郭小青（長(zhǎng)沙有色冶金設(shè)計(jì)研究院有限公司，湖南　長(zhǎng)沙　410011）

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住宅建筑被動(dòng)式節(jié)能設(shè)計(jì)研究

郭小青（長(zhǎng)沙有色冶金設(shè)計(jì)研究院有限公司，湖南長(zhǎng)沙410011）

在住宅建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中，被動(dòng)式節(jié)能設(shè)計(jì)是一項(xiàng)非常復(fù)雜的系統(tǒng)工程，它關(guān)注的主要是自然通風(fēng)以及隔熱遮陽(yáng)設(shè)計(jì)方面的問(wèn)題。在被動(dòng)式節(jié)能設(shè)計(jì)中，應(yīng)該對(duì)建筑周?chē)沫h(huán)境以及其他各種因素進(jìn)行全面的考慮和綜合，保證被動(dòng)式節(jié)能設(shè)計(jì)的最大化效益。本文主要闡述了住宅建筑被動(dòng)式節(jié)能設(shè)計(jì)方面的內(nèi)容。

住宅；建筑；被動(dòng)式；節(jié)能；自然通風(fēng)；隔熱遮陽(yáng)

引言

目前能源短缺以及環(huán)境污染已經(jīng)成為全世界面臨的重要問(wèn)題，建筑行業(yè)作為一個(gè)消耗巨大的行業(yè)，進(jìn)行建筑節(jié)能設(shè)計(jì)是十分重要和必要的，進(jìn)行建筑節(jié)能設(shè)計(jì)能夠有效的減少對(duì)環(huán)境的污染和節(jié)約能源。其中住宅建筑被動(dòng)式節(jié)能設(shè)計(jì)應(yīng)該充分的貫徹節(jié)能的理念，減少對(duì)環(huán)境的污染和能源的消耗。

1　被動(dòng)式建筑節(jié)能特點(diǎn)

被動(dòng)式建筑節(jié)能指以非機(jī)械電氣設(shè)備干預(yù)手段實(shí)現(xiàn)建筑能耗降低的節(jié)能技術(shù)，具體指在建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)中通過(guò)對(duì)建筑朝向的合理布置、遮陽(yáng)的設(shè)置、建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱技術(shù)、有利于自然通風(fēng)的建筑開(kāi)口設(shè)計(jì)等實(shí)現(xiàn)建筑需要的采暖、空調(diào)、通風(fēng)等能耗的降低。主要具有密封性好、講朝向、通風(fēng)性好以及低水耗四個(gè)方面的特點(diǎn)：

1.1密封性好

相比于普通住宅建筑，被動(dòng)式住宅技術(shù)通常不需要暖氣設(shè)備。要想對(duì)室內(nèi)溫度進(jìn)行保持，首先就是要對(duì)房子的密封性以及良好的保溫層進(jìn)行依靠，對(duì)住宅建筑進(jìn)行高效保溫設(shè)計(jì)，對(duì)門(mén)窗進(jìn)行特殊的保溫隔熱處理。

1.2講朝向

為了對(duì)能源損失進(jìn)行減少，被動(dòng)式住宅建筑在設(shè)計(jì)中會(huì)對(duì)外墻面積進(jìn)行盡量的減少，所以住宅建筑的房屋南北朝向是非常重要的，這與是否能夠更好的對(duì)太陽(yáng)能進(jìn)行利用具有十分重要的關(guān)系。東西向很少開(kāi)窗，如果想大面積開(kāi)窗必須有相應(yīng)的自然或人工遮陽(yáng)設(shè)施（樹(shù)木、百頁(yè)、遮陽(yáng)篷）。

1.3通風(fēng)性好

因?yàn)楸粍?dòng)式住宅建筑具有較高的密封性，所以被動(dòng)式節(jié)能住宅的通風(fēng)顯得更為重要，以防止霉變。但是通風(fēng)會(huì)損失大部分能量，所以出現(xiàn)新一代的通風(fēng)設(shè)備：新鮮空氣被吸入首先進(jìn)入主臥和起居等房間，污濁空氣被從衛(wèi)生間和廚房排出，同時(shí)通過(guò)熱循環(huán)交換器，使新風(fēng)被舊風(fēng)加熱，盡可能減少通風(fēng)熱損失。

1.4低水耗

為了減少水消耗，雨水被收集起來(lái)用于沖刷廁所、花園和沖洗其他。水通過(guò)屋頂太陽(yáng)能加熱器被加熱，如果熱水需求較高，會(huì)補(bǔ)充天然氣加熱。在這個(gè)消耗量上，傳統(tǒng)房子一年需要天然氣1500～2500L，而被動(dòng)式節(jié)能住宅只需150～250L。

2　被動(dòng)式住宅建筑節(jié)能設(shè)計(jì)

2.1規(guī)劃布局

規(guī)劃布局應(yīng)采用有利于接收或遮擋太陽(yáng)輻射的被動(dòng)節(jié)能規(guī)劃，利用規(guī)劃有利于夏季主導(dǎo)風(fēng)向通風(fēng)或防止冬季住宅外表面散熱過(guò)快，增加或降低溫濕度。建筑規(guī)劃布局被動(dòng)節(jié)能應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面：

（1）規(guī)劃布局是否有利于夏季自然通風(fēng)。定性分析主要包括以下幾個(gè)方面：居住區(qū)建筑物的規(guī)劃布局是否考慮采用錯(cuò)列式或斜列式布局，并使建筑與夏季主導(dǎo)風(fēng)向的投射角不大于45°。公共綠地規(guī)劃是否符合 《城市居住區(qū)規(guī)劃設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50180中有關(guān)公共綠地布置的相關(guān)規(guī)定，以及公共綠地的空間形態(tài)布局是否有利于夏季主導(dǎo)風(fēng)的氣流通風(fēng)組織。是否符合不同氣候條件地區(qū)所規(guī)定的住宅樓間距，以及住宅樓體單元組合長(zhǎng)度等相關(guān)規(guī)定。

（2）要求居住建筑南北朝向布置或多數(shù)主要房間朝南向布置，盡量避免夏季西向日曬，主要是由于太陽(yáng)高度角和方位角的變化規(guī)律，使住宅在冬季能夠最大限度地利用日照，增加太陽(yáng)輻射得熱量，并避開(kāi)冬季主導(dǎo)風(fēng)向，減少住宅外表面熱損失。同時(shí)，居住建筑物南北朝向布置，在夏季能夠最大限度地減少太陽(yáng)輻射得熱，并可利用自然通風(fēng)降溫冷卻，以達(dá)到節(jié)能的目的。居住區(qū)氣流通風(fēng)組織不暢還會(huì)嚴(yán)重地阻礙空氣的流動(dòng)，對(duì)于室外散熱和污染物消散非常不利，會(huì)嚴(yán)重影響居民在室外活動(dòng)時(shí)的舒適感。同時(shí)采用有利于夏季、過(guò)渡季自然通風(fēng)和降低熱島效應(yīng)的建筑規(guī)劃布局，對(duì)于住區(qū)建筑節(jié)能也十分重要，可以減少夏季的空調(diào)能耗，提高空調(diào)設(shè)備的工作效率。

（3）夏季西向日曬的太陽(yáng)輻射通過(guò)窗體進(jìn)入室內(nèi)的熱量是造成夏季室內(nèi)過(guò)熱的主要原因，遮陽(yáng)設(shè)施遮擋太陽(yáng)輻射熱量的效果，除取決于遮陽(yáng)形式外，還與遮陽(yáng)設(shè)施的構(gòu)造措施、安裝位置、材料及顏色等多因素有關(guān)。遮陽(yáng)設(shè)施可設(shè)置為水平式外遮陽(yáng)、垂直式外遮陽(yáng)、擋板式外遮陽(yáng)等固定或活動(dòng)式遮陽(yáng)方式。

2.2建筑形體

嚴(yán)格控制建筑體型系數(shù)，避免凹縫和過(guò)多外凸。建筑體型系數(shù)對(duì)單位建筑面積采暖耗熱及空調(diào)能耗，影響很大，體型系數(shù)越小，耗熱量越小，嚴(yán)寒、寒冷地區(qū)體型系數(shù)應(yīng)控制在 0.3以下。

2.3自然通風(fēng)與引導(dǎo)通風(fēng)

通過(guò)在設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)建筑形體及外門(mén)窗位置的考慮，使建筑兩側(cè)產(chǎn)生正負(fù)氣壓，有利于建筑的自然通風(fēng)。通過(guò)對(duì)室內(nèi)空間布局及門(mén)與通道的考慮，在建筑內(nèi)部形成空氣對(duì)流，使入室氣流能流向生活區(qū)及人體高度的范圍。利用天井、樓梯間等增加建筑內(nèi)部開(kāi)口面積，便于引導(dǎo)自然通風(fēng)。利用熱壓原理，用通風(fēng)塔（井）、中庭等產(chǎn)生煙囪效應(yīng)實(shí)現(xiàn)通風(fēng)換氣。利用樓電梯間使住宅中間戶(hù)型形成引導(dǎo)通風(fēng)。利用太陽(yáng)能熱壓通風(fēng)井的廚衛(wèi)防串味通風(fēng)。

2.4自然采光和導(dǎo)光的被動(dòng)節(jié)能

單棟建筑或居住小區(qū)公共區(qū)域天然采光在滿(mǎn)足功能區(qū)照度的前提下，建筑地上部分，公共區(qū)域的天然采光面積大于一定比例；有地下室的建筑，地下一層公共區(qū)域的天然采光面積大于一定比例。住宅的樓電梯間和公共走道。為滿(mǎn)足居民心理和生理的健康需求，并節(jié)約住宅公共區(qū)域人工照明的能耗，應(yīng)使更多的住宅樓地上公共區(qū)域能夠天然采光。

（1）住宅樓地上公共區(qū)域天然采光面積比例的核定較為復(fù)雜?！蹲≌O(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50096）規(guī)定當(dāng)樓梯間設(shè)置采光窗時(shí)，采光窗洞口的窗地面積比不應(yīng)小于1/12，采光系數(shù)不應(yīng)低于0.5%，室內(nèi)天然光臨界照度為25（LX）。且采光窗下沿離樓面或地面高度低于0.50m的窗洞口面積不應(yīng)計(jì)入采光面積內(nèi)。但住宅樓電梯間或公共走道處通常會(huì)設(shè)置較多的外裝飾構(gòu)件，《建筑采光設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50033）規(guī)定：側(cè)面采光口上部有寬度超過(guò)1m以上的外挑結(jié)構(gòu)遮擋時(shí)，其采光系數(shù)乘以0.7的擋光折減系數(shù)。所以，評(píng)價(jià)公共區(qū)域天然采光面積比例時(shí)，應(yīng)按以上標(biāo)準(zhǔn)核算天然采光的面積比例。

（2）地下一層公共區(qū)域所指為住宅地下室樓電梯間、公共走道、地下車(chē)庫(kù)和設(shè)備用房。當(dāng)通過(guò)設(shè)置下沉庭院、采光窗井或采光天窗實(shí)現(xiàn)地下室的天然采光時(shí)。其窗井擋墻對(duì)窗體采光口的光線遮擋，可按 《建筑采光設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50033）第5.0.2款進(jìn)行采光系數(shù)計(jì)算后，可按以上標(biāo)準(zhǔn)核算地下一層的天然采光面積比例。利用導(dǎo)光管和反光裝置將天然光引入地下停車(chē)場(chǎng)或設(shè)備房，在滿(mǎn)足該功能區(qū)照度的條件下，天然采光的區(qū)域不小于地下室一層建筑面積的一定比例。

利用導(dǎo)光管和反光裝置將天然光引入地下室或設(shè)備房時(shí)，應(yīng)根據(jù)工程的地理位置、日照情況進(jìn)行經(jīng)濟(jì)、技術(shù)比較，合理地選擇導(dǎo)光或反光裝置?？刹捎弥鲃?dòng)式或被動(dòng)式導(dǎo)光系統(tǒng)，主動(dòng)式導(dǎo)光系統(tǒng)采光部分實(shí)時(shí)跟蹤太陽(yáng)，以獲得更好的采光效果，該系統(tǒng)效率較高，但機(jī)械、控制較復(fù)雜，造價(jià)較高。被動(dòng)式導(dǎo)光系統(tǒng)采光部分固定不動(dòng)，不需跟蹤太陽(yáng)，其特點(diǎn)為：系統(tǒng)效率不如主動(dòng)式系統(tǒng)高，但結(jié)構(gòu)、控制較簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉。當(dāng)采用導(dǎo)光管或反光裝置時(shí)，宜采用照明控制系統(tǒng)對(duì)人工照明進(jìn)行自動(dòng)控制。有條件時(shí)，可采用智能照明控制系統(tǒng)對(duì)人工照明進(jìn)行調(diào)光控制。當(dāng)天然光對(duì)室內(nèi)照明達(dá)不到照度要求時(shí)，控制系統(tǒng)自動(dòng)開(kāi)啟人工照明，直到滿(mǎn)足照度要求。如圖1為導(dǎo)光管利用示意圖。

圖1　導(dǎo)光管利用示意圖

2.5遮避與利用太陽(yáng)熱能的被動(dòng)節(jié)能

硬質(zhì)地面采用遮蔭措施或鋪設(shè)太陽(yáng)輻射吸收率低的淺色表面材料可有效降低地面的表面溫度，減少熱島效應(yīng)，提高行人室外活動(dòng)的熱舒適度。遮蔭措施包括綠化遮蔭、構(gòu)筑物遮蔭、建筑自遮擋，其中：綠化遮蔭面積按照成年喬木的樹(shù)冠投影面積計(jì)算；構(gòu)筑物遮蔭按照遮蔭投影面積計(jì)算；建筑自遮擋面積按照夏至日8：00～16：00內(nèi)有4h處于建筑陰影區(qū)域的硬質(zhì)場(chǎng)地面積計(jì)算。坡屋面采用太陽(yáng)輻射吸收率小于0.7的淺色飾面，平屋面采用太陽(yáng)輻射吸收率小于0.5的淺色飾面，或同時(shí)采用太陽(yáng)輻射吸收率低的屋面材料和綠化屋面，可降低建筑屋面表面溫度，減少建筑能耗。建筑外墻采用太陽(yáng)輻射吸收率小于0.6的淺面飾面，可減少外圍護(hù)結(jié)構(gòu)吸收得熱，有利于空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能。設(shè)置有頂蓋的遮蔭停車(chē)棚（庫(kù)）或?qū)⑼＼?chē)位設(shè)置在地下車(chē)庫(kù)。都可按比例認(rèn)定為停車(chē)位有遮蔭措施。

2.6屋面綠化節(jié)能

屋面綠化是指滿(mǎn)足當(dāng)?shù)厝斯ぞG地覆土種植要求，并能夠保證植物良好成活率的的永久綠化。屋面綠化應(yīng)根據(jù)屋頂荷載和使用要求，利用耐旱草坪、地被、藤蔓植物、低矮灌木或小型喬木等進(jìn)行屋面綠化的植物配置，并可設(shè)置花壇、棚架、花墻、水池和亭子等園林設(shè)施。屋面綠化應(yīng)注意做好防水、阻根、排水、過(guò)濾等構(gòu)造層，保證屋面綠化的安全性和實(shí)用性。屋面綠化可使屋面具有更好的保溫隔熱能力，并增加相應(yīng)的綠植面積，減少城市熱島效應(yīng)。

3　結(jié)語(yǔ)

在建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中，應(yīng)該做到首先考慮進(jìn)行被動(dòng)式節(jié)能設(shè)計(jì)，根據(jù)工程實(shí)際情況采取合理的被動(dòng)式節(jié)能技術(shù)，設(shè)計(jì)出符合環(huán)境品質(zhì)優(yōu)良的節(jié)能建筑。在今后的住宅建筑被動(dòng)式節(jié)能設(shè)計(jì)中，還需要不斷的加強(qiáng)研究，綜合各種因素進(jìn)行考慮，運(yùn)用更多先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念，做好建筑被動(dòng)式節(jié)能設(shè)計(jì)。

［1］邵力權(quán).建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的一般途徑［J］.中國(guó)科技信息，2006（04）.

［2］金月梅，劉福智.自然通風(fēng)在適宜地域建筑設(shè)計(jì)中的運(yùn)用［A］.建筑環(huán)境與建筑節(jié)能研究進(jìn)展——2007全國(guó)建筑環(huán)境與建筑節(jié)能學(xué)術(shù)會(huì)議論文集［C］.2007（07）：47～48.

［3］陳華晉，李寶駿，董志峰.淺談建筑被動(dòng)式節(jié)能設(shè)計(jì)［J］.建筑節(jié)能，2007（03）：76.

郭小青（1982-），女，工程師，本科，主要從事建筑設(shè)計(jì)工作。

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2095-2066（2016）12-0137-02

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