摘要：建筑设计理念应该与时俱进，具有长期性特点。被动式超低能耗建筑（Passive ultra-lowenergy building）是指适应气候特征和自然条件，通过保温隔热性能和气密性能更高的围护结构，采用新风热回收等技术，利用可再生能源，提供舒适室内环境的建筑。该类建筑是未来建筑发展的主流，也更契合节约型社会建设、可持续发展等时代主题，得到了各地广泛重视。
关键词：被动式超低能耗建筑；建筑设计；基础与应用
引言
进入了21世纪，全球范围内对超低能耗展开了深入的钻研和推广。近期开展的法国气候研究会各个国家提出了自己的意见和相对应的实施方案。就目前所取得的比较成功的案例进行推敲，日本、加拿大、美国和其他国家做出了超低能耗的实施以及方案，并对其展开大范围的推广和宣传。但是，大多数国家却只针对其中的一项和一方面进行研究探讨，不能有效的、通过实际与理论相结合对超低能耗做出改善和建议，这使得其具有局限性。
1被动式超低能耗建筑发展历程
中国有据可查的第一个被动房是2010年上海世博会的汉堡馆，这座2094m2的办公、公寓混合功能的被动房坐落在世博会的城市体验区。在当时，汉堡馆并没有因为采用了被动房技术体系得到行业的广泛关注。在展览结束后，汉堡馆被中国企业买下并移往他处。
2009年中国住建部科技发展促进中心和德国能源署签署了关于被动式建筑在中国发展的合作备忘录。秦皇岛“在水一方”项目和哈尔滨“溪树庭院”项目入选首批合作示范工程。2012年“在水一方”项目的被动式超低能耗示范楼成功进入市场，迅速得到消费者、产业界及政府的认可。“在水一方”项目在德国专家的帮助下，全面地展示了被动式超低能耗建筑的设计理念和技术集成，德国先进的节能技术、产品和施工工艺得到广泛的应用，项目验证了被动式超低能耗建筑在中国目前的房地产市场环境中的技术经济可行性，为探索适宜我国国情的超低能耗建筑技术路线提供了很好的借鉴。
2014年，中国建筑科学研究院近零能耗示范楼建成并投入使用，这是国内首座明确以近零能耗为建设目标的示范建筑。该项目以有限的增量成本实现了能耗低于同类建筑30%的节能目标。示范项目在短时间内吸引了数千名业内人士的参观交流，有力地推动了被动式超低能耗建筑在中国的发展。
在2015到2017年间，北京、山东、河北、河南等省市均提出了建设数十万平方米甚至更多被动式超低能耗建筑的发展规划，中央和地方政府也支持了多个大型科研项目和设计标准的开展，产业协会和产业联盟纷纷成立，示范项目不断涌现，被动式超低能耗建筑步入快速发展时期。
2被动式超低能耗建筑设计的基础
2.1具备推广价值
推广价值始终是被动式超低能耗建筑发展的基本要求，所有设计理论都需要付诸行动，且能够发挥实际作用，否则针对被动式超低能耗建筑的科研工作价值是有限的。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆如前苏联科学家格里奥塔夫斯基（Gleotaffjki）设计的“绿屋”，以现代化的温室培育各类具备强生命力的绿色植物，由植物进行室内保温御寒和温度调节，虽然取得了良好效果，但绿屋的建设成本高昂，无法大面积推广，其研究仅仅具备科学层面的开拓价值，实际价值相对有限。
2.2具备可实现性
可实现性，是指被动式超低能耗建筑的设计思路具有价值，且能够在当前条件下实现。美国学者曾于20世纪90年代提出“零能耗”计划，该计划内，建筑中一切能源可以循环使用，外界只向建筑提供少量补充即可。当时的美国学者维尔纳（Werner）和威廉姆斯（Williams）以特斯拉（Tesla）的永动机为基础，进行了设计尝试，结果上看，建筑内部热能可在完全理想的环境下保存40~60%，以集热板进行存储，使用时集中释放。但在实验的过程中，一方面集热板以高分子材料制备，消耗大量资金，另一方面由于建筑热能存在持续散失的问题，实际得到存储的只有16~22%，缺乏可实现性。
3被动式超低能耗建筑设计的应用
3.1建筑气候分析技术
目前，对建筑气候分析方法广泛应用的可以分为两种：①较为常见的图形分析法；②表格分析法，其应用也非常的广泛。这两种分析法的共同点都是以人体的热舒适度为依据，并深入的分析建筑所在区域的气候特征情况，进而为被动式技术的选择提供可靠的依据。同时由于我国地域的跨度比较大，每个区域的气候环境都有很大的差异，且气候环境也比较复杂，因此针对我国的气候环境的特点，必须要建立一个符合我国国情的建筑设计实际需求的气候分析技术。
3.2被动式太阳采暖设计
我们可以利用太阳能作为替代的资源，这是进行低能耗建筑设计最佳的途径。在我国西部高原地区，太阳能资源非常丰富，但是由于技术的限制，一直缺少对于太阳能利用的设计方法。在西部地区，我国现有的太阳能利用技术效率还比较低，室内的热环境还不够舒适，因此我们需要广泛推广被动式的太阳采暖技术。对于建筑节能，我们对于不同的地区可以设定不同的建筑节能的目标。目前来说，我们国家的行业标准是采用建筑物的耗热量作为衡量建筑物的节能的目标值，同时，建筑节能也需要考虑到对于新能源的引领作用，在经济上又能够具有可操作性。在我国现行的建筑节能的标准中，主要采用的是节约人工环境的能耗进行衡量。但是，这种衡量的标准主要是冬季阴天的条件，忽视了辐射的影响。这种计算方法并不适合于被动式的建筑采暖，我们可以通过寻找最佳的气候条件，找到物理环境与能耗设计之间的联系，可以发现太阳能建筑的耗热量与太阳辐射有关，而且还与室内外的温差有直接的关系，因此能耗指标主要受这两个因素进行影响。在我国的建筑节能设计领域中，建筑节能与建筑的实际耗热量是两个相似的概念。当建筑物的耗热量较大时，建筑物的节能率就会变小。根据我国现行的建筑节能标准规定，建筑物的节能率主要是指当采用新技术以后，建筑的耗资量与30年前的通用建筑的获得量进行对比，我们将对比得到了比值就是节能的结果。为了能够与国家的标准进行联系，在建筑设计方法中，也采取了节能率这一个判定指标，同时我们也引入了辅助耗热量进行辅助判断。辅助耗热量的大小取决于建筑物的集热效率，同时也取决于围护结构的性能参数。
3.3保温与散热设计
被动式超低能耗建筑的保温设计和散热设计可纳入相同的技术框架下，即围护结构的综合优化。一般而言，保温设计和散热设计不会同时启动，保温设计方面，以常见的苯复合材料为例。我国北方地区的被动式超低能耗建筑多采用该设计理念，即将苯复合材料作为夹层，应对冬季室内热量散失的问题，技术上看，设计人员会在墙体中设置4~5cm的夹层，两侧为常规砖瓦或混凝土结构，完成内侧建设后，将苯板粘接在其外部，之后进行外侧围护结构建设。在苯板作用下，室内热量流失率大大降低，相关人员的研究结果如表1所示。
表1不同材料围护结构热量散失情况（单位：m2）
结语
保护环境，实现经济、生态的可持续发展至关重要，被动式建筑设计技术在一定程度上解决了这一难题，科学技术也需要不断进步和创新，以解决实际生活中的问题。
参考文献
[1]孙峙峰，袁静，王选，等.太阳能新风系统在被动式超低能耗建筑中的应用分析[J].建筑节能，2016，44（08）：39~41+88.
[2]陈小净，原瑞增，白卉，等.被动式超低能耗建筑关键技术与案例分析[J].建筑热能通风空调，2016，35（05）：97~99.
论文作者:马智远
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第29期
论文发表时间:2018/12/20
标签：被动式论文; 建筑论文; 超低论文; 耗热量论文; 技术论文; 建筑设计论文; 气候论文; 《建筑学研究前沿》2018年第29期论文;