针对寒冷地区被动房的设计要点及实例分析

1、针对寒冷地区被动房的设计要点及实例 分析任宪俊天津大学建筑设计研究院摘要：绿色建筑作为当今世界应对住宅能耗居高不下的策略z,必将成为今后的设 计主流方向，而被动式设计技术以其低能耗、低技术、低投资、高舒适度等特点, 成为适应我国寒冷地区现行经济条件下绿色住宅降低能耗的主要设计策略。本文 首先分析我国被动式建筑的建设实例，其后就被动式设计要点及现实意义展开 探讨。关键词：寒冷地区;被动设计;绿色节能;被动式建筑也叫“被动房”或者“被动式低能耗建筑”。当环境比较寒冷时，被 动式建筑中不需要应用釆暖设备，就可以借助自身的维护结构使室内保持适宜 的温度。相比于传统建筑，被动式建筑具有能耗低、一体化、保

2、温隔热性能比较 强的特点。尤其是近年来，我国大力发展绿色建筑、节能建筑和可持续发展建筑, 发展被动式建筑可以有效解决当前的资源短缺问题和环境污染问题，促进建筑 和自然的和谐共处。1中国被动式建筑的发展现状我国在上世纪八十年代屮期开始探索节能建筑。特别是改革开放z后，城市建设 的规模逐渐扩大，人均的住宅面积也不断增加，人口数量急剧增加，人们也不 断提高了生活品质的要求，对改善室内环境建筑设备的需求也增加了，尤其是 在我国偏冷的北方地区，冬季采暖要消耗大量的能源，而且产牛严重的酸雨、雾 霾等，给人们的正常生活造成了严重的影响，因此有必要进行节能减排。我国的 被动式建筑理论发展比较晚，跟欧洲等国家的

3、差距也比较大，在多年的努力z 后，我国的被动式建筑取得了非常显著的成果。我国第一个被动式房屋的技术指导为被动式房屋与被动式超低能耗绿色建筑技 术导则，被动房组件均为我国自主生产，同时还开展了设计师培训以及施工培 训工作。研究被动式超低能耗，可以挖掘出建筑行业的节能潜力，从而不再依赖 于传统的化石燃料。在这种背景下，我们展开对寒冷地区应用被动式低能耗建筑 的分析。2确立被动房住宅围护结构节能设计的关键参数被动房是一种超低能耗建筑，其设计的主要内涵是将热损降到最小，最大化利 用太阳能，这项研究内容是建立在对我国寒冷地区典型城市住宅运行能耗进行 分析和归纳的基础上，建立住宅能耗计算参照模型，借助计算

4、机能耗仿真技术 来量化计算节能设计参数。按照“热损最小化”的原则，分別计算并统计住宅非 透明外围护结构外墙以及屋顶热工性能在不同的厚度保温层下的能耗，统计结 果显示:全年采暖和制冷能耗最低的情况是，外墙保温层厚度为260mm,传热系 数为0. 4w/ (m k);屋顶的保温层厚度为260mm,传热系数为0. 145w/ (m k)。 由于外窗具备热量散失和太阳能辐射的热这两种属性，按照最大化利用太阳能 的原则分析外窗四个方向的热工性能以及窗墙比，其中南向的外窗全年能耗最 低吋，选择的传热系数为0. 780w/ (m-k),窗墙比的范围在0.7、0.8之间，太 阳的热系数为0. 474;北向的外

5、窗全年无太阳直射，全年能耗最小的情况是:传 热系数和太阳得热系数分别为0. 780w/ (m-k)和0. 474,所以，北向外窗要在 满足采光要求的前提下，将开窗面积减小;对于东窗和西窗来说，当外窗的传热 系数低于1. 0w/ (m - k)时，能耗相差比较小。呈现出一种变化趋势，即窗墙比 增大，能耗量就会随之增大，所以东外窗和西外窗选择的传热系数为1. 0w/ (mk),选择双镀膜屮空low-e玻璃，不但要满足天然的采光要求，还要将窗 墙的面积比降低。3被动式建筑的设计要点3.1对场地进行合理的规划和设计在对场地进行整体规划z前，要对当地的气候条件和地形屮的有利因素进行充 分的分析和利用。小

6、气候环境里面，住宅节能的影响因素包括场地的地理方向、 地表结构、主导风向、风速、水体、土壤、植被、场地内的建筑群体等。3. 2建筑单体设计(1) 体形系数。体形系数是一项影响住宅节能的重要因素，建筑节能设计的第一 步就是选择合适的体形系数，室外接触面积随着体形系数的减少而变小，夏季 制冷消耗的能量以及冬季制热消耗的能量越小，说明住宅越节能。寒冷地体型系 数必须小于0.3。(2) 住宅平面节能设计。住宅平面布置的方法为“温度分区法”，朝向较差的区 域中布置对热环境需求不高的房间，如果房间对温度具有较高的要求，可以根 据房间的具体使用情况对过渡区域进行合理的设置。夏季时，住宅主要靠建筑本 身自然通

7、风来进行降温，自然通风包括多种方式，分别为风压、混合通风和热 压。在进行住宅设计时，需要注意主导风向跟门和窗的和对位置之间的联系，以 使住宅周围的风压条件良好，如果风压作用无法实现自然风的要求，还需要应 用热压通风的方法，借助烟囱效应产生自然风。(3) 住宅立面节能设计。在对住宅立面进行设计的吋候，第一步要对窗墙比进行 明确，选择合适的窗墙比，这样不但能使太阳能得到充分的利用，还不会对住 宅的室内通风、采光以及立而效果等造成彫响。对当地的太阳高度角进行合理的 利用，冬季和夏季的角度不同，根据不同季节的角度对阳台和窗户的尺寸、遮阳 构件形式、角度等进行合理的设计，以保证冬季室内达到最大的采光度，

8、从而尽 可能的降低采暖能耗，夏季不但拥有良好的采光还能将太阳光反射走达到制冷 的效果，进而降低能耗，达到节约能源的目的。建筑的一些围护结构的构造节点 很容易产生热桥现象，比如地而、阳台、外墙和屋顶等，从而提高住宅的能耗。 对阳台进行封闭，设立阳光间可以实现太阳能的间接利用，透明的保温系统可 以通过对空气导流系统或者热水倒流系统进行调节，从而使围护结构的热工性 能提高，进而使住宅冬季的采暖能耗降低。屋顶是住宅中第五个立面，设计时要 跟外廊、阳台等建筑构件进行充分的结合，设置垂直方向的绿化，以达到美化建 筑、降低能耗的目的。(4) 住宅剖面节能设计。对剖面进行节能设计可以帮助平面设计更好的实现自然

9、 通风，如果住宅中有类似于烟囱特征的构造，比如竖向的通风道、楼梯间、共享 中庭等，这些构造从底部到顶部的空气都比较流通，空气以及烟气的密度比较 差，通过通道可以实现快速的扩散，将烟气等排出住宅。在住宅排风口的位置处 设置一个高效的热回收装置，对空气余热进行合理的回收，使冬季的采暖能耗 降低;夏季可以对余热进行充分利用，比如可以对生活用水进行加热。如果条件 允许，还可以设置地下室，分析地下室的功能来判断有无采暖的需要，此外对 地下室进行合理的设置还能帮助住宅实现节能的目的。3. 3建筑材料绿色化和建筑工业化建筑材料绿色化主要是指在建筑施工过程屮采用的生产技术无污染或者污染较 少、能耗比较低，比如使用农作物或者植物的秸秆、工业废渣、尾矿等进行生产, 不但可以降低对环境的污染，还能生产出无毒、无害、无污染的绿色建材，避免 了对环境造成的二次污染，还可以实现材料的重复使用。建筑工业化是应用现代 化的科技成果以及工业化模式来实现批量化的生产，转变了以往现场建造房屋 构建的现象，改为工厂制造，既提高了建筑的速度，也保证了建设的整体质量。4结语在不同的气候下的被动房，原理是相同的，细节必须被改变。因此，根据各地的 气候情况，选择相应的设计方案，在节能减耗的同吋体现岀被动式建筑