摘要：当前，社会各界都非常关注能源消耗问题，并且采取了一些列措施降低能耗。被动式超低能耗建筑顺应了时代发展的需要，在对被动式超低能耗建筑设计的过程当中，需要对各个因素进行全面的分析，促使节能理念能够得到有效的实现。
关键词：被动式；超低能耗；建筑设计基础与应用
引言
随着中国快速发展的城镇化进程和经济转型，建筑能耗在中国终端能源消耗占比不断提高。根据中国建筑节能协会在2015年发布的建筑能耗报告，建筑能耗8.57亿tce，占中国能源消耗的20%左右。此外，中国建筑还消耗了中国钢铁产量的50%，用水量的33%，以及水泥产量的70%。中国被动式超低能耗建筑的发展受到德国被动房技术体系的启发和影响。被动房是德国被动房研究所提出并管理的一套比较完整的技术体系，该技术体系强调通过应用更好的围护结构保温、高性能门窗、高效热回收新风系统、高建筑气密性和无热桥设计建造，仅使用非常少的一次能源，实现更好的室内环境品质。德国被动房强调通过被动式建筑设计，而不是通过应用复杂的机电系统或可再生能源来实现建筑能耗的降低，这一理念符合一直以来被倡导的“被动优先，主动优化”的基本原则，在中国被政府和产业界广泛接受。
1被动式超低能耗建筑与其特点
1.1被动式超低能耗建筑
被动式超低能耗建筑理论提出于20世纪60年代，全球污染态势、能源资源紧张局面使各国开始重视建筑能耗问题。20世纪70年代，当时的西德（德意志联邦共和国）率先启动了系统的被动式超低能耗建筑研究计划，德国科学家在慕尼黑进行了实验，首批实验建筑采取独立式，大小与普通的单层民房相仿，屋顶呈现尖锐的角度，观感虽然较差，但能耗显著降低，仅相当于同等体积传统建筑的60~70%。以德国科学家的研究结果为基础，欧盟列国开始推广被动式超低能耗建筑。20世纪末期，该建筑理念漂洋过海，进入我国，并快速推广，在上海、广东、浙江、宁夏、内蒙古等内陆地区均可发现被动式超低能耗建筑的踪影，其推广态势目前依然良好。
1.2被动式超低能耗建筑的特点
被动式超低能耗建筑特点突出，能够在全生命周期内降低能源消耗。这种降低作用从设计建设阶段持续到建筑应用和拆毁。调查资料表明，我国社会总能耗中，建筑能耗长期超过60%，这与发达国家相比差异显著。2017年度的调查表明，在推行了被动式超低能耗建筑理论且投入使用后，我国建筑单位能耗明显出现下降。相关调查结果以及其他国家建筑能耗情况如表1所示。
表1建筑能耗变化情况
从结果上看，列国在推行了被动式超低能耗建筑理论后，建筑单位能耗均得以下降。在进一步分析中，除建筑拆迁开支外，被动式超低能耗建筑其他环节的支出平均约为传统建筑的60~70%，价值同样较为明显。
2被动式超低能耗建筑设计基础分析
2.1气候环境分析
在对被动式超低能耗建筑的设计过程中，对建筑环境进行考察分析是重要的工作。通常建筑设计人员会通过很多的环境调查，对建筑环境进行分析，但是当前情况下使用的定量计算方法以及气候分析工具存在一定缺陷。例如，当前比较广泛被采用的图像影响分析法以及表格分析法，这2种方法的应用，受限于环境要求，而我国的地域广阔，环境差异十分明显。因此，在进行环境舒适度分析时，图像法和表格法无法清晰地体现出舒适度的差异，因此，需要建立1套完整的分析系统。
2.2室外自然气候精细化表征方法
除了开展分析建筑环境工作之外，被动式超低能耗建筑设计的基础，还包含了通过准确的数字进行室内外环境气候特征分析。目前，我国已经基本形成了适合国内气象数据的描述方法，该方法的基本流程是：（1）通过过去30年气候数据的收集与整理，对所需气候要素的典型性进行提取；（2）对湿度、风速、日照及辐射数据的平均分析，通过CDF数据进行上述要素的处理；（3）对每月累计分布函数以及长期分布函数的计算，进行数据加权，选择月份，通过格式转换进行典型研究结果的输出。通过这种方式对室外自然气候进行特征表述，是实现超低能耗设计的基础。
3被动式超低能耗建筑设计的实际应用
设计师在进行建筑设计的过程中，首先要对建筑物周围的环境基础、建筑基础以及气候基础进行充分了解，建筑设计要根据建筑地点的综合情况，以下是对被动式超低能耗建筑设计的应用的简单阐述：在整个建筑设计中，保温隔热系统的设计占据了至关重要的战略高地，合理设计保温隔热系统能够在很大程度上提高建筑设计的节能性和环保性。所以在设计和维护结构的过程中，为了将建筑的制冷和采暖的需求降到最低，通常会要求设计师将建筑的气密性和隔热性能最大化提升，从而实现建筑设计的节能目标。一般来说，建筑设计师设计保温隔热系统可以通过以下几个方面：
3.1外墙保温系统的设计
首先在选择保温材料时，建筑设计师应该在满足建设设计的材料需求的前提下，着重使用绿色环保材料。就当前的发展趋势而言，保温隔热系统的基础材料大多数选择的是新型的保温材料，不仅能够将外墙的热系数控制在0.032W/（m・K）之内，还能对保温外墙的厚度进行合理的设计和控制。不仅如此，因为新型的的保温材料当中还加入了部分的红外线吸收剂，相对于传统的保温材料而言，能够将对人体有害的热辐射更好的吸收，避免人体收到损害。此外，建筑设计师的设计的隔离防火带宽度应当保持在三百毫米以上，通过环绕的方式，能够将活在带给居民的伤害有效降低。
3.2门窗系统的设计
在传统的建筑设计当中，门窗是提高气密性效果以及保温隔热环节最薄弱的一个部分，因此在被动式超低能耗的建筑设计理念下，应当加强门窗系统的设计优化。建筑设计师在进行门窗系统设计的过程中，首先要了解门窗的传热系数，通过不同建筑传热系数的对比，再根据建筑物的设计情况来进行设计和调整。此外，设计师在进行门窗系统的设计过程中，还应当考虑玻璃的太阳能投射对门窗系统的影响，可以通过发泡芯材料的填充以及PVC材料的使用来提高玻璃的实用性。
3.3地板保温设计
作为保温系统中的重要组成部分，地板保温的基础材料一般选取双层保温板，并采用保温砂浆来对保温板之间的裂缝进行密封和填充。同时，建筑设计师还应该铺设防水层于第一层楼板的保温层下铺，再在其上方铺设一层厚约六十毫米的水泥地层。相对于传统的地板保温设计而言，这样更有利于强化地板保温设计的保温效果。
3.4热桥设计
热桥在建筑设计中包含了几个方面，有集中热流所形成的热桥、几何热桥等。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。
结语
被动式超低能耗建筑符合绿色建筑以及节能环保的要求，实现了环境因素与建筑缺陷的有机结合，给人们提供了舒适的生活以及办公环境，同时对环境污染以及能源消耗也起到了改善作用。
参考文献：
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论文作者:李懋
论文发表刊物:《基层建设》2019年第6期
论文发表时间:2019/4/18
标签：被动式论文; 建筑论文; 超低论文; 建筑设计论文; 系统论文; 基础论文; 环境论文; 《基层建设》2019年第6期论文;