李宏业

摘要：节能理念目前已渗透到各行各业中，住宅建筑中能源损耗非常巨大，因此，本文针对住宅建筑中被动式节能设计进行了分析。

关键词：建筑设计；住宅建筑；被动式；节能设计

中图分类号：TU241.91文献标识码：A 文章编号：1674―3024（2016）07―107―02

前言

住宅建筑的节能设计能够有效地降低住宅建筑能耗，住宅建筑被动式绿色节能设计是一种有效的节能设计理念，其节能设计可通过对建筑的整体和局部设计来降低能耗，实现建筑的节能。

1住宅建筑被动式节能设计的意义

被动式节能设计具有许多优点，在住宅建筑中应用将为建筑设计带来更多的积极效用。其优势在于：具有灵活、简便的设计特点，在对植物、地形、阳光、

风力等自然资源的直接利用下，就可以使用节能设计来优化建筑设计方案，且便于实施和推广；使用被动式节能设计的住宅建筑仅需要使用较少的机械设备，具有显著的节能建筑效果，而还会降低建筑设计的成本；被动式节能设计具有较强的住宅建筑适用性。通常情况下使用住宅建筑的人群比较固定，所以被动式节能设计为了满足建筑设计的实际要求，就需要充分的考虑人群特征、地域特点等。以家庭为单位是住宅建筑主要形式，于是就产生了零散的建筑空间、样式多和规模小的建筑空间功能。

2住宅建筑被动式节能设计的内容

住宅建筑，外围护设计、户型布局、建筑朝向、建筑体型、建筑整体布局、遮阳设计、采光、通风等设计是被动式节能设计的主要内容。在住宅建筑中使用的被动式节能设计主要有单体建筑的设计，在设计建筑形体的时候需要对建筑的布局和建筑地区的环境条件，同时还要考虑自然通风和日照等问题，根据住宅建筑的实际功能需求选择最适宜、最佳的建筑朝向；设计建筑的群体布局，在规划布局的时候要对风环境、日照环境进行充分的考虑，保证住宅建筑可以得到充足的日照和通风条件，营造舒适的住宅建筑环境；选择合适的住宅建筑场地，充分考虑植被、地质结构、水体、风速风向、大型噪声源、夏季隔热降温、冬季防风保温等情况；另外设计的内容还有外围护设计，如墙体材料、保温材料、门窗的传热系数、断热桥的处理等。

3住宅建筑具体的被动式节能设计

3.1住宅建筑的布局设计

建筑布局设计主要考虑的因素就是日照、风环境。从日照因素的角度来看，应该严格设计建筑实际接受日照的间距，使住宅建筑的能够获得充足的日照。例如相关要求显示，在我国南方夏热冬暖地区的建筑应结合所属城市纬度位置对建筑进行合理布局，通常大城市在大寒日（纬度因素导致的太阳高度出现最低值）应保证3小时以上日照时数，较小的城市建筑在冬至日则需要保证不低于1 小时的日照时数，同时这一数值还受建筑物所属城市的气候区域影响。同时，日照间距受太阳高度角、建筑物高度的影响，所以日照间距实际确定时，需要根据相关规范对建筑物的高度进行调整，在大城市住宅建筑的周围建筑较多时，其日照高度基本是稳固的，所以只需要计算建筑高度即可做出相应的调整，从而做出合理的设计。而在比较偏僻的地区，周围的建筑物较少，就会增大日照高度，在设计建筑的时候采用坡屋顶的设计是比较合理的。从自然风环境因素的角度来看，主要考虑的是上风向、下风向的影响，为了使建筑能够受风均匀，就可以采用自由式的住宅建筑布局，从而保证住宅建筑的可以发挥夏季通风、冬季防风的效能。以此来减少建筑消耗过多的能源。

3.2住宅建筑的单体设计

住宅建筑的采暖方面的能耗主要是受建筑形体的影响，对建筑的体型系数进行有效的控制，有利于实现控制建筑采暖能源消耗量的目标。所以根据住宅建筑的实际情况来看，采用被动式节能设计时可以采用控制建筑体型系数的方式，根据相关的建筑体型系数规范可知，当建筑体型系数每增加1%的时候，就会增加 2.5%的建筑热能耗指标。关于住宅建筑节能设计应用在相对寒冷地区，做出了明确的建筑体型系数要求，对于小于或等于3层的建筑，则其限制的住宅建筑体型系数值为0.5；对4- 8 层的建筑，则其限制的住宅建筑体型系数值为0.3；对于9- 13层的建筑，则其限制的住宅建筑体型系数值为0.28；对于大于或等于14层的建筑，则其限制的住宅建筑体型系数值为0.25。所以在被动式节能设计应用在建筑单体中时，对建筑体型系数需要严格的控制。另外对户型的设计也应当加大重视，居住空间的设计需要依照各房间的热环境需求量来确定。如对于主要的居住空间卧室来说，对采光的热、太阳辐射的热需要设置在最佳的位置上，同时为了使住宅的自然通风效果良好，可以在卧室设置可以活动的门窗，从而保障住宅建筑能够符合人们的居住需求。

3.3住宅建筑屋面节能设计

在这种住宅建筑屋面设计中，倒置式屋面的设计方法具有很好的节能效果。倒置式屋面是将传统的建筑屋面构造中防水层与保温层倒置，将保温层置于防水层的上部，这就要求保温层的材料具有憎水性，不仅降低了以往的造价，而且还防止防水层面因热干扰而变形，延长防水层的使用寿命。

3.4住宅建筑门窗节能设计

玻璃是建筑物室内外热交换最为活跃的部位，在不影响建筑使用功能的情况下，尽可能地减少窗墙比。此外，高性能玻璃比普通中空玻璃的保温隔热性能提高一倍。高性能玻璃如Low- E中空玻璃，空气层宽度为12mm，其传热系数约为1.6W/（m2·K），而普通双层中空玻璃，在空气层宽度同样为12mm时，传热系数约为3W/（m2·K），可见使用高性能玻璃可以有效地降低室内外的热传导。热桥部位热传导能力强，不仅造成冷热量的大量损失，还会造成局部结露、发霉。窗框与窗洞口的连接处容易形成热桥，窗户结合外墙采用断桥铝合金窗框加中空玻璃，加强窗框与窗洞口连接处断桥的节点处理，通过提高窗户制作、安装的精确度和安装窗户密封条等方法，尽可能地提高门窗的气密性，减少室内外空气的渗透。

3.5住宅建筑外墙节能设计

外墙占全部围护结构的60%以上，其能耗占建筑物总能耗的40%。外墙体的节能设计，主要在于控制外墙体的保温隔热系数，热桥效应是减少墙体保温隔热性能的关键点，将保温层置于外墙体结构层的外侧，可以形成建筑的有效保温层，减少外界环境如温度、湿度等对其的影响，减少热桥产生，从而提高墙体的保温隔热性能。保温层置于墙体结构的外侧，与外饰面之间形成空气层，有利于保护保温层。

3.6住宅建筑自然通风设计

3.6.1场地自然通风

场地设计时，结合场地冬夏季自然风的风向进行建筑平面设计，通过设计扭曲、转折等方法增大朝向夏季主导风向的外立面，同时避免与冬季主动风向形成 90°夹角，以此来争取有利风向，减弱不利风向对建筑的影响。在有利的主导风向作用下，建筑物的迎风面与背风面形成一定风压差，促使建筑自然通风。在此基础上，再根据立面的风压分布情况，进行开启扇适宜的形式设计，并且保证开扇数量达到30%以上。影响建筑自然通风设计的另一个关键是控制建筑的进深尺度。建筑设计时在一定程度上需要采用“切薄”的处理手法，以控制建筑物在进深方向不大于15m。超过15m 的空间，即使双面开窗也不利于室内外空气的自由交换。

3.6.2竖井自然通风

竖井又称拔风 “烟囱”，竖井的自然通风组织是利用烟囱的拔风作用来组织通风。竖井上方为玻璃天窗，太阳照射玻璃天窗，使竖井内的空气温度升高，热空气密度低上升，于是在热压的作用下空气发生流动，进风口为建筑的门窗，与竖井的玻璃天窗排风口存在的高度差，高度差产生风压，通过风压、热压的耦合作用下，进一步加强自然通风的流动。

3.6.3地道通风组织

地道风的特点是冬暖夏凉，温度适宜。地下风道造价低廉，对新风进行预热预冷的处理，夏季可以降温2℃- 8℃，冬季升温2℃- 4℃，降低了冬季的采暖与夏季的空调能耗。

3.7住宅建筑的绿化设计

被动式节能设计在对建筑绿化进行设计的时候主要是进行墙体绿化，这种空间绿化形式主要是载体为建筑垂直立面的绿化，虽然具有较小的占地面积，但是墙体绿化的生态效能非常强，促进建筑能耗的降低。墙面嵌入容器来承装植物、在墙体种植藤蔓植物是比较常见的墙体绿化形式。但是在实际实施的时候还需要注意相关的问题，如藤蔓植物的选择，应当选择枝叶茂密、叶面较大的，以便发挥较强的吸热能力；植物的选择需选冬季落叶和夏季长叶的；另外墙体和植物之间要留有距离，保证空间畅通。或者是在住宅建筑的屋顶进行绿化设计，在屋顶保温时可以适当的选用覆土及种植屋面设计。

4结语

在住宅建筑被动式节能设计中，需要充分考虑地质条件及气候特点，全面考虑建筑的风向、日照、布局等方面，充分做好每一部分的设计，从而达到降低住宅建筑能源消耗的目的。

参考文献：

[1]邱乐.德国被动房在大连地区多层住宅中的设计与应用研究[D].大连理工大学，2014.

[2]汪继武.美华村花园住宅被动式节能设计优势分析[J].住宅科技，2013（4）：34- 37.

[3]李颖.被动式绿色建筑设计的美学策略研究[D].北京建筑大学，2013.