修丽华
中国建筑第二工程局有限公司 辽宁省沈阳市 110000
摘要：近年来，经济快速发展，各行各业发展迅速，超低能耗建筑在我国得到了快速发展，尤其是寒冷地区，需要研究寒冷地区的超低能耗设计策略，使超低能耗建筑更好的实现节能效果。通过分析我国寒冷地区温度、湿度、风环境、日照辐射环境等要素，结合超低能耗建筑的相关指标，从总体设计、围护结构设计、无热桥结构设计、遮阳设计等方面，提出了寒冷地区超低能耗建筑的设计策略。
关键词：寒冷地区；被动式；超低能耗；建筑设计
引言
现阶段，随着现代科学技术发展，被动式超低能建筑作为建筑行业的新兴产物，该能耗方式起源于德国，在制冷与供暖等方面的具体操作提出了更高的要求，同时也在环保理念、技术水平以及舒适性等方面展示出了显著优势，例如，建筑良好的保温性能可以满足人们对居住温度的需求。综合我国建筑发展历程，传统建筑形式存在诸多制约因素，包括耗费大量的资金以及人力、物力资源，且需要面临资源浪费与环境污染两大难题，因此不利于建筑行业的稳定可持续发展。而超低能耗建筑可以有效克服上述问题，在先进技术与节能方式的推动下，在节约生产成本的同时，促进了建筑建设整体水平的大幅度提升，以热回收家居通风技术为例，该技术为保障内部流通空气质量等方面提供了有效途径，再借助热回收装置技术实现废气与新鲜空气的持续交换.从而提高对热量的利用率。综上不难看出，对于建筑行业现代化发展而言，被动超低能耗建筑具备充分的必要性与重要性。
1寒冷地区被动式超低能耗建筑概述
被动式超低能耗建筑又被称为“被动式低能耗建筑”或者“被动房”，传入我国时也有译为“无源房屋”。与传统建筑相比有以下明显优势:带热回收装置的新风系统既提供了足够的新鲜空气，又回收大量的热，降低供暖制冷的能耗需求，保证了室内适宜的温湿度，与现行国家节能设计标准相比，供暖能耗降低85%以上;良好的围护保温系统使建筑内墙表面温度稳定均匀，与室内温度接近，并且良好的气密性和隔声效果;采用无热桥、高气密性设计，高品质材料构件，精细化施工及建筑装修一体化，使建筑质量更高、寿命更长。但是应当看到当前国内被动式超低能耗建筑标准、规范、技术不成熟，发展尚处于探索阶段，尤其是寒冷地区的被动式超低能耗建筑发展更缺乏相应的研究和实践，而积极探索寒冷地区的被动式超低能耗建筑建设关键技术方案与策略，实现我国被动超低能耗建筑的本土化发展已迫在眉睫。文章阐述了国内外被动式超低能耗建筑发展的概况，针对寒冷地区的被动式超低能耗建筑的关键技术进行了设计研究，提出了适宜寒冷地区被动式超低能耗建筑发展策略。
2寒冷地区被动式超低能耗建筑设计方案
2.1建筑总体设计
超低能耗建筑在设计时应从规划布局开始，在进行规划设计时要遵循寒冷地区气候特点，尤其是日照辐射要求进行考虑。传统建筑在设计时通常遵循日照设计管理规定进行，如日照间距或日照时数等要求。超低能耗建筑的目标是降低对传统能源的依赖，在太阳能利用方面要求较高，原有的日照规范要求略显不足，因此在超低能耗设计时要适当增加建筑间距，提高超低能耗建筑的太阳能可利用量。
2.2太阳能利用
太阳能具有清洁无污染优点，故在被动式超低能耗建筑中常通过太阳能技术来达到节能降耗目的。通常通过在屋顶设置太阳能系统，将光能转化为电能为屋内电气设备供电。例如2016年某研发楼项目被称为“冬暖夏热”地区最具代表的被动式超低能耗绿色建筑。
该项目使用40余项创新技术与10多项关键技术，在建筑上设置光伏幕墙，光伏系统年均可产生电力15万kW·h，可旋转式通风光伏遮阳构件兼具通风、遮阳与光伏发电功能，冬季可将光伏板加热的热空气引入室内，将光伏幕墙如微型发电装置设置于阳光集中区域，对无阳光照射处进行绿化，室内温度可常年保持在20～26℃。在杭州某社区建筑改造中，利用铝制材料导光板，既减少室内光伏能源消耗，又避免阳光刺眼。在室外光线较强条件下，导光板上的片状金属环可遮挡光源，以免人体因光照性辐射强烈而受损。在室外光线较弱的情况下，利用导光板的垂直收集功能收集光源，以满足室内采光需求。
2.3通风设计
被动式建筑节能设计中通风设计是非常关键的设计。通风设计包含着不同种类的设计，其中包括总体规划通风设计、建筑平面通风设计、建筑立体通风设计。①总体规划的通风设计。通风性是影响居民居住体验与舒适度的重要因素，也是建筑设计的重点，在规划设计过程中，需要综合房间分布、采光以及气候环境等多种因素，对风势走向等进行科学合理的把握。②平面建筑通风设计。为了保障居住环境舒适度，需要对基础设施布置与安排的合理性加以重视。以人员集中活动、流动性较大的客厅为例，该区域的设计需要重视空气对流的设计部分，充分保障气体的正常流动，并借助"空气龄"这一指标科学衡量室内空气的流动性。③建筑立体的通风设计。外墙设计的工作内容包含了以下方面：在不影响建筑功能的情况下，尽量减少外墙设计的表面积；勘查并掌握当地气候环境及其带来的影响，从而在居住需求的基础上对门窗等部分进行设计，从而解决室内上层热空气与外界气体的交换问题，有效提升室内环境的质量，并环节外界温度对室内环境的影响，减少资源浪费等不良现象的存在。
2.4遮阳设计
寒冷地区，夏季气温也较高，日照辐射会加速室内温度升高，增加制冷能耗。因此，尽管处于寒冷地区，仍然需要进行遮阳设计。遮阳设计时需要根据当地纬度、年气温变化等因素考虑遮阳方式。遮阳设计时不能单方面考虑夏季遮挡，同时应对冬季的采暖进行考虑。要求冬季时，遮阳设施不能影响日照辐射进入室内。这就要求对遮阳角度与方式进行考虑，例如，采用水平遮阳，设计时可以根据春分作为分界。计算春分时太阳高度角，当春分过后，随着太阳高度角增加，遮阳开始，至夏至时达到完全遮阳。通过被动式的遮阳设计，可以更加合理的利用日照辐射。
2.5建筑气密性设计
建筑气密性能对于实现超低能耗目标非常重要。良好的气密性可以减少冬季冷风渗透，降低夏季非受控通风导致的供冷需求增加，避免湿气侵入造成的建筑发霉、结露和损坏，减少室外噪声和空气污染等不良因素对室内环境的影响，提高居住者的生活品质。气密层应连续并包围整个外围护结构，建筑设计施工图中应明确标注气密层的位置，应采用简洁的造型和节点设计，减少或避免出现气密性难以处理的节点。应选用气密性等级高的外门窗，外窗框与窗扇间宜采用3道耐久性良好的密封材料密封，每个开启扇至少设2个锁点。应选择适用的气密性材料构成气密层，常见的可构成气密层的材料包括一定厚度的抹灰层、硬质的材料板(如密度板、石材)、气密性薄膜等。孔眼薄膜、保温材料、软木纤维板、刨花板、砌块墙体等不适于用做气密层。应选择适用的气密性材料做节点气密性处理，如紧实完整的混凝土、气密性薄膜、专用膨胀密封条、专用气密性处理涂料等材料;包装胶带、聚氨酯发泡、防水硅胶等材料不适合做节点气密性处理材料。对门洞、窗洞、电气接线盒、管线贯穿处等易发生气密性问题的部位，应进行节点设计并对气密性措施进行详细说明。
结语
超低能耗建筑是一项系统的工程，只有结合气候特点，科学分析，选择合理的技术措施，才能达到设计目的。在今后的发展中，应更加注重研究气候条件对设计的影响，以及舒适度对设计的要求，使超低能耗建筑更好的实现自身价值。
参考文献
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