被动式节能在住宅建筑设计中的应用分析.docx

被动式节能在住宅建筑设计中的应用分析 Summary：本文从被动式节能住宅建筑的现实意义入手，对体型结构与空间布局设计、通风设计、被动式太阳能、地热能等方面对被动式节能在住宅建筑设计中的应用进行了有效分析，希望能为相关的工作人员提供一定的参考。Keys：被动式节能；住宅建筑设计；应用引言在当前全面倡导绿色、环保、节能的时代背景下，应当将被动式节能技术作为一个关键课题，积极加强研究、探讨与实践，要客观、全面认识到被动式节能在住宅建筑设计的必要性，更要采取科学、合理的应用策略，将被动式节能在住宅建筑设计中的效果切实地凸显出来，发挥出其对现代建筑设计的指导、优化作用。1被动式节能住宅建筑的现实意义就建筑设计领域来说，传统的建筑不论是在建设施工过程当中，还是在后期的使用过程当中，都明显存在着污染大、能耗高的弊端，虽然其结构越来越健全、功能越来越完善，能够满足人们生活、生产的基本需求，但是却远远达不到绿色、环保、节能的标准，与整个社会发展趋势、发展要求相悖。为此，在被动式节能住宅中，必须以绿色理念为基本指导，平衡建筑设计与自然生态环境之间的关系，在满足人们对建筑基本生活、生产需求的同时，实现与自然生态环境的和谐共处，减少由于建筑建设、使用而造成的环境污染，降低建筑能耗。这样一来，既能够改善人居环境，又能够达到绿色、环保、节能的目的和效果，更有利于建筑设计行业自身的发展，以及整个人类社会的可持续发展。2被动式节能在住宅建筑设计中的应用2.1体型结构与空间布局建筑朝向、空间布局、体型系数等因素对于建筑整体得热和散热有较大影响。对于严寒地区和寒冷地区冬季温度低寒冷时间较长，应尽量争取冬季得热。因此在朝向上选择南北朝向且建筑东西延伸；空间布局上应将主要房间设置在中部或者南向；为减小冬季建筑失热应减小体型系数，建筑外立面可采用不光滑的深色纹理装饰。而在全年无冬季的夏热冬暖地区采用建筑自身错落穿插设计、坡屋顶、开放式廊道以及外立面浅色光滑装饰来减小建筑室内得热。有隔热要求的气候区可采取屋顶绿化屋面或屋面架空等形式。对于居住建筑应根据当地地形地貌和局部气候特点做出判断。从绿色理念角度出发，进行建筑选址设计时，应当在满足建筑设计基本功能性、结构性、安全性需求的基础上，尽量保留原生的自然生态环境，使其能够与建筑保持一种和谐、共生的关系，减少可能对环境造成的改变与破坏，特别是对于原生的植被、水体，要大力的予以保护，将其作为建筑设计中现成的、重要的绿色资源。另外是在建筑的外部环境设计中，也需要融入和应用绿色理念，如应当基于原生的自然生态环境、植被、水体，打造绿色性、人文性的景观，改善人居环境条件，创造多样的生态系统，保证区域物种多样性。经过这样的绿色理念建筑设计优化，不仅可以满足现代人对建筑的自然性、美观性需求，提高建筑的自然审美价值，又能够尽量保持原生的整体自然生态环境，减少对环境的破坏，还可以借助绿化达到防御风沙、遮阳隔热、吸声降噪的效果，使建筑更加宜居的同时，降低建筑在后期使用过程当中的能源消耗。2.2通风设计通风是保障居住建筑室内空气品质和人体热舒适的重要技术措施，夏热冬暖地区气候条件较好，关于自然通风的研究一直是人们关注的重点。良好的自然通风，需要在住宅设计阶段充分考虑。风能资源同样属于新能源之一，且在自然界中广泛分布，其主要是由于阳光照射至地球表面之后，气温及空气中水含量不同，由此导致不同地区之间的气压存在差异，带动着气温变化及风的出现；当风能利用与现代建筑节能设计过程中，设计人员可以在除门窗等部位之外，预留一定的通风口，确保建筑内部空气能够流通，减少空调等设备的应用，在节省电能消耗的同时，保障室内环境的健康舒适。通风目的有缺失归纳起来，居住建筑自然通风目的主要有如下三个方面: 1) 降温排热。城市“热岛效应”明显，但其明显的亚热带季风海洋性气候，又为住宅自然通风降温排热提供了有利条件； 2) 改善室内空气品质。住宅装饰装修、烹饪油烟、电气设备等产生的挥发性有机物污染、颗粒物污染和微生物污染对人体健康的危害越来越受到人们的重视，自然通风无疑是创建可接受的室内空气品质的有效手段；3) 节能减排。家用空调的越来越普及使能耗不断增加，夜晚等时段良好的自然通风可以降低能耗。居住建筑自然通风设计主要依靠室内外风压差或热压差进行室内外空气的交换从而达到室内降温、除湿等效果以增加室内环境的舒适度。自然通风是夏热冬冷地区、温和地区、夏热冬暖地区夏季以及过渡季夜间较为有用的被动式设计策略。设计中可利用通风屋顶、底层架空、开放式廊道、控制建筑进深、建筑两侧设置通风口等设计提高自然通风的效果。2.3被动式太阳能被动式太阳能建筑系统不采用特殊的机械设备而是利用辐射、对流和传导，使热能自然流经建筑物，并通过建筑本身的性能控制热能的流向从而得到采暖或制冷的效果，建筑本身作为系统的组成部分。对于太阳辐射强烈的严寒地区和温和地区通过室内热环境测试分析，选择直接受益式或集热蓄热墙如特隆布墙，寒冷地区和夏热冬冷地区可采用附加阳光间和集热蓄热墙；同时可通过新风系统与太阳能集热系统的优化，提高当地的太阳能利用。因此，对于有制冷需求的夏热冬暖地区和夏热冬冷地区可采取被动式蒸发冷却技术进行夏季降温。此外，附加了厚重型被覆结构的集热蓄热墙使被动太阳房可有效降低夏季室温以及减缓冬季室内温度；新型被动式太阳能相变集热蓄热墙系统在冬季蓄热保温和夏季隔热通风降温上成效显著。在实际工作中，设计人员需要对施工区域地形地质、生态气候及周边建筑等方面进行详细的调查了解，在一些光能资源较为充沛的地区应用太阳能，而这一过程在另一方面对太阳能的应用与发展造成一定的限制。在设计过程中合理设计窗户结构和方位，能够延长阳光照射房间的时长，减少冬天的空调等发热设备的电能消耗。在建筑物的顶部设置一定数量的太阳能集热装置，利用蓄热的设备进行太阳能资源的储存，通过末端装置实现供热水和采暖的功能，促使在阳光不充沛时也能达到发热的效果。房屋设计通过房屋顶部安装太阳能光电池、平板型集热器以及热管式真空管集热器，利用其所吸收的太阳能为室内的储水器以及锅炉提供电能，通过太阳能实现供电功能，减少对环境的破坏。2.4地热能的使用地热能是一种与太阳能相似的清洁能源，具有无污染的特点。在建筑设计过程中，通常借助热交换仪器将地表以下的土地层温度转换为建筑物内冬季的热源，使得建筑物室内能够以此作为取暖或生产用电或热水的基础，通过使用地热能达到供电等目的，能够减少煤炭或电能的消耗。例如，我国部分高校通常使用地热能提供采暖和热水，为高校降低较多的供热与供水成本。在校内利用地热能，还能够降低安全事故发生的可能性。结束语随着社会的发展和进步，人们逐渐对住宅需求越来越高，有些地区的人们不满足于村镇的住宅设计，便向城市转移，寻求质量更高的城镇住宅，而在被动式节能住宅设计中往往会比普通一般的住宅建筑设计更加节能和环保，不仅如此，被动式节能是符合当今时代潮流的，会有越来越多的人关注到被动式节能住宅建筑设计中去。Reference1张春霞.被动式住宅节能因素浅析J.中小企业管理与科技(中旬刊),2020(11):176-177.2尚瑨.被动式节能技术在绿色居住建筑中应用J.城市建筑,2020,17(24):55-56.3宋子烨,余跳,冷瀚宇.基于被动式节能模块化建筑围护体系研究J.城市住宅,2020,27(06):121-122.4周雯,陈宏,王文超.被动式超低能耗住宅节能设计与经济性研究J.建筑节能,2020,48(05):7-10+18.5郑兵.被动式低能耗建筑设计探析J.绿色建筑,2020,12(03):69-73. -全文完-