1、1住宅建筑被动式节能设计研究摘要:住宅建筑是能源消耗大户，发展节能绿色建筑利于解决我国能源短缺的问题，也是可持续发展的重要举措。本文结合工程实例，从通风设计、遮阳技术和保温隔热设计出发，对住宅建筑被动式节能技术进行探讨，以达到提高建筑节能效率的目的。 关键词: 被动式节能;通风设计;遮阳设计;保温隔热设计 中图分类号：S611 文献标识码： A 文章编号： 随着我国社会经济建设步伐的不断加快，城市住宅建筑数量日益增加。众所周知，我国是一个能源短缺大国，住宅建筑是能源消耗大户，加剧了我国能源短缺问题。而推行建筑节能是一项利国利民的措施，在国家大力提倡节能建筑、绿色建筑的大背景下，被动式节能设计技
2、术引起我国广大建筑工作者的重视。被动式节能设计追求的是低能耗，其核心主要是以其低技术化、低成本降低建筑自身对于能源的需求，能够合理利用各种设计方法达到有效的降低建筑使用能耗的目的，是一项行之有效的节能技术，适合应用于节能建筑的建设当中。本文结合工程实例，对住宅建筑被动式节能设计技术进行探讨。 1 工程概况 某工程为 3 幢 7 层住宅建筑，总建筑面积约 1.5 万 m2，南北向错列布置，由连廓和门廊围合成独立组团。底层架空布置自行车停放、管理和设备用房等，2 到 7 层为住宅建筑。 22 被动式建筑节能设计应用技术 根据该地区属于夏热冬暖地区北区和本工程的特点，外墙保温不是建筑节能的重点，建筑
3、的遮阳、散热通风更重要。被动式节能设计更强调的是依靠自然手段来维持室内的热舒适度，因地制宜的利用周围环境，对建筑形态和规划设计使朝向合理布置，加强自然通风来调节微气候的环境，对改善室内外环境的舒适度有着重要的作用。通过建筑遮阳及隔热，阻止大部分太阳辐射进入室内，使室内形成较均匀分布的温度场，从而改善室内的舒适度。因而示范公寓建筑节能设计以自然通风为主，并从建筑节能的经济性、地方性和阶段性出发选择节能技术。 3 通风设计 3.1 总体规划通风设计 建筑室外环境对居住的舒适性有着重要的影响，为充分自然通风，示范公寓在规划布局时考虑了日照、朝向及间距因素，结合西侧道路及用地边界走向，采用南偏东 6，
4、南北交错布置建筑。 根据该地区气候条件，通过 CFD 软件模拟分析来优化建筑设计，将南向较长的 43分为东西两部分，由通透连廊连接、通透处与北侧出入口相对应，在布局上从组团东向方向打开缺口，引进夏季东南风，再结合底层架空，使组团内形成穿堂风，强化了组团通风效果，改善了组团内的微气候。在东南风吹入时。组团内风速较大，分布均匀，在44、45楼迎风和背风面形成了正压力区和负压力区，将 43楼设计为东西两部分并由通透连廊连接后，南侧负压力区风速分布较均匀，这为室内自然通风创造了良好条件。 33.2 建筑平面通风设计 建筑单体设计是否合理，对节能效果起着重要的作用。通风南北向布局，南面为主，平面设计中采
5、用外廊和内廊单元拼接，以外廊单元为主，尽量缩短内廊长度，改善宿舍的自然通风效果。同时 43楼通过通透连廊增强了宿舍的通风效果。同时通过对宿舍自然通风效果进行模拟分析，入户门关闭，外侧高窗和阳台打开时的室内气流分布图中，在低处(1.0m)从房间中间吹过的风速有所减弱，而该区域正好处于学生的活动区域；而在高处(2.3m)外窗和阳台门窗之间形成对流，从床铺上方经过后由高窗流出，这样的气流分布状态有利于学生的学习和休息。 3.3 建筑立、剖面通风设计 在立面设计中合理处理外墙凹凸，减小建筑外表面积，控制建筑体形系数，同时合理设计外门窗的数量和位置，控制窗墙比面积。顶层结合斜屋面设置闷顶层，并结合立面设
6、置一定数量的带百叶通风老虎窗，使闷顶层空气流通，从而降低了夏季顶层宿舍温度，改善了室内热环境。4 遮阳设计 4.1 建筑遮阳设计 遮阳是减小太阳辐射得热的最有效手段，公寓采用内廊与外廊相结合，外廊为主，同时宿舍外侧为卫生间与阳台，并在卫生间上采用可调节遮阳百叶。因此宿舍南北两侧的走廊、较大的外挑阳台可以看作是下层房间的水平遮阳，可起到良好遮挡阳光直射的作用。 4.2 节能门窗及遮阳技术 4单层玻璃的保温性能不如中空玻璃，但南方地区建筑节能以隔热为主，而外挑的大阳台起到了很好的作用。示范公寓中的外走廊和出挑2.5m 阳台起到遮挡阳光直射的作用，都具有很好的遮阳效果。 图 1 不同遮阳模式建筑全年
7、能耗模拟结果 图 2 有遮阳不同玻璃建筑全年能耗模拟结果 图 1 通过动态模拟能耗计算软件 DEST 模拟了有、无阳台遮阳等措施对建筑能耗的影响，台遮阳等措施对建筑能耗的影响，图 2 通过 DEST 计算软件模拟了在阳台遮阳下采用单层玻璃和中空玻璃对建筑能耗的影响，结果表明：遮阳措施可以有效的隔断阳光辐射，避免夏天过热，对全年冷负荷指标下降起到显著作用，起到了良好的节能效果。同时在外走廊和阳台遮阳下，传热系数更小的中空玻对建筑能耗的影响不大。虽然中空玻璃降低了透过玻璃的传热量，但当室内温度高于室外温度时阻碍了室内的散热，反而增加了夏季空调能耗，因此在采取了较好的遮阳措施后使用单层玻璃是可行的，
8、同时也节省造价。卫生间可调镀膜玻璃百叶塑钢窗热工性能指标如(表 1)所示。 表 1 建筑节能外窗热工性能指标 55 保温隔热设计 对于夏热冬暖地区而言，节能设计时主要强调外墙、屋面和门窗的隔热性能以及自然通风和遮阳措施，而建筑能耗约 30由外墙传热所消耗，因此提高建筑物围护结构的节能设计是建筑节能的重点之一。 5.1 西外墙双墙隔热设计 住宅楼南北外墙及东山墙采用 200 厚砂加气砼砌块。针对西晒问题在西山墙处采用带空气间层的双层墙体构造(100mm100mm 厚双层砌块，带 100 厚空气间层)，由此形成加气混凝土自保温节能体系(图 3)。检测结果表明：西墙内表面温度比同材料同厚度的单一外墙
9、低 23。同时传热系数也比厚度的单一外墙低了很多，热工性能指标如(表 2)所示。 图 3 西双墙自保温体系墙体构造 表 2 建筑外墙热工性能指标 5.2 节能屋面保温隔热技术 示范公寓采用倒置式屋面保温隔热系统，在屋面防水层上铺设 40 厚绝热挤塑聚苯乙烯泡沫板作保温隔热层，可有效阻隔和延迟热量的传入。保温板上做 40 厚细石混凝土保护层(配钢丝网片)，为屋面提供有效而持久的保温隔热性能。斜屋面处采用双层板结构，再加上斜屋面设置一定数量的通风百叶老虎窗，使闷顶层空气流通，从而降低了夏季顶层宿舍6室内温度，改善了室内热环境，起到了很好的节能效果。热工性能指标如(表 3)所示。 表 3 建筑屋面热工性能指标 6 结论 综上所述，住宅建筑被动式节能设计是一项复杂的系统工程，涉及方方面面的问题，包括自然通风、遮阳设计和保温隔热设计等。因此，在建筑节能设计中，需要对环境现状有充分的了解，利用简单易用的技术进行设计，并且严格把好节能设计关，监督好施工节能用材关，因地制宜采取节能技术措施，这样才能创造出更大的社会和经济效益。 参考文献 1 毕晓旋.建筑被动式节能设计研究J.城市建设理论研究，2012年第 21 期 2 邓勇.浅析被动式节能策略在公共建筑设计中的应用J.浙江建筑，2010 年第 05 期
