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被动式超低能耗建筑设计基础与应用崔丰龙

发表时间：2021/7/19 来源：《基层建设》2021年第12期作者：崔丰龙

[导读] 社会的不断进步，国家节能环保委员会不断涌现。因为大多数不可再生资源的应用已出现瓶颈，假设不能在有效的时间内开发出新能源，则人类将面临的危机是巨大的

        上海天华城市规划设计有限公司 200230
        摘要：社会的不断进步，国家节能环保委员会不断涌现。因为大多数不可再生资源的应用已出现瓶颈，假设不能在有效的时间内开发出新能源，则人类将面临的危机是巨大的。在中国城市化进程步入繁盛时期，这就需要建筑设计要与环保要求相符。所以，相关建筑企业对被动式超低能耗建筑设计进行了开发，将节能环保作用全面展现出来。现如今，该种建筑设计已成为建筑设计的主要发展趋势。
        关键词：被动式；超低能耗；建筑设计；基础与应用

        前言：随着社会经济的不断进步，建筑行业也获得了显著的发展，并将节能减排作为建筑设计中首要目标。在此背景下，传统建筑设计理念开始突显出众多问题，已经不能充分满足现代人日益提高的居住环境要求及环保节能要求。因此，被动式超低能耗建筑逐渐走进了人们的视野，并已经成为建筑在今后发展的主流趋势，能够与节约型社会建设以及可持续发展等战略主题更为契合。由此可见，有必要加强对被动式超低能耗建筑设计及其实际应用进行深入的研究分析，从而促进我国建筑行业的进一步发展。
        1被动式超低能耗建筑特点
        1.1技术要求标准较高
        为了实现技术把控，被动式超低能耗建筑拥有着两项控制指标，一是室内舒适度指标，二是能耗量指标。在这两项指标的控制下，建筑设计、建材选择以及设备技术等多个环节的要求都有着显著的提高。
        1.2建筑的运行能耗较低
        被动式超低能耗建筑设计主要采用高效的外保温设计以及气密性良好的外围结构，从而使其较比传统的建筑物而言具有更为优越的节能性能，最大程度上可以实现90%以上的节能效果。
        1.3建筑的舒适度较高
        被动式超低能耗建筑设计的本质就是确保房屋建筑的保温性能，这是建筑物的关键功能体现，可以保证建筑的室内温度处于恒定状态，有效提高了人们对建筑物的舒适度体验。

        图1被动式超低能耗建筑
        2应用意义
        在城市化进程不断加快的背景下，如何促进人居环境的可持续发展至关重要，在进行建筑设计的过程中，不仅需要考虑到建筑质量，同时要考虑到建筑的节能效益、环保效益以及传统地域建筑文明和文化的传承。在现代工业文明的大背景下，现代建筑体系难以实现上述要求，在满足人们对人居环境要求的同时，导致了高能耗、高污染及地域建筑文明破坏等问题的出现。因此，需要以建筑所在地气候条件和经济社会文化背景为基础，充分保证建筑室内环境的舒适性，积极利用太阳能、风能等清洁型能源，实现环保效益和节能效益，这种方法就称为被动式超低能耗建筑设计。
        3设计基础
        3.1因地制宜设计
        在被动式超低能耗建筑的设计过程中，因地制宜是最为关键的设计基础，其
        主要是指在实际设计时，要对所处地区的环境情况进行综合考虑，确保建筑设计与周围环境相结合，避免刻意对能源消耗的控制。在设计中要做到针对不同地区的环境情况采用不同的设计方案及技术，进而充分发挥出被动式超低能耗建筑的真实效用。与此同时，还要对气候条件进行有效把控，实现对所处不同气候区域居住环境的有效改善。
        3.2可实现性设计
        可实现性设计也是被动式超低能耗建筑设计中的基础之一，其主要指的是保证建筑的设计理念具有真实价值，并能通过一定的条件或手段得以实现。这一点需要在建筑设计的过程中，确保设计方案的科学性和合理性，从而保证建筑设计在实现后能够正常发挥出设计方案中体现的功能效果。
        4实际案例分析
        下面以某个工程项目为例，探讨被动式超低能耗建筑设计。该工程的建筑体型系数为0.27，采暖需热量超过15KW∙h，有效制冷量超过15KW∙h。该工程主要是基于被动式建筑设计标准，重要指标集中在气密性方面，保障建筑整体外围护结构的密封性，并尽可能降低建筑的冷热负荷量，促使被动房在舒适条件之下尽可能降低能源消耗，设计认为被动式超低能耗建筑设计方式相对于传统设计方式而言采暖能耗下降约75%。具体设计内容如下。
        4.1自然能源的应用
        被动式超低能耗建筑设计基础在现代建筑建设中有着广泛的应用，具体表现之一就是自然能源的应用。可以应用被动式超低能耗建筑设计中有效利用太阳能，将其转化为电能，并能够对其进行存储，从而为建筑的内部用电提供能源，以降低对常规电力能源的使用和消耗，下图2所示为太阳能利用的基本框架。并且，太阳能是清洁的可再生能源，在对其利用的过程中，基本不会造成污染，完全符合节能减排的建设理念，被广泛应用在建筑工程建设中。

        图2太阳能的应用
        4.2高效保温设计
        按照保温材料的保温特性以及防火的等级，在设计中采用100mm+100mmB1级的石墨聚苯乙烯保温板双层错缝的敷设设计方式，其传热系数在0.14W/(m2∙k)，每一层岩棉的防火隔离带，应用石墨改性膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统，其保温效果相对于传统聚苯板要高出约30%，同时在楼板、分户墙以及公共部位均应用保温处理、屋面采用厚挤塑的聚苯板，其传热系数相对较高。地下设计环节中储藏用房以及车库并未纳人到被动房的范围内，所以地下1层与1层之间的楼板属于被动房外围维护结构的重点环节。在设计中采用100mm厚挤塑聚苯板，下面设置100mm的改性酚醛板。
        4.3外窗安装设计
        在本项目当中应用铝包木外窗，这一种外窗设计方式不仅可以保留纯实木窗及其功能，还可以将隔断热巧铝合金材料以及实木材料借助机械的方式进行复合并成为一个整体框架，具备隔热保温的作用，密封隔声效果也非常突出。应用铝包木窗，这一种材料属于木结构，玻璃应用三玻二中空的方式进行设计，玻璃之间应用暖边条，整窗的传热系数在 0.95W/（m2•k），太阳能整体辐射比在0.35以内，玻璃选择性系数在1.25以上，框体应用铝包木，构成的高性能窗可以实现对多种波长光线的选择性通透。
        4.4照明设计
        在照明系统方面，照明系统的主要设计措施在于两个方面，一方面是充分应用自然光进行照明，在设计中注意保持自然光的充足照射，促使室内的人工照明与自然照明相结合，从而降低照明设备的建设量，降低能源消耗。另一方面是在节能灯具方面进行针对设计，采用高效率的节能型电感镇流器、电子触发器以及电子变压器等作为公共的照明设备，充分应用无功补偿照明设备，从而降低能源的消耗。在具体设计中，还需要注重光
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