绿色建筑视域下超低能耗建筑设计模式研究

绿色建筑视域下超低能耗建筑设计模式研究

胡海蒂

重庆市设计院重庆市400015

摘要：社会经济的加速发展，节能减排、可持续发展、城镇化已成为社会各界谈论的话题，人们在满足自身居住条件的同时对环境的要求越来越高，按照现行标准进行建筑设计，无法顺应当前可持续性发展的理念需求。被动式节能耗建筑将环境要素以及建筑设计进行结合，提出了能够满足节能环保、温度舒适的理念，与我国发展要求是相吻合的。最大程度地降低建筑供暖供冷需求，并充分利用可再生能源，以更少的能源消耗提供舒适室内环境的建筑。本文分析了绿色建筑视域下超低能耗建筑设计模式。

关键词：绿色建筑；超低能耗建筑设计；模式

通过超低能耗建筑示范项目的实践，日本、加拿大、美国等国家已经制定实现超低能耗建筑目标的路线图及办法，并逐步推广基于能耗指标的性能化设计。然而，目前国际上多是针对某一设计案例或设计中的某一方面开展深入研究，缺少系统化、通用性强的超低能耗建筑设计指导方法。

一、超低能耗建筑

目前，作为超低能耗建筑的一种形式，德国被动房被广泛接受，通常其最大供热负荷不超过10W/m2、供热、制冷能耗需求量均不超过15kW•h/（m2•a）、年一次能源总消耗（包括生活热水、供热制冷和烹饪）不超过120kW•h/（m2•a），由此可见，超低能耗建筑设计与传统建筑设计的不同在于从仅仅实现建筑功能到最优化建筑性能的提升，即实现满足能耗指标的性能化设计。以能耗为控制指标的性能化设计方法可以理解为：各分支专业均以优化建筑性能以及达到终极能耗指标为中心，通过充分利用建筑周围自然条件，各专业交互配合提出满足建筑功能及能耗指标的建筑体形系数、围护结构热工参数以及高效设备及系统方案，对其最终运行能耗进行预测评估，从而得出每一栋建筑最优化合理的设计方案。通常情况下，超低能耗建筑主要是借助一些技术措施，来调节建筑中的舒适度和采光，最大限度的减少给主动式采暖设备和主动式制冷设备的依赖性，高校应用可再生能源，从而给人们营造一个舒适、良好的生活环境，进而缓解给一次能源造成的损耗率。超低能耗建筑不但可以应用在人们的住宅中，同时也可以应用在办公、学校以及娱乐场所中相对于传统建筑设计方法，基于能耗指标的性能化设计有以下特点：1）以能耗指标为导向，协调各专业充分发挥设计师主观能动性。2）初设阶段严格把控建筑形体和围护结构热工参数，最小化建筑能源需求，以能耗指标为导向，被动优先主动优化相结合，同时对场地周围可再生能源应用潜力储能技术和能量回收技术潜力进行研究。3）不规定整个建筑设计过程的具体节能措施，以建筑能耗表现为终极目标优化整合适用节能技术和设计方案。

二、绿色建筑视域下超低能耗建筑设计模式

1.建筑环境气候分析。建筑物与环境气候之间有非常紧密的联系，在一个建筑体系的建设过程中，最先要考虑的前提条件就是气候环境对不同建设环节能够产生的影响，这也是能够有效的控制低能损耗的关键环节之一，其中包括建筑室外、以及人力自身感知、室内微型这三个方面的气候环境，要了解清楚三者之间的关系。很多建筑设计都会或多或少的知道一些环境气候理论知识，但是在实际的设计过程中，却很少能够使用，导致这一现象出现的最根本原因就是缺少一些直观、实用的气候计算方法。根据调查显示，在当前国际上比较常用的建筑环境气候分析方式可以分为两种，一种是图像影响的分析方法，而另外一种则是表格分析方法，这两种方法有一个共同点，就是可以从不同的角度对人体热舒适性的环境气候特征进行有效的分析和考量，能够针对这一现象进行有效的计算，但是由于国家气候环境不同，而且在南北气候差异比较明显，所以在这种方式的基础上，可以总结出环境气候的建筑分析方法。针对环境气候在研究的时候，要注重室外气候、人体舒适感知、以及室外气候在发生变化之后对人体产生的影响，这些内容都是需要注重解决的，也只有这样才能够最大限度的解决建筑环境气候低能损耗。但在实际的操作过程中，被动式超低能耗建筑设计与一些主动的相比，其自身的特点就是能够有效的控制室外的气候和室外微小变动的气候，能够随时进行有效的调节，保证气候能够按照一定的规律进行。但从建筑热环境的角度来分析，人体的热舒适是一个标准的控制指标，所以在操作过程中，需要时刻的将人体的热舒适度作为标准，将人体的热舒适形态充分的展示出来，这样才能够逐渐的形成良好的温度指标，对现代人的生活环境提供良好的保障。

2.双向交叉平衡法。双向交叉平衡法即以能耗指标、舒适度指标为导向，在优化建筑围护结构和高效新风热回收的同时，考虑可再生能源的应用，建筑消耗的能量由可再生能源来提供，从而达到能量供需的平衡的设计方法。设计过程中通过改变建筑朝向、窗墙比，将建筑本身围护结构与系统设备、可再生能源与高效能源有效组合。通过可再生能源达到建筑能源供需的平衡，可以充分满足用户的舒适要求。应用双向交叉平衡法达到超低能耗有3个主要技术特征：1）充分优化被动设计手段。调节建筑体形系数、内外遮阳、自然通风和自然采光等，严格把控建筑围护结构参数限值，最大限度减小建筑对化石燃料的需求；2）主动优化提高系统性能。利用新型技术和设备提高能效，如节能灯具、变频风机或水泵等的应用；3）合理利用可再生能源。建筑需求的能量尽可能多的来源于太阳能、风能、浅层地热能、生物质能等可再生能源。

3.建筑室外气候的精细化表征方法分析。被动式超低能耗建筑是建立气候分析技术的基础之上，将人体的舒适度作为主要的出发点，所以在实际的操作过程中，针对室外气候的特征描绘数字，要保证其自身的准确性和真实性，这样才能够切实有效的实现低能耗的规划和优化。另与数值模仿或者是理论剖析来相比，我国对于建筑节能范畴的气候参数研究远远不够。虽然对于室外气候的精细化研究一直没有停止过，但是研究的效果并不是很理想，另外由于数据相对比较少，所以在之后的很长一段时间内，相对应的数据都没有再更新，而建筑能耗的精细化就会一直呈现空白的状态，这就导致能够对建筑节能领域提供影响和作用的因素被制约，从而呈现一直停滞不前的状态。在社会经济不断快速发展、科学技术不断进步以及人们对于建筑环境意识不断强烈的影响下，我国对于精确核算逐时能耗的动态规划办法逐渐成为国家的标准项目之一，针对其进行的研究也逐渐的加大了重视力度，从根本上对建筑室外气候的精细化表征方法进行详细的分析，并且在不断的实践当中进行总结，从根本上将被动式超低能耗建筑设计的应用作用发挥出来。

总之，由于我国的建筑节能环保、可持续发展以及各项政策与现代人的生活质量不断提高，被动式超低能耗有非常重要的作用。所以在这种形势下，对于环境质量的重视力度就需要不断的提高上来，被动式超低能耗建筑是利用天然的动力来对现代人的居住环境形成一种无形的保障，在实际的设计应用过程中，要充分的考虑到周围的影响因素，加强建筑计划技术的整体作用。超低能耗建筑会随着社会的可持续发展而发展，并将成为前沿问题。采用合理的被动式技术，充分利用自然环境的冷/热量，就可以大幅度的减少能耗，实现超低能耗建筑。

参考文献：

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[2]杨柳，杨晶晶，宋冰，被动式超低能耗建筑设计基础与应用[J].科学通报，2016，（18）：1698-1710.

[3]李健瑛.论述被动式超低能耗建筑设计基础研究[J].建筑工程技术与设计，2015（31）：1659.