王超逸
山东省建筑设计研究院有限公司 山东省济南市 250002
摘要：在城乡一体化进程不断加快的背景下，我国住宅建筑的数量和规模迅速增长，数据显示，最近10年间，我国住宅建筑面积增加了2.3倍以上，而单位面积的能耗增加了27%，在这种情况下，住宅建筑节能设计受到了越来越多的关注。对比常规建筑节能设计模式，被动式节能设计的成本更低，节能效果也更好，因此，逐渐被广泛应用到住宅建筑中。
关键词：被动式节能；建筑设计；运用
1被动式节能住宅建筑设计概述
传统的住宅建筑以电、煤、气等能源驱动暖气或等空调温度调节装置、采光照明装置，在使用过程中能量损耗较多，随着社会的发展进步，建筑工程的环保节能设计受到重视。被动式节能策略重点在于对自然界的风和太阳能、植物等的合理利用，不再主动消耗不可再生能源或二级能源来保障建筑物的功能性，会综合考虑住宅建筑建设区域气候环境和地理特征来优化自然通风和自然采光、保温等方面的设计，主要依靠地形、植物以及风力等各种被动式节能手段来提升建筑节能效果，以及住户的生活舒适度。与主动式节能设计相比，技术门槛较低，简便易行，还可降低机械运行能源和材料消耗，因而工程造价可得到有效控制。此外，对于建筑工程的适应性比较强，可根据不同地域和人群进行相应设计，对于住宅建筑这种家庭性住房设计，可有效提升住宅建筑对于气候的适应能力，满足人们日常生活的实际需要。
2建筑被动式节能设计
2.1科学选址
科学选址是住宅建筑被动式节能设计中一个非常重要的环节，因为建筑周边环境直接关系着居民的日常生活。在建筑选址的过程中，设计人员需要到现场做好现场地形条件的考察，对地形中存在的有利因素进行合理利用，同时确保建筑能够远离自然景观、农田和湿地等区域。具体来讲，被动式节能设计中，住宅的选址应考虑2个比较核心的问题：
1）光照的影响。光照对建筑节能的影响巨大，阳光中的红外线可以为建筑提供外部热源，建筑接受光照的时间以及强度不同，内部环境的温度也会有所不同。因此，在建筑选址中，应考虑光照的影响。
2）风的影响。夏季天气炎热，太阳辐射剧烈，建筑在长时间光照的情况下，内部温度会大幅度升高，影响居住的舒适性，在传统设计中，往往只能借助空调等设备进行降温。但是，这样必然导致能耗的增大，而良好的通风条件可以起到一定的降温作用。因此，在被动式住宅建筑设计中，应根据当地的气候特点，合理考虑建筑的朝向，充分利用自然风。但需要注意，建筑选址应避开灰尘过多的风环境以及风口区域。
2.2在建筑布局设计上的应用
一是户型设计。为了满足采暖和通风要求，需要对风环境和太阳辐射进行综合考虑，根据住宅建筑中不同房间热环境的实际需要进行空间优化设计，通过提升规划布局的合理性能够更加科学地应用太阳光。例如，房屋的走廊设计要避免迂回，使房间窗户的进出口对应，可以节约建筑面积，同时保证气流通畅；而为了避免冬季寒风侵入，可在此基础上合理确定门的位置，从而能够对自然风根据季节性变化合理利用，达到冬暖夏凉的被动式节能设计效果。二是住宅建筑形式设计。例如周边式布局通常较为封闭，自由式布局通常是前后错列排布，行列式布局通常较为有序和规则，节能效果各不相同，在确定建筑物选址后，需要充分了解该地的气候条件以及不同布局形式的特点，综合建筑的安全性、能源利用率等各个方面进行考虑，具体设计时多以行列式与自由式为主，可更好地满足建筑物的采光通风要求。
2.3关注绿化设计
在被动式节能设计中，住宅建筑的绿化设计十分重要，一般是将垂直墙面作为绿化载体，通过较小的占地获得较大的生态效益，将建筑能耗降低。比较常见的墙面绿化形式是种植藤蔓植物。但是，对于设计人员而言，在实际操作中需要注意的问题有很多，如应做好绿化植物的合理选择，不能选择常绿植被，否则，会阻挡冬季阳光的照射，应选择枝叶茂盛、叶面宽大的落叶植物，充分发挥其热量调节的作用。植被和墙体之间应保持一定的距离，确保空间畅通。也可以在建筑屋顶进行绿化设计，实现被动节能的同时，迎合绿色建筑的要求。
2.4屋面节能设计
首先，从屋面结构形式而言，倒置式屋面的节能效果比较好，利用具有较好防水性的保温材料可保证防水层的可靠性，同时将保温层置于防水层上部，可实现用与防的平衡，延长防水层的使用寿命；其次，可设计为节能金属屋面，将屋顶面积科学划分，利用钢结构、玻璃棉、石棉以及金属底板等材料构建屋面金属板、防水透气膜以及防潮隔汽层，从而提高防渗漏效果和隔热保温性；最后，屋顶绿化设计，可建造屋顶花园，利用绿植来使屋面具有更好的保温隔热能力。为了保证屋面绿化的安全性和实用性，需要提高防水设计标准，考虑内部结露和屋顶承重等情况，并能够保证植物良好成活率，方便屋顶维护和管理工作。
2.5围护结构设计
围护结构设计应注意以下2个方面。
1）做好墙体保温设计，可以采用2种方式：外墙内保温和外保温。在一些经济欠发达地区，可以选择外墙内保温系统，这种保温系统的建设成本和维护成本相对较低，外墙外保温体系则更适用于高层住宅建筑，二者都具备较为理想的保温效果。
2）做好窗体节能设计：一方面，应合理确定窗墙比，相对而言，较大的窗户采光和通风效果好，但同时室内热量消耗大；较小的窗户采光通风效果差，但是散失的热量小，设计人员应在充分考虑区域气候以及用户需求的情况下，确定最佳窗墙比，另一方面，应关注窗体节能设计，通过选择双层中空玻璃、强化气密性等方式保证窗户的节能效果，同时也应根据实际情况选择开窗的方式（推拉、内开、外开）。
2.6门窗节能设计
建筑门窗作为房屋的一个重要组成部分，可以起到采光通风作用，而随着门窗造型的多变，大落地窗、异型窗等深受当下年轻人的喜爱，也是设计师不断挑战的方向。但是玻璃的热交换比较活跃，窗墙比越大，室内热量消散得越快，此外，窗框与窗洞口的连接位置容易产生热桥，因此在进行门窗节能设计时一定要合理控制门窗数量和大小，优选玻璃材料，注意提高门窗的气密性。不仅可以选择高性能保温隔热玻璃来降低住宅建筑室内外的热传导，还可选用断桥铝合金窗框，并做好与建筑物的接缝处密封处理，以有效降低窗户散热的不利影响。
结论
虽然目前我国已经比较重视被动式节能策略在住宅建筑设计中的应用，在很多省市已经完成了一些有代表性的成功建筑案例，但整体应用成效还有很大的进步空间。为了促进被动式节能建筑更好地推广，设计师一定要对被动式节能建筑和绿色发展理念有正确的认识，并掌握相应的设计技巧和手段，从建筑物的空间布局、结构体型、人们对建筑物的使用要求和建筑材料的节能环保指标等方面层层落实节能环保要求，不断改进建筑材料及施工技术，提高被动式建筑本土化适应能力，从而降低建筑物能耗，充分利用可再生资源，实现建筑行业的可持续发展。
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