被动式节能设计策略在建筑中的应用探讨

被动式节能设计策略在建筑中的应用探讨摘要：随着社会经济的发展，各行各业的能源需求量持续增大，加剧了我国资源紧缺的问题。为此，各行各业都采取了有效的措施实现节能减排。在建筑行业当中，通过被动式节能设计策略的应用，不仅有效的减少了建筑工程的成本，而且具有技能绿色环保的优点，完全符合当前我国的基本国情。本文将简单阐述被动式节能设计的应用优点和原则，并结合实例分析其在建筑行业中的具体应用，为相关工作者提供参考借鉴。关键词：被动建筑；节能；建筑行业；设计技术；1引言随着绿色环保节能理念的深入，建筑行业也应用了很多的节能技术。大量生态建筑、绿色建筑以及被动节能建筑不断涌现，在保障了建筑本身的基本功能的基础上，实现了绿色节能环保的目的。当前，被动式节能策略不仅可以有效的减少建筑物整体和局部的能源消耗，实现节能的目的，而且还提高了建筑物的舒适性，降低了建筑工程的总体造价，提高了建筑企业的经济效益。因此，研究分析被动式节能设计策略在建筑中的应用具有重要的现实意义。2被动式节能策略在建筑中应用的优势在建筑设计和建设过程中，应用被动式节能设计策略，具有以下优点：（1）相对被动式节能设计策略较为灵活、简便，可以对建筑物周围的植物、地形地貌、阳光以及通风等自然资源进行直接的设计利用，便于工程施工和推广，无需增加额外的工程工序。（2）在建筑工程当中应用被动式节能设计，工程减少了机械设备的投入使用，减少了建筑工程的设计和投入成本，提高了建筑企业的经济效益。（3）被动式节能设计策略还具有较强的适应性特点，无论是住宅建筑还是大型商业建筑，都可以采用被动式节能设计，而且可以根据人群特征以及地域特点的不同，进行多样化建筑结构的设计。3被动式节能策略在建筑中的应用原则3.1确定选择适宜技术措施的原则（1）场地气候环境的客观分析：在对建筑进行被动式节能设计之前，应对建筑周围的气候环境进行客观的分析。根据被动有限的原则，从中找出满足被动节能设计的自然因素和客观条件，对于可以利用的因素进行有力的利用，对于不利的因素尽量采取有效的措施回避。（2）建筑使用功能的主观需要：针对不同类型的建筑，其使用功能也不尽相同，建筑的整体规划布局以及内部构造也存在较大的差异。在进行被动式节能设计过程中，需要结合建筑本身的使用功能，并深入现场进行调研，确保设计策略满足建筑结构的实际情况。3.2被动式技能设计策略（1）对于群体性建筑，在进行场地选择和规划过程中，需要结合区域内的有力地形，对太阳辐射进行遮挡或者接收，并利用地形的起伏变化，引导风向，从而增加或者降低建筑区域的温湿度。例如利用建筑区域内的水体自身的热稳定性，可以有效的降低建筑物周围的昼夜温差，一定程度上缓解了城市中的热岛效应。（2）建筑物的能耗水平与其体形系数呈现正比关系，建筑物的体形系数越大，建筑的耗热量也就越大，消耗的能源也越多。通过合理的建筑平面布局设计，可以有效的减少建筑物室内的传热损失，避免房间的冷风渗透。例如利用风压原理，合理的对建筑物的门窗位置进行合理设计，可以有效的实现风在建筑物内部实现循环流动，减少建筑物内的热损失。此外，在对建筑物的立面进行被动式节能设计过程中，应注意窗墙面积比对建筑能耗的影响。结合建筑物所在区域的外部环境特点以及自身的功能需求，通过合理的进行围护结构的设计，可以有效提高建筑自身的保温性能，减少建筑的热量消耗，进而达到减少建筑能耗，提高建筑的节能水平的目的。例如对于夏热冬冷地区的建筑结构，可以根据建筑的实际情况，通过外遮阳以及被动式太阳能的设计方式，实现冬季保暖、夏季制冷的要求。4被动式节能设计策略在建筑中的应用实例分析某市国家级动漫产业示范园，园区规划建筑面积约为77万平方米。项目第一期工程建筑面积约为3300平方米，占地面积约为3543平方米。其中建筑主体分为两座，一座主体为10层，高度约为44米，另外一座主体8层，高度为36.7米（如图1）。本工程的建筑结构主要采用钢筋混凝土框架剪力墙结构，为了响应国家绿色节能环保的理念，本项目完全按照绿色建筑进行设计，优先考虑采用被动式节能设计策略。图1本项目动漫研发中心楼鸟瞰效果图4.1项目场地气候环境分析根据本工程所在区域的自然条件进行了全面的客观分析。本项目处于温带区域，属于典型的夏热冬冷气候。（1）温湿度情况：每年的夏季室外平均温度超过30摄氏度，而冬季室外的最低温度低于零下5摄氏度。相对春秋两季的空气湿度较大，夏冬两季的空气湿度较小。（2）太阳能资源：从太阳能辐射来看，日照间距较大，直射辐射的比重较高。在风向方面，该地区在春秋两季，风向呈现多变特点，而夏冬两季主导风向较为明显。（3）地貌特点：区域内主要以平原为主，大多为盐碱地，无较为明显的地表积水。综合以上的场地气候环境条件，本工程在进行被动式节能设计策略制定过程中，重点加强建筑物围护结构的保温隔热性能，并采用自然通风和被动式“太阳房”的设计，降低建筑物的热损失。4.2规划布局设计前文提到，影响建筑物能耗水平的因素之一是建筑物的体形系数。由于本工程所处的区域属于夏热冬冷区域，为了有效的达到节能的设计，因此应当通过科学的建筑结构设计，将建筑物的体形系数控制在0.3以下，从而确保建筑可以觉有较高的热工性能。本工程在对建筑设计过程中，首先将建筑体块打造成中庭院落半围合式的建筑布局，减少建筑物自身的热量消散，然后科学合理的进行建筑位置、朝向、角度的选择，尽可能的减少风向对建筑物耗能的影响。最后通过增加降噪设备的应用，提高建筑物的噪音控制能力。4.3外围护结构保温隔热性能优化为了提高本建筑物的外围护结构的保温隔热性能，本工程采用砂加气混凝土砌块和岩棉进行外墙的构建，使得建筑物整体的传热系数控制在0.2W/(mW。屋面:采用传热系数0.21W/(m'K)的复合瓷粉岩棉保温板，并对部分建筑物的屋面，采用遮阳效果教好，容易栽培和养护的生态绿植，从而达到隔热保温的目的。外窗：采用的中空玻璃为双腔三玻外涂隔热膜，有效的控制了其传热系数，同时对其外部的遮阳的阴蔽性进行了一定的强化。4.4室内、室外自然通风在对建筑物结构形式进行设计时，为了充分利用热压通风和风压通风，本工程采用不同高度的建筑主体设计，并科学的设计了建筑结构内部的每层的层高，使建筑物内部的温度和气压产生差异，实现内部风向的自然循环。此外，通过科学的外窗设计，使得室外的空气可以在风压强通风的作用下，从建筑物内部顺畅的流动，在实现自然通风的同时，满足人们日常室内活动对风的要求。最后利用相关的测试软件对本工程的风环境进行了模拟(如表1所示)。建筑物在四季当中，室外的通风情况始终处于良好状态，最大风速均满足相关设计要求，不高于1.5m/s，且没有形成较为明显的涡流区域。建筑物的迎风面和背风面的压力差控制在合理的范围内，迎风面的压力约为7到15Pa，而背风面的压力则控制在3.4Pa左右，有效的确保了夏季炎热时节，建筑物室内可以实现自然通风。表2模拟工况下建筑场地内的最大速度分布表工况室外来流风速度(m/s)建筑人行区速度(m/s)计算区域(m/s)10m高度风向速度范围最大风速平均风速最大速度

夏季3.7东南0.4〜夏季3.7东南0.4〜3.53.5冬季3.3西北0.3〜2.82.8春秋季3.55西南0.5〜4.84.824.911.14.9735.22由于本地区的太阳直射辐射强度较大，因此，可以借助有效的这样体系，对建筑物室内的环境进行改善，减少建筑物空调设备的使用量，提高建筑物室内的光照质量。（1）在建筑物的东南和西南两个朝向，分别设置了智能型可控式外遮阳调节系统，同时增加了水平挡板以及金属卷帘等构件，利用光照强度传感器实现对遮阳板的角度控制，不仅实现了室内遮阳、保温隔热的目的，而且有效的保障了室内的光照强度。对于建筑物的西北和东北朝向，则通过固定遮阳透光纳米空腔气道预制板设置，来达到室外这样的目的。（2）对于本工程建筑的阳台、走廊等区域，通过轻钢结构透明安全玻璃的设计，不仅可以利用太阳直射辐射的作用，提高该区域的温度，而且还可以利用贮热体实现部分热量导入到建筑物的室内，进一步改善建筑物室内的温湿度指标。4.6生活热水、热泵及余热回收本工程还在建筑物的地下室增设了空气源热泵热交换机组，通过智能的节能系统对热泵的实时监控管理，可以将建筑物空气和水中的热量进行提取，制作成可以利用的热水，并搭配太阳能光伏冷热水处理系统，一定程度上减少建筑物的能量消耗，达到了节能减排的目的。通过该项设计，不仅确保建筑物在冬季温度较低的环境下，可以在较低的能耗下获得足够的热量，而且能够避免在炎热的夏季，因为设备的工作产生的热效率导致建筑物出现热岛效应。5结束语综上所述，随着国民经济实力的增长，人们日渐重视能源的保护，绿色节能环保理念也越来越深入各行各业。在建筑行业，通过被动式节能设计策略在建筑中的应用，促进了我国绿色建筑的发展，改善了人们的生活水平和生存质量。本文结合实例分析了被动式节能设计策略的具体应用，通过合理的利用建筑物周围的地形气候环境，减少建筑物