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        試論被動(dòng)式超低能耗建筑設(shè)計(jì)基礎(chǔ)與應(yīng)用

        2020-12-11 09:08:26趙文婷
        居業(yè) 2020年10期
        關(guān)鍵詞:被動(dòng)式建筑設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

        趙文婷

        摘 要:隨著我國城市化進(jìn)程的持續(xù)推進(jìn),極大的拉動(dòng)了社會(huì)能源需求總量,而人類在享受能源所帶來的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科技進(jìn)步等變化的同時(shí),也面臨能源短缺、過度使用等一系列威脅人類生存與發(fā)展的問題。在此背景下,被動(dòng)式超低能耗等新型建筑應(yīng)運(yùn)而生,該建筑設(shè)計(jì)形式不但與國家所提倡的“綠色環(huán)?!崩砟钕嗥鹾希矣兄谕苿?dòng)人類社會(huì)綠色、健康發(fā)展,成為建筑設(shè)計(jì)施工領(lǐng)域廣受好評的節(jié)能降耗方式。本文通過分析被動(dòng)式超低能耗建筑自身所具備特點(diǎn),并從設(shè)計(jì)基礎(chǔ)和具體應(yīng)用兩方面展開深入分析,為我國建筑領(lǐng)域未來可持續(xù)發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

        關(guān)鍵詞:被動(dòng)式;超低能耗;建筑設(shè)計(jì);基礎(chǔ);應(yīng)用

        文章編號(hào):2095-4085(2020)10-0056-02

        1 被動(dòng)式超低能耗建筑與其特點(diǎn)

        1.1 被動(dòng)式超低能耗建筑

        上世紀(jì)60年代,被動(dòng)式超低能耗建筑進(jìn)入人類視野,各國紛紛將能源消耗、全球污染等納入建筑設(shè)計(jì)所思考范圍。西德于70年代正式將其列入研究規(guī)劃行列,并開展了大量試驗(yàn),最終結(jié)果顯示被動(dòng)式超低能建筑盡管與普通單層建筑無較大差異,且建筑外觀較差,但整體能耗明顯優(yōu)于普通建筑,并在歐洲各國得到全面推廣[1]。我國引入被動(dòng)式超低能耗建筑形式可追溯至20世紀(jì)末,應(yīng)用之初主要集中在上海、北京、廣州等發(fā)達(dá)城市,截止目前,被動(dòng)式超低能耗建筑已在全國范圍內(nèi)廣泛普及,整體呈穩(wěn)中向好發(fā)展態(tài)勢。

        1.2 被動(dòng)式超低能耗建筑的特點(diǎn)

        相關(guān)資料顯示,我國建筑能耗占社會(huì)總能耗的60%左右,并且呈持續(xù)生長趨勢,通過對2019年度相關(guān)調(diào)查結(jié)果的分析發(fā)現(xiàn),被動(dòng)式超低能耗建筑理論與被動(dòng)式超低能耗建筑在投入使用和推行后,建筑整體與單位能耗呈明顯下降態(tài)勢。而從另一角度來看,將建筑拆遷開支排除在外,被動(dòng)式超低能耗建筑剩余環(huán)節(jié)平均支出約為傳統(tǒng)建筑的60%~70%,表明該形式在成本方面也同樣具有明顯優(yōu)勢。

        2 被動(dòng)式超低能耗建筑設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)問題

        2.1 外部環(huán)境差異

        一般情況下,建筑物舒適度在某種程度上與外部環(huán)境和氣候條件存在較為直接聯(lián)系,不同氣候類型條件下,被動(dòng)式超低能耗建筑所發(fā)揮作用也不盡相同。例如,我國北方冬季氣溫較低,平均溫度為-30℃~20℃,供暖時(shí)間較長。而南方地區(qū)平均溫度普遍高于0℃,未給予供暖政策,在被動(dòng)式超低能耗建筑設(shè)計(jì)過程則需將南北差異因素納入其中。

        2.2 具備可實(shí)現(xiàn)性

        被動(dòng)式超低能耗建筑在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中需注重對本土特征的吸收,通過與地域自然、社會(huì)環(huán)境等因素的有效結(jié)合,制定科學(xué)合理的節(jié)能降耗措施。與此同時(shí),該設(shè)計(jì)形式還具有一定的推廣價(jià)值。以“綠屋”設(shè)計(jì)為例,其主要是通過對綠色植物的培育,通過植物形成對室內(nèi)溫度的有效調(diào)節(jié)。

        2.3 建筑群能耗高

        從某種程度上來看,氣候、環(huán)境等自然因素對建筑能耗有著較為直接的影響,但與其他國家相比,我國建筑能耗總量偏高,造成這一局面的主要原因是國內(nèi)建筑大多屬于高能耗建筑類型,無論是保溫性、隔熱性,還是門窗空氣密閉性等均有較大提升空間,無形中增加了建筑對供暖、冷氣、空調(diào)等的需求量。

        3 被動(dòng)式超低能耗建筑設(shè)計(jì)的應(yīng)用

        3.1 自然能源利用設(shè)計(jì)

        在被動(dòng)式超低能耗建筑設(shè)計(jì)中,太陽能、地?zé)帷⒂晁厥障到y(tǒng)以及風(fēng)能等自然能源的利用,是該建筑形式的一大特點(diǎn)。目前應(yīng)用最為廣泛的自然能源是太陽能資源,作為一種清潔型能源,太陽能具有零污染、持續(xù)再生的自然特性,在建筑物頂部設(shè)計(jì)中采用太陽能電池板,可形成光伏發(fā)電,其原理主要是通過太陽能和電能的有效轉(zhuǎn)換,將電能傳輸至建筑內(nèi)部,滿足降低建筑對常規(guī)電能的消耗[2]。圖1為太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)。

        3.2 保溫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

        (1)保溫系統(tǒng)材料 在選擇建筑保溫材料時(shí),需基于建筑設(shè)計(jì)需求,盡可能的選擇具有綠色性、環(huán)保性、節(jié)能性的材料。對于保溫隔熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)而言,基礎(chǔ)材料可選擇新型保溫材料,如,無機(jī)保溫砂漿、保溫裝飾一體化板、納米隔熱板、泡沫玻璃、EPS泡沫板等等,并科學(xué)合理的控制和設(shè)計(jì)保溫層的厚度。

        (2)外墻保溫系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 被動(dòng)式超低能耗建筑實(shí)際設(shè)計(jì)過程中,圍護(hù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)覆蓋兩個(gè)方面,一是隔熱散熱設(shè)計(jì);二是保溫設(shè)計(jì)。其中,對于隔熱設(shè)計(jì)而言,受區(qū)域技術(shù)差異影響,比如南方外墻的隔熱設(shè)計(jì)主要采取以下措施:墻面垂直綠化、無機(jī)保溫砂漿內(nèi)保溫、通風(fēng)墻、干掛通風(fēng)幕墻以及淋水被動(dòng)蒸發(fā)墻面等等。而從保溫設(shè)計(jì)層面來看,主要針對的是我國北方冬季建筑物室內(nèi)熱量散失問題,將苯板復(fù)合材料作為墻體夾層應(yīng)用于建筑設(shè)計(jì),相較于其他混凝土或者磚瓦材料,苯板復(fù)合材料可最大限度避免室內(nèi)熱量的過度流失。

        (3)屋面、地板保溫系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 綠色建筑理念下,傳統(tǒng)絕熱急速聚苯板、泡沫玻璃等常用保溫材料已無法達(dá)到環(huán)保、節(jié)能標(biāo)準(zhǔn),更多的提倡以通風(fēng)隔熱屋面作為屋面保溫,常見類型主要有:①蓄水、種植屋面;②帶通風(fēng)空氣層的金屬夾芯隔熱屋面;③帶老虎窗的通氣閣樓的坡屋面。其中,以種植屋面為例,通過在屋面覆蓋相應(yīng)種植厚度的土層,可省去屋面保溫層設(shè)置環(huán)節(jié),并且綠色植物在屋面的種植,不但可改善空氣質(zhì)量、減少灰塵、緩解熱島效應(yīng),且通過系統(tǒng)的綠化改造與設(shè)計(jì),打造出具有特色化的屋頂花園,營造出極具豐富性、層次性、觀賞性的城市空中景觀。此外,屋面種植還可對雨水形成截留,可形成對城市雨洪壓力的有效環(huán)節(jié)。在北方保溫系統(tǒng)中,板保溫系統(tǒng)是一種極為基礎(chǔ)的組成部分,在對其材料進(jìn)行選擇過程中,多以保溫板、保溫砂漿為主,并且在保溫材料上設(shè)細(xì)石混凝土保護(hù)層,相較于傳統(tǒng)保溫板,這種保溫系統(tǒng)的保溫效果更為顯著[3]。

        3.3 節(jié)能一體化設(shè)計(jì)

        未來鎖定節(jié)能措施的一體化設(shè)計(jì)將成為被動(dòng)式場地能耗建筑設(shè)計(jì)的主流趨勢,在開展節(jié)能一體化設(shè)計(jì)時(shí),需對技術(shù)綜合品質(zhì)進(jìn)行有效整合,最大限度的避免出現(xiàn)“高性能、低品質(zhì)”現(xiàn)象。被動(dòng)式超低能耗建筑設(shè)計(jì)中積極引入節(jié)能一體化,不但可促使建筑整體壽命的有效延長,還可推動(dòng)低碳生態(tài)化城市建設(shè)步伐。

        3.4 無熱橋的設(shè)計(jì)

        熱橋在被動(dòng)式超低能耗建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用主要包含以下幾個(gè)方面,有幾種熱流所形成的熱橋與幾何熱橋。相關(guān)設(shè)計(jì)時(shí)在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中,通過將陽臺(tái)主體結(jié)構(gòu)與主板的有效分離,并以挑梁作為陽臺(tái)板的支撐條件,填充適量的保溫材料,通過大面積保溫材料的有效覆蓋,實(shí)現(xiàn)對熱橋阻斷的有效設(shè)計(jì)。

        4 結(jié) 語

        綜上所述,在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)時(shí),相關(guān)設(shè)計(jì)人員除了要考慮建筑自身安全性、實(shí)用性等內(nèi)容,還應(yīng)將人們對城市建筑和人居環(huán)境的綠色要求納入考慮范圍,通過對當(dāng)?shù)亟ㄖh(huán)境的深入研究與分析,對建筑環(huán)境資源和空間進(jìn)行合理化應(yīng)用,為室內(nèi)良好環(huán)境的營造奠定基礎(chǔ)。而被動(dòng)式超低能耗建筑設(shè)計(jì)在有效傳承建筑物文化時(shí),還在建筑領(lǐng)域內(nèi)積極引入“綠色、節(jié)能、環(huán)?!钡刃滦屠砟?,對城市人居環(huán)境的建設(shè)與可持續(xù)發(fā)展起到了積極的推動(dòng)作用。

        參考文獻(xiàn):

        [1]王選,孫峙峰,袁靜,等.被動(dòng)式超低能耗居住建筑太陽能新風(fēng)系統(tǒng)的應(yīng)用分析及其優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].建筑科學(xué),2017,4(12):313-314.

        [2]曲磊,柏云.被動(dòng)式超低能耗綠色建筑節(jié)能系統(tǒng)與技術(shù)應(yīng)用分析——以濟(jì)南市某公建項(xiàng)目為例[J].建筑節(jié)能,2018,46(03):31-39.

        [3]鄒芳睿,宋昆,郭而郛,等.基于天津地區(qū)的被動(dòng)式超低能耗建筑指標(biāo)體系研究[J].建筑科學(xué),2018,3(6):49-55.

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