被动式超低能耗建筑一体化设计分析

被动式超低能耗建筑一体化设计分析

王旭东 ,王少红

天津金辰房地产开发有限公司 300406         河北筑美工程设计有限公司天津分公司 300110

摘要：本文重点围绕被动式超低能耗建筑设计进行分析。被动式超低能耗建筑是为了顺应时代发展需求、节约能源消耗所产生的，能够进一步优化人们生活质量，提高经济应用方式。其相关设计思想高度契合我国提出的绿色环保理念，能够有效加强建筑领域的可持续发展，本文以某市体育场馆为基础，在降低能耗的基础上进行探讨、助力行业发展。

关键词：建筑工程；能源消耗；被动式超低能耗建

被动式超低能耗建筑是用保温性良好、气密性高的围护结构进行建筑设计，通过使用热回收技术，利用可再生能源，为人们提供舒适、怡人的居住环境，相关设计要符合不同地区的气候特征和自然条件，保证建筑的优良性能。

    1 被动式超低能耗建筑设计基础

    1.1 设计策略                   

被动式建筑的设计策略以降低能耗为主，通过节省照明用电、采暖用电、生活用水等方式，加强能源的利用率，将日常能源需求量降到最低。设计内容要包括湿度方面、空气质量层面和环境因素等。要通过规划合理有效的设计方案，提高建筑设计质量；要采用自然通风采光、外部围护结构等手段，提高建筑的遮阳、隔热性能，使居民获得良好的生活体验。

    1.2 设计标准

    对于房屋建筑来说，其体型系数要控制在0.27~0.49之间，从而有效降低建筑围护结构造成的热能损失。内部墙体和界面的设计要保证协同关系，要充分利用太阳能，合理规划建筑结构，加强自然能量的转换。被动式建筑要根据不同地区制定不同的设计标准，比如在气温较低的东北地区，要加强地理环境的运用，通过调整顶板的角度，抵御强风贯穿、阻挡寒流涌入室内。按照国家制定的设计技术标准手册，细化具体内容，保证采暖一次能源消耗量不高于15KWh/m2， 制冷负荷不超过11KWh/m2。在设计时要运用3D建模技术建立工程模型，帮助设计人员更直观的观察建筑结构，根据相关设计要求，制定详细的建筑材料要求。

    2 被动式超低能耗建筑设计的基础问题

    2.1 外部环境差异

    一般情况下，建筑物舒适度在某种程度上与外部环境和气候条件存在较为直接联系，不同气候类型条件下，被动式超低能耗建筑所发挥作用也不尽相同。例如，我国北方冬季气温较低，平均温度为-30℃~20℃，供暖时间较长。而南方地区平均温度普遍高于0℃，未给予供暖政策，在被动式超低能耗建筑设计过程则需将南北差异因素纳入其中。

    2.2 具备可实现性

    被动式超低能耗建筑在实际设计过程中需注重对本土特征的吸收，通过与地域自然、社会环境等因素的有效结合，制定科学合理的节能降耗措施。

    2.3 建筑群能耗高

    从某种程度上来看，气候、环境等自然因素对建筑能耗有着较为直接的影响，但与其他国家相比，我国建筑能耗总量偏高，造成这一局面的主要原因是国内建筑大多属于高能耗建筑类型，无论是保温性、隔热性，还是门窗空气密闭性等均有较大提升空间，无形中增加了建筑对供暖、冷气、空调等的需求量。

    3 被动式超低能耗建筑设计的实际应用

    当前建筑设计缺少外部环境差异的分析，没有按照地区的平均气温采取针对性的措施， 部分地区能源消耗过高，企业没有结合工程现场情况进行设计调整，使相关设计方案往往不切实际，因此各建筑企业需要强化被动式超低能耗建筑设计的实际应用，提高自然能源的保护和利用，为人民提供良好的生活环境。

    3.1 保温系统

    首先，技术人员要加强对保温、采暖系统材料的选择，相关施工材料要严格符合施工标准，确保材料的无污染、绿色化， 避免在施工过程中出现质量问题，当前大多数被动式超低能耗建筑选用的材料为无机保温砂浆、纳米隔热板和GSE泡沫板，这些材料的可控制性较强，能够帮助设计人员在设计系统时，提高操作的可行性，提高保温层的厚度。其次，保温系统的设计要注重散热功能，通过加强墙面的垂直绿化和通风墙、蒸发墙面的设计，将高温产生的热量快速消散。比如：我国的南方地区在冬季经常会出现建筑物室内热量大量流失的问题，建筑企业可通过使用复合苯材料，提高墙体夹层的厚度，提高建筑的保温性能。最后，要加强屋面保温系统的设计，传统的保温材料已经无法满足时代发展的需求，加强建筑的一体化设计，尽可能加强建筑的使用寿命。在材料选取上，尽可能选择保温砂浆和保温板， 并在相关材料上铺设混凝土保护层，提高保温系统的保温效果。

    3.2 门窗系统

    第一，要加强门窗节点的处理，提高窗框的保温性能。围护结构要确保高质量、高强度， 并且构造合理，要根据实际工程类型选取适合的窗户类型。将保温性良好的窗框材料替代传统的金属框架，并做好保温处理。窗框的材料尽可能以聚氨酯和聚苯为主，将木质框架通过螺栓固定的形式进行连接与安装，方便后期回收再利用； 第二，玻璃的隔热性要经过系统、严谨的计算，使窗框的热损度降至窗体热损度的30%。要进一步优化窗体的气密性，防止内部构件由于空气流通产生缝隙，通过加设封条或使用弹性优良、组装牢固的橡胶条进行密封处理，降低室内外空气的交换，使能源损失量保持在合理的范围内。

    3.3 自然采光与通风

    自然采光与通风是被动式超低能建筑工程建设的基础环节，在设计时要注意工程地点的自然环境条件，收集相关气候信息数据，根据实际情况分析、研究、确定最优的方案策略。在工程中要对内侧的抹灰层进行缝隙封堵，确保气密性严实，同时在内侧设置防水膜，进而保证相关使用电线不会被室内的水蒸气浸泡，出现电路故障，要按照30m2/h的标准风量设置新风系统，保证空气过滤等级在G4以上，并在进风和排风管道上安装消音设备，降低通风时产生的噪音。

    3.4 节能规划

    首先，要做好建筑工程的平面设计，确定建筑的采光角度、绿化率和相关玻璃界面的反光系数， 要确保建筑室内外的压强值低于1.5Pa。位于迎风面的墙体要提高热岛效应，能够利用周边树木或建筑物有效抵挡强风的侵袭。其次， 要提高非透明的围护结构节能设计， 综合考虑被动式建筑的建筑高度，使用燃烧性能为A 级的建筑材料，保证建筑的恒温性，空调板要使用挑梁式构造，在进行设备管道施工时预留套管，降低线性热桥。外门的气密性等级要大于八级，水密性超过六级，这样才能使结构外表面保持良好的保温隔热功能。最后， 要采用外挂安装的方式加强窗框与墙体的连接，通过使用挑梁式结构，使原本的线热桥变为点热桥，在首层的外墙基础上使用粘性塑板，确保在进行隔热处理时，能够深入地下至少1m的距离。

    3.5 朝向设置

被动式超低能耗建筑设计要注意建筑物的朝向设置，要尽可能采用南北朝向的设计方式， 从而提高采光度和自然通风量， 相关技术人员要结合不同地区的地势、地貌进行适当调整， 避免房屋遭受阳光的直射。在建筑型体设计中，要尽可能体现建筑的合理性、简洁性，不能一味的追求低耗能源策略而使建筑结构复杂化。并且被动式建筑要注意保持合理的风速与风量，使建筑穿堂风能够有效成型，为后期设计提供便利。相关朝向设计要尽可能保证建筑成本和节能损耗间的经济平衡，能够有效提高各建筑产业的经济效益，使其符合国家规定的相关能源使用标准。

    4 结语

综上所述，在进行建筑设计时，相关设计人员除了要考虑建筑自身安全性、实用性等内容，还应将人们对城市建筑和人居环境的绿色要求纳入考虑范围，通过对当地建筑环境的深入研究与分析，对建筑环境资源和空间进行合理化应用，为室内良好环境的营造奠定基础。而被动式超低能耗建筑设计在有效传承建筑物文化时，还在建筑领域内积极引入“绿色、节能、环保”等新型理念，对城市人居环境的建设与可持续发展起到了积极的推动作用。

参考文献：

[1] 赵文婷．试论被动式超低能耗建筑设计基础与应用［J］．居业，2020，10 :56－57．

[2] 王斌，张冀友，郭淳．被动式超低能耗建筑设计分析［J］．居业，2022，1 :117－119．