)境布局、建筑空間、建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)。

1.1 總體布局的可控性

應(yīng)用高新技術(shù)能夠改變建筑朝向，歐洲就已經(jīng)存在計(jì)算機(jī)控制的太陽跟蹤住宅，使之根據(jù)季節(jié)及風(fēng)向變化而調(diào)整。例如德國建筑師塞多·特霍爾根據(jù)向日葵的生態(tài)原理，把住宅設(shè)計(jì)建造得如同向日葵一樣，始終向著太陽，以充分利用太陽能。它跟蹤太陽所消耗的電力僅為房屋太陽能發(fā)電功率的1%。所吸收的太陽能相當(dāng)于固定太陽房的2倍。這座旋轉(zhuǎn)住宅在建筑外部布局的可控性方法給人們以啟示。然而，對于體量龐大的公共建筑而言，上述方法是不適合的，應(yīng)當(dāng)尋找更為合適的控制途徑。在公共建筑的節(jié)能建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)中，從外界環(huán)境因素進(jìn)行考慮，建筑總體布局應(yīng)以適應(yīng)四季氣候變化為原則，根據(jù)本地氣候條件（主導(dǎo)風(fēng)向、日照、雨量等）合理確定建筑朝向、體量、周圍綠化布局等因素，考慮利于夏季通風(fēng)遮陽、減少太陽輻射熱。

1.2 建筑空間的可控性

根據(jù)時間及氣候的變化來控制建筑空間，可最大程度地利用氣候資源的風(fēng)能、光能等，節(jié)省用于空調(diào)或采光的建筑能耗。例如，我國南方炎熱地區(qū)傳統(tǒng)民居的天井空間，在夏季保持開敞加強(qiáng)通風(fēng)，在冬季用透光材料加以覆蓋，防止冷空氣侵入，這些措施改善室內(nèi)熱環(huán)境達(dá)到了較好的效果，是利用建筑空間可控性營造舒適環(huán)境的實(shí)例。

1.3 建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的可控性

建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)及其構(gòu)件對室內(nèi)環(huán)境及建筑能耗會產(chǎn)生較大影響。圍護(hù)結(jié)構(gòu)的可控性是指對太陽輻射、室外空氣溫度綜合作用產(chǎn)生的熱過程是可控制的。例如傳統(tǒng)的建筑外墻，主要通過窗戶的開啟與關(guān)閉對冷熱氣候進(jìn)行一定程度的調(diào)控，這種方法體現(xiàn)了圍護(hù)結(jié)構(gòu)的控制作用.現(xiàn)代建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)得到發(fā)展，設(shè)置為雙層或多層的立面系統(tǒng)，其中可以開啟或關(guān)閉某個層次以適應(yīng)不同的氣候。

2 被動式節(jié)能的建筑設(shè)計(jì)

在建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中，其實(shí)存在著另一個方面的趨勢——低技術(shù)化。即通過建筑學(xué)的方式，在總平面、平面、剖面以及細(xì)部節(jié)點(diǎn)上的設(shè)計(jì)，合理地引導(dǎo)通過自然通風(fēng)以及太陽能等可再生能源的應(yīng)用，來達(dá)到有效地降低建筑使用能耗的目的。

2.1 建筑設(shè)計(jì)中保證自然通風(fēng)建筑的自然通風(fēng)可從總平面設(shè)計(jì)、室內(nèi)空間設(shè)計(jì)兩個方面來考慮。在總平面設(shè)計(jì)上，可著重考慮從建筑體型的方向性和室外環(huán)境的設(shè)計(jì)來合理引導(dǎo)風(fēng)流。

（1）建筑體型設(shè)計(jì)。

巧妙設(shè)計(jì)扭曲平面，使朝向夏季主導(dǎo)風(fēng)向的外表面積增大，改善吸風(fēng)面的風(fēng)環(huán)境。因勢利導(dǎo)設(shè)計(jì)尖劈平面，用“尖劈”的形體朝向冬季主導(dǎo)風(fēng)向，避免與冬季主導(dǎo)風(fēng)向的垂直關(guān)系，以削弱冬季不利風(fēng)流的影響。合理設(shè)計(jì)通透空間，在建筑的每層的適當(dāng)高度設(shè)置開窗，可大大疏通室外風(fēng)流，有利于夏季通風(fēng)。在建筑中設(shè)置掏空的空間，以利于疏導(dǎo)以及釋放過大的室外風(fēng)流。

（2）室外環(huán)境設(shè)計(jì)。

把握南向開敞空間，爭取較多的冬季日照和夏季通風(fēng)。充分利用自然空調(diào)，建筑南側(cè)可設(shè)置水面植被等，依賴水體蒸發(fā)來改善微環(huán)境的炎熱條件，并可在冬季強(qiáng)化太陽輻射的反射作用。設(shè)計(jì)植被導(dǎo)風(fēng)。通過設(shè)置合理的灌木喬木位置，南側(cè)引導(dǎo)風(fēng)流進(jìn)入建筑室內(nèi)，而北側(cè)則起到屏障的作用。利用構(gòu)筑物擋風(fēng)墻和導(dǎo)風(fēng)板的靈活組合，并可結(jié)合綠化整體設(shè)計(jì)，引導(dǎo)夏季風(fēng)流，阻擋冬季惡性風(fēng)流。

2.2 被動式太陽能利用

區(qū)別于太陽能板等的主動式太陽能利用，被動式太陽能利用以合理構(gòu)造為基礎(chǔ)，通過巧妙的構(gòu)造設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)太陽能的直接利用，具有低技術(shù)、低成本的特點(diǎn)，有利于節(jié)能技術(shù)的普及和推廣。

（1）直接受益式系統(tǒng)。

通過合理設(shè)置的導(dǎo)光板，將更多的光線反射進(jìn)入室內(nèi)，以利于建筑的采暖和采光。蓄熱墻體常用混凝土、磚、夯土等制成，可以在白天儲存大量的太陽能，通過蓄熱墻體的時滯效應(yīng)在夜間放熱，為室內(nèi)供暖。

（2）對流環(huán)路式系統(tǒng)。

將維護(hù)構(gòu)件部位設(shè)計(jì)成雙層壁面，形成封閉的空氣層，并將各部位的空氣層相連成循環(huán)，在太陽輻射產(chǎn)生的熱力作用下，依靠“熱虹吸”作用產(chǎn)生對流環(huán)路。在這個過程中，依靠貯熱體加熱空氣，流動的空氣來加熱室內(nèi)的墻體，以保持室內(nèi)溫度的穩(wěn)定。

（3）附加日光間系統(tǒng)。

在建筑南向緩沖區(qū)（陽臺、廊、小門廳等）增加透明玻璃成為透明空間，其中再設(shè)置一定的貯熱體，在太陽輻射的作用下，緩沖區(qū)迅速升溫，一部分貯存，一部分則進(jìn)入室內(nèi)，從而改善室內(nèi)的舒適條件。

2.3 外墻與屋頂?shù)谋粍邮焦?jié)能設(shè)計(jì)

在外墻的隔熱中，有效而環(huán)保的方法是將建筑的墻體埋入地下，或者將外墻的三面用土壤包裹，當(dāng)然這種方法并不適用于大多數(shù)建筑的功能需求，再就是將建筑外墻或者接近外墻的地方增加植被遮擋和覆蓋。另外，還有一種有效的方法是采用百葉包裹外墻，在需要接受光時打開百葉，夏季在白天則可以關(guān)閉，這樣外墻就不會被加熱，但這樣做的缺點(diǎn)是影響建筑外觀造型。

直接接受陽光暴曬時間最長的是屋頂。傳統(tǒng)的做法是采用保溫層覆蓋屋頂，再就是用蓋板架空。但種做法并不是最節(jié)能的，最好的方法是在上面用植被覆蓋，既可以很好地利用太陽能，又可以美化環(huán)境。如果是節(jié)能的別墅型建筑，這樣就可以建成一個屋頂花園，可謂是一舉多得。對于夏季多雨的地方，還有一種節(jié)能的做法是在屋頂上儲水，但屋頂要做好防水。

3 結(jié)束語

總而言之，節(jié)能不僅是我國經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的一項(xiàng)長遠(yuǎn)戰(zhàn)略方針，也是當(dāng)前一項(xiàng)極為緊迫的任務(wù)。在進(jìn)行住宅建筑的被動式節(jié)能設(shè)計(jì)時，需要充分地理位置、環(huán)境等特點(diǎn)，充分做好每一部分的設(shè)計(jì)，使建筑的能耗得到有效降低。

[1]董衛(wèi).可持續(xù)發(fā)展的城市與建筑設(shè)計(jì)[M].南京：東南大學(xué)出版社，1999.

[2]陳華晉，李寶駿，董志峰.淺談建筑被動式節(jié)能設(shè)計(jì)[J].建筑節(jié)能，2007（3）：29～31.

TU201.5

A

1004-7344（2016）12-0295-01

2016-4-11