摘要：伴随当前我国城市化建设发展脚步不断加快，城市中大量建筑被不断兴建起来，随着人们生活质量的不断提升，对节能环保建筑设计理念提出了更高要求。在城市建筑设计过程当中，对超低能耗的建筑类型有效设计，对能源的节约、环境保护等方面都有着重要意义。本文就针对我国某城市中的超低能建筑设计方案进行有效分析。
关键词：超低能耗建筑：通用设计方法：典型案例
在2000年之后，全球建筑领域开始掀起一波超低能耗潮，在前不久所召开的巴黎气候大会上全球各国也一一针对节能减排提出了自己的观点，同时制定了适合于自己国家的目标。然而纵观现阶段全球各国在超低能耗建筑的研究内容，基本都停留在某一具体的设计方案上，很少针对超低能耗建筑进行全面、系统地研究。在本文中，笔者试图对超低能耗建筑的设计方法以及典型案例进行了简要地分析。
1 超低能耗建筑的通用设计方法
1.1 关键参数限额法
这一方法是将小建筑耗能作为导向，对气候条件进行充分运用，对建筑过程中涉及的各项关键元素指标进行控制，同时与高效新风热回收技术相结合，能够满足用户基本需求的一种设计方法[1]。这一设计方法的使用并不会过高地依赖再生能源，因此也不需要实施太多模拟计算，实际上是在现有的节能标准上进一步改善而形成的一种方法，在对这一方法进行利用后期望能够挖掘出更多的超低能耗建筑潜力。
1.2 双向交叉平衡法
在这一设计方法中，主要将能耗以及舒适度等一系列指标作为导向，不仅考虑到建筑围护结构的优化，同时也将再生能源的运用纳入目标中，试图将再生能源应用到建筑消耗当中，从而实现能量供应以及需求之间的良好平衡作用。在这一设计方法当中，主要是通过对建筑方向、窗户墙体比例等内容的改变来实现节能减耗的目的。这种依靠再生能源实现建筑能源供需平衡，从而提升用户舒适度的设计方法是十分值得推广与借鉴的。
1.3 经济环境决策法
这一设计方法主要将能耗、用户舒适度以及经济性三大指标作为导向，对建筑的围护结构进行改善同时对周围的各种可利用再生资源进行运用，将各种经济相关的可行性因素考虑在内，从而形成的一种设计方法[2]。在这一方法当中，将三大指标放在一起进行了均衡地考虑，在运用过程当中需要使用到循环迭代计算以及各种定量分析，在确保目标函数得到最优化处理的情况下使业主的需求得到进一步满足。
1.4 几种超低能耗建筑设计方法的总结
在上面所介绍的几种设计方法当中，关键参数限额法、双向交叉平衡法、经济环境决策法都能够促进超级能耗建筑模板的实现，并在各种场合下通用，基本不会受到建筑种类以及其它因素的限制，可以应用在住宅、学校、工业用房等多个领域当中，此外各种既有建筑也能够通过这些设计方法来进行改造，从而达到节能的目的。[3]
其中，关键参数限额法是这三种方法当中使用最简单的方法，此外它也是建筑超低能耗设计中最基本的一个步骤，主要应用在一些对舒适度要求并不是太高的小型公共建筑当中，这样能够尽可能使用更少的资金来实现更高的效益。
2 传统建筑设计和超低能耗建筑设计
2.1 传统建筑设计
在节能降耗方面该设计方法存在以下几点不足：首先，虽然经过传统设计可以达到安全性要求，而且也能实现建筑物的功能，但是在设计中往往会存在各项设备闲置、能源浪费以及成本过高等问题。其次，由于各个专业均有着自己的设计标准，节能降耗有关的标准分散在各个专业中，目前还没有实现技术标准上的统一，无法达到预期的节能降耗效果。此外，传统建筑设计方法也不利于设计人员发挥主动性，在设计时灵活性不强。
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2.2 超低能耗建筑设计
超低能耗建筑设计是一种以降低能源消耗，满足用户舒适度要求为目标的设计方法，其关键设计步骤是进行被动式设计和主动优化。也就是通过对于供热、制冷等能耗需求量的限定，不仅实现了建筑物的功能，而且还提升了建筑物整体的性能。相较于传统建筑设计，该设计方法有以下几个特点：首先以能耗指标作为设计导向，然后协调各个专业并发挥设计师的主动性，提高设计的灵活性[4]。其次，在设计初期需要对建筑物围护结构的热工参数以及建筑物的形状、朝向等严格控制，并实现被动式设计和主动优化的结合，充分利用建筑物周围环境，发挥可再生能源的作用，并通过热量回收技术对热量进行回收。
3 典型案例分析
3.1 英国水晶公馆
西门子在英国建立起了西门子水晶公馆，正式开启了城市化长远发展模式，英国水晶公馆每年都会吸引全国各地大批量的游客前来观看。该建筑在整体结构设计方面令人惊叹，水晶是人类有史以来最为环保的建筑材料之一，同时该建筑在使用自然光线设计上，实现了白天对自然光的完全运用，同时该水晶公馆还使用了智能照明技术，其中电力资源主要运用的是光伏太阳能电池板发电，实现了对可再生清洁型能源的充分运用，同时建筑体被一个集成型LED与荧光灯加以装饰，开关设计方面实现了自然自动的处理方式。在晶体公馆的另外一个比较具有特色的方面，就是其中的集雨和黑色水的回收运用，建筑体的屋顶作为收集器的雨水，对产生的污水进行科学处理，然后再将生水进行纯化，进而转化成为了饮用水。
3.2 台北公共图书馆
台北公共图书馆属于一座比较典型的超低能耗建筑，科学建立起了EEWH认证系统，并且首次在台北得到了建筑最高的评定标准。该公共图书馆使用大窗户设计来帮助节省电力消耗。基本上所有的窗户都保持敞开的状态，这样可以在最大程度上降低了对风扇和空调的使用，进而节省了大量的电力资源[5]。在图书馆的屋顶设计方面，也是采用光伏电池的形势，将太阳能转化成为电能，供给图书馆内部使用，最后图书馆也对降雨的雨水进行收集和循环运用，在屋顶设计雨水回收器对水资源进行储存，主要是用于图书馆的马桶冲水。
3.3 韩国零碳绿色家园
位于韩国首尔的零碳绿色家园，一共有8层，是一栋采用了经济环境平衡法来设计的超低能耗建筑物。该建筑物超低能耗设计流程如下：
3.3.1 被动设计
首先，在围护结构设计上，采用的是高性能的超真空绝热保温材料，玻璃窗的热工参数值为0.8 W/（m2·k），有效降低窗玻璃热损失：墙体的热工参数值为0.15W/（m2·k），采用了高性能的保温材料，提升墙体的保温效果：此外，在窗户通风采光设计上，利用二氧化碳浓度探测仪控制房间的通风量，并保证空气质量。
3.3.2 主动优化
供暖系统方面，采用的是小型锅炉并使用热回收装置有效回收热量：在平常不用供暖时主要利用太阳辐射来保持温度：夏季采用的是外遮阳百叶帘来降低室内温度。此外，在照明方面，将自然采光设计和人工照明以及光热传感器结合利用。
4 结束语
通过本文对超低能耗建筑设计的方式和案例的有效分析，从中可以总结出在当前的建筑产业发展过程中，实施绿色环保发展理念是非常重要的环节，同时也是建筑在未来发展的必然方向，对提升我国城市化建设具有重要意义。
参考文献：
[1]被动式超低能耗建筑设计与应用研究[J]. 李东升. 建材与装饰 2019年03期
[2]加大超低能耗建筑推广力度[J]. 倪海琼. 施工企业管理 2019年04期
[3]加大超低能耗建筑推广力度[J]. 砖瓦 2019年04期
[4]被动式超低能耗建筑优化设计研究[J]. 王玮璐. 建材与装饰 2019年02期
[5]浅析被动式低能耗绿色建筑[J]. 冯琪华. 建材与装饰 2019年04期
论文作者:郭腾波
论文发表刊物:《防护工程》2019年9期
论文发表时间:2019/8/12
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