摘要：超低能耗被动式建筑属于建筑节能技术发展的一个方向，其主要以节能设计为导向的建筑设计方法，目标是通过以被动式的节能技术措施，尽量减少主动式能源消耗，达到对外部能源的依赖降到极低的目的。
关键词：超低能；被动式；建筑设计
引言
随着全球环境的变化，在建筑行业中绿色建筑的理念正逐步受到重视，除了环保和节能，人们更加青睐可持续发展的建筑理念，因为被动式低能耗甚至零能耗的建筑更注重建筑对社会发展、自然环境和经济发展的协调，它不是短期效应，而是具有前瞻性和长期性。因此，建立和完善可持续建筑评估体系已成为世界建筑业的发展趋势，至今全世界已有 30 多个国家和地区使用了可持续建筑评估体系。在整个评估体系中，被动式低能耗设计的建筑所占比例较小或被忽略，因此对被动式低能耗设计的策略及其评估方法进行深入研究尤为重要。
1 被动式低能耗建筑设计概述
1.1 设计理念的提出
被动式超低能耗设计对建筑设计和原材料的要求都比较高，其最终目的是尽可能减少消耗，与建筑周围的气候因素、建筑设计及结构特点相呼应。被动式低能耗建筑设计通过不需要主动热源的供给，依靠被动收集来的热量如使用太阳、家电及热回收装置等带来的热能，为建筑的使用者提供较为舒适的居住环境，它倡导的是绿色环保、节能减排的新能源建筑理念，不用或少用采暖和制冷的建筑设备系统，符合时代发展的潮流。广义的被动式设计涵盖的内容较多，本文主要研究的是建筑过程中的被动式低能耗设计。它主要针对建筑设计本身而言，需要考虑日照、热工性能、建筑通风等方面，以体现其有机结合的设计方法。
1.2 设计特点
被动式超低能耗建筑设计不受地区气候影响，是当今世界上最先进的节能建筑，因此也被称为低能耗建筑或零能耗建筑。其特点是：能耗是普通建筑的10%左右；其低能耗技术主要通过高隔热、隔声、密封性强的建筑外墙，并充分利用太阳能等自然资源、地源等可再生能源实行被动采暖和制冷；与普通建筑相比，被动建筑可节能90%，将成为未来节能减排的重要途径，被动式低能耗建筑设计的重要性已逐步得到重视。
2 被动式建筑整体布局的设计
2.1 被动式节能的选址原则
被动式节能建筑的选择要遵循以下原则：首先，不能破坏当地的森林、农田以及自然水系等，保证周围没有发生洪涝以及山体滑坡等自然灾害的危险；其次，场地要便于利用自然资源，主要体现在冬季能够防风保暖，夏季能够通风遮阳；第三，如果选址地区周围的地势不平坦，则要考虑周围水系的变化，预测其是否会对建筑群造成不利影响；第四，如果选址周围存在水体，水体要置于夏季主导风向的上风向；最后，选址过程中要考虑到日照、风向等影响。
2.2 建筑群体布局的设计
群体布局会对建筑节能情况产生直接影响，合理的布局可以改善建筑群内部的微气候，提高自然能源的利用率。目前最常用的就是行列式布局，即群体内所有建筑都按照设计朝向成排布置或者是成列布置，这种方式的最大优势就是可以实现建筑群体朝向的最优化，有利于建筑的采光和通风，适用性较广。如果该地区冬季异常严寒，对抵御寒冷有较高要求，但是对夏季通风的要求不高，则可以选择周边式，即建筑群沿着街道布局。具体选择哪种方式要根据气候条件以及居住要求来决定。
2.3 建筑朝向的设计
建筑群体朝向会对节能水平产生重要影响，主要是考虑两点因素，一是朝向与阳光照射之间的关系，二是朝向与风环境之间的关系。我国大部分地区冬季都需要通过采暖来满足人们的供暖需求，而采暖也是住宅建筑能耗的最主要来源，因此，如何在冬季获得更多的太阳辐射是设计中需要思考的问题。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆选择朝向时需要尽量使建筑群内的所有建筑向阳，有效利用太阳能。同时还要考虑到当地的主导风向，因为其不仅影响夏季通风，同时还会直接影响冬季的热能损耗，因此要先了解当地的风环境，并根据建筑实际需要确定是否选择自然通风条件下的建筑朝向设计。
3 超低能耗建筑的通用设计方法
3.1 关键参数限额法
关键参数限额法即以减小建筑耗能为导向，充分利用气候特征和自然条件，严格控制建筑关键元素（外墙、屋面、外窗的传热系数、气密性）指标，结合高效新风热回收技术，基本满足用户舒适条件的设计方法。这种方法对可再生能源资源的依赖性不强，无需过多模拟计算，实质上是对现有节能标准控制指标的提升，应用此种方法旨在使建筑具备达到超低能耗建筑的潜力。应用关键参数限额法达到超低能耗有3个主要技术特征：
（1）围护结构热工性能的提高和建筑整体气密性的提高。外墙、屋面、外窗、楼板这些围护结构的传热系数需达规定数值，由此极大限度提高建筑保温隔热性能以及气密性；
（2）充分利用被动式技术节能。如自然通风、自然采光、太阳能辐射和室内非供暖热源的利用，显著降低建筑能源需求和对机械系统的依赖；
（3）高效新风热回收系统。有效保障室内空气质量和热环境。
3.2 双向交叉平衡法
双向交叉平衡法即以能耗指标、舒适度指标为导向，在优化建筑围护结构和高效新风热回收的同时，考虑可再生能源的应用，建筑消耗的能量由可再生能源来提供，从而达到能量供需的平衡的设计方法。设计过程中通过改变建筑朝向、窗墙比，将建筑本身围护结构与系统设备、可再生能源与高效能源有效组合。通过可再生能源达到建筑能源供需的平衡，可以充分满足用户的舒适要求。应用双向交叉平衡法达到超低能耗有3个主要技术特征：
（1）充分优化被动设计手段。调节建筑体形系数、内外遮阳、自然通风和自然采光等，严格把控建筑围护结构参数限值，最大限度减小建筑对化石燃料的需求；
（2）主动优化提高系统性能。利用新型技术和设备提高能效，如节能灯具、变频风机或水泵等的应用；
（3）合理利用可再生能源。建筑需求的能量尽可能多的来源于太阳能、风能、浅层地热能、生物质能等可再生能源。
3.3 经济环境决策法
经济环境决策法即以能耗、舒适度和经济性 3个指标为导向，通过对建筑本身围护结构的优化，以及有效利用周围环境以及可再生能源，考虑经济可行性因素，不断优化建筑设计方法，直到找出使建筑物各项指标满足的设计条件的设计方法。该方法将3 个指标平行考虑，需要循环迭代的计算和定量的分析，在最优化目标函数的同时满足业主和用户的需求。应用经济环境决策法达到超低能耗有3个主要技术特征：
（1）同时满足3项设计指标。建筑设计初期要同时设定能耗指标、经济性指标和环境优化指标，围绕这3项指标进行设计；
（2）充分主动优化设计。循环迭代优化，得到单个参数的最优取值，系统设计方案及运行方案；
（3）经济可行性分析。决策节能与投资的关系，选择合适方案。
结束语
发展被动式节能建筑对我国社会发展具有重要意义，它可以减少建筑能源消耗，改善环境，因此在建筑设计过程中，必须将建筑节能设计理念融入到设计中，尽量采用低技术被动式节能方式设计高品质建筑，一方面满足人们对建筑质量需求，另一方面满足人们对建筑的环保需求，因此应大力推广被动式节能设计，以此促进节能建筑的发展，从而实现我国建筑行业持续、健康的发展。
参考文献
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论文作者:王瑛
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第22期
论文发表时间:2018/1/3
标签：建筑论文; 被动式论文; 节能论文; 建筑设计论文; 超低论文; 方法论文; 朝向论文; 《建筑学研究前沿》2017年第22期论文;