摘要：当前正国家提出绿色发展、高质量发展的建设发展要求，被动式超低能耗建筑设计技术作为环保的重要手段，已经在建筑工程中得到广泛应用.具有舒适性和低能耗的突出特点，对于实现“十三五”节能减排，实现绿色建筑具有很大意义。本文将从被动式超低能耗建筑设计技术出发，简单探讨被动式超低能耗建筑设计的基础与应用。
关键词：被动式；超低能耗；基础；应用
1 被动式超低能耗建筑设计的意义
随着中国经济转型和城镇化进一步发展，建筑能耗在我国总体能源消耗占比迅速上升。大规模开发资源能源已经不能跟上时代的变化，也导致了一些环境和资源问题的产生。为了贯彻可持续发展的理念，必须对原有的建筑设计方法进行改革，被动式超低能耗建筑设计应运而生。被动式超低能耗建筑指通过提高建筑保温隔热性和气密性，采用自然通风、自然采光、太阳能辐射和室内非供暖得热等各种被动式技术手段，实现舒适的室内环境并将供暖和制冷需求降到最低的建筑物。（如图1所示）。被动式节能建筑将环境要素以及建筑有效的糅合，既满足了现代绿色环境的理念，同时也有效的保证了人们居住环境的现代性。建筑设计的生态化发展是现代化建筑发展的大方向。被动式超低能耗建筑设计技术作为环保的重要手段，已经在建筑工程中得到广泛应用。本文将从被动式超低能耗建筑设计技术出发，简单探讨被动式超低能耗建筑设计的基础与应用.
图1 被动式房屋建筑的典型U值及保温层厚度
2 被动式超低能耗建筑设计的基础
被动式超低能耗建筑设计需要掌握一定的基础才能够与现代化建筑有效结合到一起，因此，建筑设计师应当从以下几方面入手：
2.1因地制宜
因地制宜是被动式超低能耗建筑设计的基础之一，是指在设计的过程中，充分与当地实际环境相结合，而非刻意追求能耗控制。如德国慕尼黑的超低能耗建筑，强调利用当地地势平坦、光照充足的特点降低电能消耗，利用太阳能作为补充，我国内蒙古和宁夏地区同样采用了相同方式，在建筑顶部安置太阳能设备，收集自然资源降低能耗。20世纪末期，罗马尼亚曾尝试模仿德国慕尼黑的思路进行被动式超低能耗建筑建设，但所选地区多山区、多雾，在建筑建设完成后，由于光照不足，太阳能设备难以发挥作用，设计实际上是失败的。
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和威廉姆斯以特斯拉的永动机为基础，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。
2.3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。如前苏联科学家格里奥塔夫斯基设计的“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。
3 保温隔热系统的应用
3.1高性能建筑保温系统
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，苯复合材料的保温效果最为理想。散热设计上，不同地区所采用的技术存在差异，基本思路是强调空气流通和快速的冷热交换。
3.2门窗设计
门窗方面的设计，外窗应进行暖边处理。外窗应有三道耐久性良好的密封，每扇窗至少有2个锁点。依据《建筑外门窗气密、水密、抗压性能分级及检测方法》GB/T 7106，其气密性等级宜达到8级、水密性等级不应低于而级、抗风压性能等级不应低于9级。从能耗的角度考虑，整个门窗的能耗能达到整体耗能的三分之一以上。被动式超低能耗的建筑门窗设计，还要结合当地太阳的角度进行考虑。在设计中加入PVC材料或者使用真空玻璃等材料来实现。
3.3无热桥设计
建筑的无热桥设计主要针对建筑的以下四个部位：外墙、屋面、地下室和地面、外门窗。热桥主要有集中热流所形成的热桥、几何热桥等。外墙保温应该尽量采用单层保温、锁扣方式连接；采用双层保温时应采用错缝粘接方式，避免保温材料间出现通缝；对于外保温的系统性热桥，应在保证安全的情况下尽可能的减少与建筑主体的拉结。在进行被动式超低能耗的建筑设计的过程中，设计师们可以通过分离阳台主体结构与主板的，利用挑梁来对阳台板进行支撑，并适当的进行保温材料的填充，通过覆盖一定的保温材料，实现热桥的阻断设计。
3.4高气密性设计
建筑的气密性能对于实现超低能耗的建筑的能耗非常重要。良好的建筑气密性在减少冬季冷风渗透和夏季非受控通风，降低供暖空调能耗的同时，可以降低建筑因为湿气进入室内造成的建筑发霉、结露和损坏：良好的气密性还能够减少室外噪声、室外空气污染、室外灰尘等不良因素对室内环境的影响。
3.5高效热回收新风系统
热回收装置应结合地区气候特点进行选择。严寒地区、寒冷地区采用显热回收或全热回收的热回收方式。夏热冬冷地区、夏热冬暖地区采用全热回收。显热回收装置温度交换率≥75%；余热热回收装置，焓交换效率≥75%；热回收装置风机耗电量不应大于0.45W/（m³h）
3.6 充分利用可再生能源
被动式超低能耗建筑设计中，利用自然采光是必不可少的。如在建筑设计中用导光板进行采光。在高强度反射的原理下，导光板可以将很远处的光进行反射。只要设计好角度，就可以使大量的光进入到建筑物当中。这样，就可以大量的节约光伏能源的消耗。阳光强时，通过金属环适当的进行遮挡，防止大量的光对人体造成伤害。而在阳光不足的时候，可以通过收集功能对阳光进行收集，满足人们的生活需要。通风方面，可以通过对当地风向的研究，进行窗户的设计，采取“穿堂风”的方式，让大量的自然风进入到房屋之中。这样，夏天的时候也可以减少空调的使用频率，节约资源。
4 总结
综上所述，在新时期建筑工程设计想要实现进一步的发展，一定要重视节能理念，要将绿色环保作为核心思想，主动引入被动式超低能耗建筑设计，实现建筑与自然的结合，解决建筑工程中粗放式的能源浪费问题，形成全面系统的节能发展理念。
参考文献：
[1]籍存德.浅谈被动式超低能耗建筑设计的基础及其应用[J].门窗，2016，03：58-59.
[2]欧阳苹.探讨被动式超低能耗建筑设计基础与应用[J].建材与装饰，2017（40）：85-86.
[3]毛强.被动式超低能耗建筑设计基础与应用[J].住宅与房地产，2017（21）：125.
[4]陈光.浅谈被动式低能耗建筑设计的基础及其应用[J].城市建设理论研究（电子版），2017（11）：61.
论文作者:何伟英
论文发表刊物:《基层建设》2019年第10期
论文发表时间:2019/7/24
标签：被动式论文; 超低论文; 建筑论文; 建筑设计论文; 基础论文; 气密性论文; 地区论文; 《基层建设》2019年第10期论文;