超低能耗建筑的設(shè)計(jì)優(yōu)化策略

1 引言

現(xiàn)階段，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展，被動(dòng)式超低能建筑作為建筑行業(yè)的新興產(chǎn)物，該能耗方式起源于德國(guó)，在制冷與供暖等方面的具體操作提出了更高的要求，同時(shí)也在環(huán)保理念、技術(shù)水平以及舒適性等方面展示出了顯著優(yōu)勢(shì)，例如，建筑良好的保溫性能可以滿足人們對(duì)居住溫度的需求。

綜合我國(guó)建筑發(fā)展歷程，傳統(tǒng)建筑形式存在諸多制約因素，包括耗費(fèi)大量的資金以及人力、物力資源，且需要面臨資源浪費(fèi)與環(huán)境污染兩大難題，因此不利于建筑行業(yè)的穩(wěn)定可持續(xù)發(fā)展。

而超低能耗建筑可以有效克服上述問(wèn)題，在先進(jìn)技術(shù)與節(jié)能方式的推動(dòng)下，在節(jié)約生產(chǎn)成本的同時(shí)，促進(jìn)了建筑建設(shè)整體水平的大幅度提升，以熱回收家居通風(fēng)技術(shù)為例，該技術(shù)為保障內(nèi)部流通空氣質(zhì)量等方面提供了有效途徑，再借助熱回收裝置技術(shù)實(shí)現(xiàn)廢氣與新鮮空氣的持續(xù)交換，從而提高對(duì)熱量的利用率。綜上不難看出，對(duì)于建筑行業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展而言，被動(dòng)超低能耗建筑具備充分的必要性與重要性。

2 被動(dòng)式超低能耗建筑節(jié)能設(shè)計(jì)原理

建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的最終目標(biāo)為，在節(jié)約與充分利用資源的前提下，保障居住環(huán)境的舒適度，在不同環(huán)境下的室內(nèi)溫度與濕度有著明顯的差異，因此氣候與室內(nèi)環(huán)境是建筑設(shè)計(jì)的重要影響因素，即建筑節(jié)能設(shè)計(jì)需要立足于具體的氣候與室內(nèi)環(huán)境條件合理開(kāi)展。

例如，當(dāng)整體環(huán)境為夏暖冬熱的狀態(tài)時(shí)，在門(mén)窗關(guān)閉且無(wú)其它通風(fēng)措施的情況下，會(huì)嚴(yán)重影響居民的居住體驗(yàn)。適宜居住的環(huán)境條件是：室內(nèi)溫度不超過(guò)28℃，室內(nèi)空氣相對(duì)濕度不超過(guò)60%。

根據(jù)適合居住的環(huán)境條件要求，在進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，要保障室內(nèi)正常的空氣流動(dòng)，并且要加強(qiáng)室外的遮陽(yáng)程度促使環(huán)境達(dá)到舒適的居住環(huán)境。

此外，被動(dòng)式建筑空間設(shè)計(jì)需要減少現(xiàn)代設(shè)備的數(shù)量，從而達(dá)到節(jié)省資源的目的，具體設(shè)計(jì)原理下圖所示：

被動(dòng)房設(shè)計(jì)原理

3 當(dāng)前被動(dòng)超低能耗建筑在發(fā)展過(guò)程中存在的問(wèn)題

（1）由于我國(guó)國(guó)土資源遼闊，再加上經(jīng)濟(jì)發(fā)展不平衡，各個(gè)地區(qū)的氣候存在較大的差異，特別是對(duì)于一些經(jīng)濟(jì)較為落后地區(qū)而言，資金以及先進(jìn)技術(shù)的引入不到位，致使整個(gè)建筑設(shè)計(jì)水平不高，給被動(dòng)式超低能耗建筑的工作帶來(lái)了較大的挑戰(zhàn)。

（2）我國(guó)橫跨緯度較多，各個(gè)地區(qū)的氣候變化也存在著較大的差異，不同氣候區(qū)域采用統(tǒng)一被動(dòng)超低能耗建筑并不能充分發(fā)揮出自身最大的作用，這也是當(dāng)前被動(dòng)超低節(jié)能建筑存在的主要問(wèn)題，只有有效的考慮到因地制宜才能進(jìn)行后續(xù)的工作。

4 被動(dòng)式超低能耗建筑的優(yōu)化設(shè)計(jì)

1 通風(fēng)設(shè)計(jì)

被動(dòng)式建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中通風(fēng)設(shè)計(jì)是非常關(guān)鍵的設(shè)計(jì)，通風(fēng)設(shè)計(jì)包含著不同種類的設(shè)計(jì)，其中包括總體規(guī)劃通風(fēng)設(shè)計(jì)、建筑平面通風(fēng)設(shè)計(jì)、建筑立體通風(fēng)設(shè)計(jì)：

（1）總體規(guī)劃的通風(fēng)設(shè)計(jì)。

通風(fēng)性是影響居民居住體驗(yàn)與舒適度的重要因素，也是建筑設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，在規(guī)劃設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要綜合房間分布、采光以及氣候環(huán)境等多種因素，對(duì)風(fēng)勢(shì)走向等進(jìn)行科學(xué)合理的把握。

（2）建筑平面通風(fēng)設(shè)計(jì)。

為了保障居住環(huán)境舒適度，需要對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施布置與安排的合理性加以重視。以人員集中活動(dòng)、流動(dòng)性較大的客廳為例，該區(qū)域的設(shè)計(jì)需要重視空氣對(duì)流的設(shè)計(jì)部分，充分保障氣體的正常流動(dòng)，并借助“空氣齡”這一指標(biāo)科學(xué)衡量室內(nèi)空氣的流動(dòng)性。

（3）建筑立體的通風(fēng)設(shè)計(jì)。

外墻設(shè)計(jì)的工作內(nèi)容包含了以下方面：在不影響建筑功能的情況下，盡量減少外墻設(shè)計(jì)的表面積；勘查并掌握當(dāng)?shù)貧夂颦h(huán)境及其帶來(lái)的影響，從而在居住需求的基礎(chǔ)上對(duì)門(mén)窗等部分進(jìn)行設(shè)計(jì)，解決室內(nèi)上層熱空氣與外界氣體的交換問(wèn)題，有效提升室內(nèi)環(huán)境的質(zhì)量，并緩解外界溫度對(duì)室內(nèi)環(huán)境的影響，減少資源浪費(fèi)等不良現(xiàn)象的存在，如下圖所示：

通風(fēng)設(shè)計(jì)

2 保溫隔熱設(shè)計(jì)

在我國(guó)的大多數(shù)地區(qū)，通常會(huì)采用雙墻隔熱設(shè)計(jì)，通過(guò)中間的隔層，保證室內(nèi)的溫度，不同方向的外墻采用的方式也不同，要根據(jù)不同的方向采用不同的材料。

另外一種保溫隔熱的方式就是采用節(jié)能屋面保溫隔熱技術(shù)，就是在屋頂?shù)纳厦孢M(jìn)行絕熱板的鋪設(shè)，這種設(shè)計(jì)能夠有效阻斷熱量的傳播。對(duì)于斜面的房屋來(lái)說(shuō)，要采用雙隔面的方式，在原本的基礎(chǔ)上加上一層通風(fēng)百葉，有益于空氣的流動(dòng)，確保夏天室內(nèi)溫度的適宜，通過(guò)這種方式，能很好的改善室內(nèi)溫度，有效的降低能源使用，如下圖所：

保溫隔熱設(shè)計(jì)

3 采光設(shè)計(jì)

退臺(tái)空間建筑的退臺(tái)空間指的是，建筑立面或是內(nèi)部的中庭空間呈逐層退進(jìn)或是逐層外挑。

逐層退進(jìn)的目的是為了使建筑上層對(duì)下層盡量少的遮擋，讓每一層盡量多地接受自然采光，并加強(qiáng)熱量的獲得，對(duì)寒冷地區(qū)建筑的采光極為有利。

逐層外挑的目的是為了讓建筑上層對(duì)下層有稍微的遮擋，避免眩光的產(chǎn)生，并加強(qiáng)建筑的遮陽(yáng)效果，對(duì)炎熱地區(qū)的建筑比較有利。

由于太陽(yáng)高度角和日照方向的不同，基于建筑采光優(yōu)化的退臺(tái)空間也不盡相同。而建筑剖面，則為退臺(tái)空間提供了一種“可調(diào)節(jié)”的設(shè)計(jì)方法。

建筑南立面，為了防止其在夏季受到陽(yáng)光強(qiáng)烈的照射，可以將其剖面外墻在沿太陽(yáng)入射的方向進(jìn)行稍微調(diào)整。這樣一來(lái)，不僅解決了強(qiáng)光照射的問(wèn)題，也沒(méi)有影響到冬季的采光（由于冬季太陽(yáng)的入射角較低），而且可以縮短建筑之間的日照間距。

中庭空間對(duì)于大進(jìn)深或大開(kāi)間的建筑，建筑難免會(huì)存在自然光很難照射到空間。這時(shí)，一般的解決方法是，在建筑跨度大的地方加入中庭空間，調(diào)節(jié)其周?chē)鷥?nèi)部空間的采光。

光是由上至下射入建筑中，平面圖可以確定中庭的進(jìn)深和面寬，但不能從光的入射方向?qū)χ型サ呢Q向空間進(jìn)行調(diào)整。

剖面是對(duì)空間的描繪，是將空間從二維提升到三維的一種圖示表達(dá)。剖面不僅僅作為一種結(jié)果，它更是一個(gè)過(guò)程、一種方法。若從剖面對(duì)建筑的中庭空間進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化，必定會(huì)帶來(lái)更加準(zhǔn)確且有效的結(jié)果。以頂部采光的中庭空間為例，其高度與寬的比值就決定了這個(gè)空間的類型與適用范圍。

當(dāng)比值較小的時(shí)候，其空間較為低矮和開(kāi)敞，有利于獲得更多的自然采光，可以解決進(jìn)深過(guò)大而造成的自然采光不足等問(wèn)題，適用于寒冷地區(qū)的氣候特點(diǎn)；當(dāng)比值較大的時(shí)候，其空間較為高大和狹窄，有利于減少太陽(yáng)光的直接照射，減少熱量的獲得，較大的高度有利于溫室效應(yīng)的發(fā)揮，加強(qiáng)自然通風(fēng)的效果，適合于炎熱地區(qū)的氣候特點(diǎn)。

5 促進(jìn)被動(dòng)式超低能耗建筑發(fā)展的措施

1 立足于當(dāng)?shù)貧夂颦h(huán)境合理調(diào)節(jié)控制標(biāo)準(zhǔn)

對(duì)于被動(dòng)式超低能耗建筑發(fā)展而言，受不同地區(qū)在氣候環(huán)境等方面存在較大差異性的影響，實(shí)現(xiàn)控制標(biāo)準(zhǔn)的動(dòng)態(tài)合理調(diào)節(jié)與進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)有著重要的意義。

具體而言，建筑行業(yè)的相關(guān)部門(mén)可以根據(jù)當(dāng)?shù)氐哪旯┡恳约肮├淞康葮?biāo)準(zhǔn)對(duì)其進(jìn)行滿足和調(diào)節(jié)，保證被動(dòng)式超低能耗建筑可以具備高節(jié)能性能，從而有效發(fā)揮出建筑設(shè)計(jì)自身優(yōu)勢(shì)。例如，被動(dòng)式超低節(jié)能技術(shù)有助于改善嚴(yán)寒地區(qū)的供暖工作與酷熱地區(qū)的制冷問(wèn)題。

2 加強(qiáng)被動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用力度

就目前而言，我國(guó)被動(dòng)超低能耗技術(shù)在應(yīng)用力度方面較為欠缺，為了進(jìn)一步完善技術(shù)水平，建筑施工團(tuán)隊(duì)可以直接采用太陽(yáng)能、自然風(fēng)以及地理地形等天然條件進(jìn)行充分的利用，并通過(guò)高性能的維護(hù)結(jié)構(gòu)和良好的氣密性以及遮陽(yáng)可調(diào)節(jié)技術(shù)來(lái)進(jìn)一步完善以往被動(dòng)式超低能建筑技術(shù)中存在的不足，有利于充分發(fā)揮技術(shù)指導(dǎo)作用。

其次，需要重視太陽(yáng)能輻射采暖以及蓄熱等被動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用，從而達(dá)到減少能耗、節(jié)約資源的目的，這在一定成熟上也有效提升了建筑環(huán)境的質(zhì)量。

此外，需要加強(qiáng)對(duì)科學(xué)技術(shù)研究與應(yīng)用等方面的資金投入，積極借鑒其他先進(jìn)成熟的建筑特點(diǎn)，并在此基礎(chǔ)上提升自身超低耗能建筑的建設(shè)水平。

6 結(jié)語(yǔ)

在我國(guó)各個(gè)地區(qū)進(jìn)行被動(dòng)式建筑節(jié)能設(shè)計(jì)，要適當(dāng)?shù)目?/span>慮遮陽(yáng)設(shè)計(jì)、通風(fēng)設(shè)計(jì)、保溫隔熱的設(shè)計(jì)，然后再根據(jù)具體的環(huán)境因素，采用合適的建筑設(shè)計(jì)。

通過(guò)這種方式促進(jìn)節(jié)能設(shè)計(jì)運(yùn)用，可以降低我國(guó)在進(jìn)行房屋設(shè)計(jì)時(shí)的能源消耗，保證能源可持續(xù)發(fā)展。