摘 要:随着我国社会经济建设步伐的不断加快,城市住宅建筑数量日益增加,能源消耗问题也日益加重。然而,我国是一个资源相对缺少的国家,但是建筑业的高能耗更加加剧了我国资源短缺的问题。被动式节能是指通过利用自然气候资源的生态建筑设计原理,赋予建筑本身节能自然特性而实现的建筑节能,因而更为绿色环保,因此,推行建筑被动式节能成为了建筑业减少资源消耗的头等任务。
关键词:居住建筑;被动式节能;设计;散热通风;遮阳
我国作为一个能源消耗大国正面临着日益严峻的能源和环境的挑战。与标准房屋相比,被动房隔热性能更强,将成为未来节能减排的最重要途径。实现尽可能低的能源消耗,已成为人类未来建筑节能发展的趋势。我国的被动式建筑行业起步较晚,但是通过与国外先进国家的交流与合作,学习和借鉴了很多世界领先的技术,经过几年的迅猛发展,我国本土企业迎头赶上,实现了与世界先进水平的接轨,取得了令世界同行瞩目的成绩。
一、被动式建筑的概念
被动式节能建筑,主要是指不依赖于自身耗能的建筑设备,而完全通过建筑自身的空间形式、围护结构、建筑材料与构造的设计来实现建筑节能的方式。例如利用遮阳、墙体隔热、自然通风等设计,降低南方炎热地区室内温度。
被动式房屋也称为被动式超低能耗房屋、被动屋等,是指仅依靠建筑本身的构造设计,就能达到舒适的室内温度,满足冬暖夏凉的要求,不需要单独再安装供暖设施的建筑,即不需要“主动”提供能量的一种建筑。
被动式房屋其内涵包括采用各种节能技术构造最佳的建筑围护结构,极大限度地提高保温隔热性能和气密性,使热传导损失最小化;通过技术手段尽可能实现室内舒适的热湿环境和采光环境;最大限度降低对主动式采暖和制冷系统的依赖,如充分利用室内生活热量和可再生能源,实现舒适的居住环境,从而大大降低对一次能源的消耗。被动式房屋不仅适用于住宅,还适用于办公建筑、学校、幼儿园、体育馆等。
被动式房屋是一种高效节能的建筑和室内机电系统(采暖、制冷、通风和能源技术)最佳集成的结果,要求建筑物必须在热负荷、房屋气密性和能源消耗等方面符合特定的标准。
二、被动式房屋通风设计
1、总体规划通风设计
建筑室外环境对居住的舒适性有着重要的影响,为充分自然通风,示范公寓在规划布局时考虑了日照、朝向及间距因素,结合西侧道路及用地边界走向,采用南偏东6°,南北交错布置建筑。
根据该地的气候条件,通过CFD软件模拟分析来优化建筑设计,将南向较长的3#分为东西两部分,由通透连廊连接、通透处与北侧出入口相对应,在布局上从组团东向方向打开缺口,引进夏季东南风,再结合底层架空,使组团内形成穿堂风,强化了组团通风效果,改善了组团内的微气候。在东南风吹入时。组团内风速较大,分布均匀,在迎风和背风面形成了正压力区和负压力区,将3#楼设计为东西两部分并由通透连廊连接后,南侧负压力区风速分布较均匀,这为室内自然通风创造了良好条件。
2、建筑平面通风设计
建筑单体设计是否合理,对节能效果起着重要的作用。通风南北向布局,南面为主,平面设计中采用外廊和内廊单元拼接,以外廊单元为主,尽量缩短内廊长度,改善公寓的自然通风效果。同时3#楼通过通透连廊增强了宿舍的通风效果。同时通过对公寓自然通风效果进行模拟分析,入户门关闭,外侧高窗和阳台打开时的室内气流分布图中,在低处(1.0m)从房间中间吹过的风速有所减弱,而该区域正好处于活动区域;而在高处(2.3m)外窗和阳台门窗之间形成对流,从床铺上方经过后由高窗流出,这样的气流分布状态有利于学生的学习和休息。
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3、建筑立、剖面通风设计
在立面设计中合理处理外墙凹凸,减小建筑外表面积,控制建筑体形系数,同时合理设计外门窗的数量和位置,控制窗墙比面积。顶层结合斜屋面设置闷顶层,并结合立面设置一定数量的带百叶通风老虎窗,使闷顶层空气流通,从而降低了夏季顶层宿舍温度,改善了室内热环境。
三、新风系统在被动式建筑中的运用
在当前的中国沉沉雾霾笼罩四野之际,医学专家说雾霾可使人减寿6年,被动式节能房恰恰可以给我们带来福音。当这种被动式节能房的气密性达到极致时,其保温的功能是不言而喻的。室外的沉沉雾霾再也不能入侵。可同时出现另一种室内憋气现象,由于它密不透风的特点,能不能享受新鲜空气的舒适度问题,这对于健康生活也是至关重要的。很简单,只需加装一套新风系统(它不同于空气净化器)就可以全部OK。经过过滤并发生富氧离子,使进入室内的空气质量能达到欧洲F7的标准,如同置身于维也纳森林般的感受,假如有人在室内抽一颗烟,烟气绝不会弥漫,会很快被排出去。这种新风系统还具备了价格便宜,安装简单的特点。
细想来,人的生命在白日和晚上也主要是在房间中度过的。被动式节能建筑的功能完全满足了我们健康生活的需要,节能减排的需要。为了推动被动式节能技术在我们国内的更大普及,落地生根,除在新建筑上的使用之外,在既有建筑的改造方面所制定出整套的技术实施方案也在有力的推行中。这对于城市棚户区改造以及新农村建设将会作出突出的贡献。
四、被动式建筑的优势
1、舒适性(室内维持在人体最适宜温度)
在降低能耗的同时,被动式房屋并未以牺牲舒适性为代价。相反,高性能的外维护结构就如同给整个房屋穿上了羽绒服,即使在严寒的冬天和炎热的夏季也能保持室内温度恒定。
同时,通过室内的新风系统提供足够的、清洁的新鲜空气,保证了室内空气质量。
被动房四季的室温可维持在人体最适宜的18℃~24℃之间,且在雾霾等污染天气情况下,仍能保持室内空气清洁,具有高保温性、高气密性、高舒适度以及高隔音性。
2、经济性(具有长期成本优势)
为保证被动式房屋的质量,在初始建造过程需进行周密的设计以及采用高性能的建筑组件,因此其建造费用会相对传统建筑较高一些。通常,被动式房屋建筑成本比传统房屋要高出5%~7%。
然而,纵观建筑的全寿命周期,由于被动式房屋极低的运营及维护费用,使得后期使用成本大大降低,具有长期成本优势。
五、被动式房屋发展趋势和存在的问题
被动式房屋是一条值得期待的节能环保之路,顺应了我国新型城镇化的建设需求。
同时必须承认,目前我国被动式房屋的发展还存在不少障碍,主要表现在建筑节能标准水平较低;缺乏设计经验;节能技术和建筑能耗水平相对落后,相关技术领域存在空白;缺乏完善的低能耗建筑发展保障激励机制;施工质量以及建筑运行的管理水平有待提高等方面。
但即便如此,被动式房屋健康、节能、舒适的特性,依然引起越来越多的关注,它迎合了各方的需求,也符合未来建筑发展方向和趋势。被动式房屋的推广将大大缓解我国城市化进程中的能源和温室气体减排压力。
参考文献
[1] 毕晓璇.建筑被动式节能设计研究[J].城市建设理论研究,2012
[2] 周成斌、申绍杰.夏热冬暖地区居住建筑被动式节能集成设计研究[J].福州大学学报(自然科学版),2011
论文作者:徐广,张文静
论文发表刊物:《基层建设》2016年24期8月下
论文发表时间:2016/12/7
标签:被动式论文; 建筑论文; 房屋论文; 节能论文; 室内论文; 气密性论文; 我国论文; 《基层建设》2016年24期8月下论文;