被动式节能建筑设计（精选10篇）
被动式节能建筑设计 篇1
摘要：节能不仅是我国经济和社会发展的一项长远战略方针, 也是当前一项极为紧迫的任务, 被动式节能建筑设计的思想对于降低建筑能耗, 改善建筑环境有着重要的意义, 本文对被动式节能建筑设计方法进行了深入的研究。
关键词：建筑能耗,节能设计,被动式节能,商场建筑节能
自上个世纪七十年代以来, 人们逐渐的意识到飞速发展的工业社会给地球自然系统带来了各种环境问题:气候变暖、资源耗费严重、环境污染加剧等。我国由于人口众多, 所以人均资源占有量少, 并且, 随着经济快速发展与人民生活水平不断提高, 采暖空调的使用越来越普遍, 必然会造成人均能耗量的持续增加, 建筑能耗总量及其所占比例还将持续增长, 国家的能源负担将加重。所以节能设计是当前一项极为紧迫的任务。以下便是对被动式节能建筑设计的几点看法和在实际建筑中的应用。
1 被动式节能建筑设计与建筑环境的关系
被动式节能建筑设计能够达到即节省能源又创造舒适环境的双重目的, 有较好的节能效果。“所谓被动建筑设计就是通过建筑设计的本身, 而非利用设备达到减少用于建筑照明、采暖及空调的能耗。”被动式设计方法包括建筑朝向、建筑保温、建筑体形、建筑遮阳、最佳窗墙比、自然通风等。被动式设计方法需要建筑师对于环境现状有充分的了解, 突破学科间的相互限制, 利用简单易用的技术进行设计。随着建筑规模巨大化, 除了运用被动式技术之外, 还需要主动利用新技术手段来获得良好的建筑环境。
2 节能建筑特征
“节能建筑有两个重要特征:一是地区差异性, 二是过程控制性。地区差异性是指不同地域由于气候、生活习惯和建筑形式的差别, 造成建筑节能技术因地区而不同;过程控制性是指同一地域的建筑物也可能因一年中季节的不同、一天中时间的不同而遇到不同的温度、湿度、气流、光照, 因而建筑物的能耗随时间出现变化, 节能建筑设计应当使建筑的变化根据人的需要加以控制, 这主要体现在三个方面:总体环境布局、建筑空间、建筑围护结构。
1) 总体布局的可控性。应用高新技术能够改变建筑朝向, 欧洲就已经存在计算机控制的太阳跟踪住宅, 使之根据季节及风向变化而调整。例如德国建筑师塞多·特霍尔根据向日葵的生态原理, 把住宅设计建造得如同向日葵一样, 始终向着太阳, 以充分利用太阳能。它跟踪太阳所消耗的电力仅为房屋太阳能发电功率的1%。所吸收的太阳能相当于固定太阳房的2倍。这座旋转住宅在建筑外部布局的可控性方法给人们以启示。然而, 对于体量庞大的公共建筑而言, 上述方法是不适合的, 应当寻找更为合适的控制途径。在公共建筑的节能建筑规划设计中, 从外界环境因素进行考虑, 建筑总体布局应以适应四季气候变化为原则, 根据本地气候条件 (主导风向、日照、雨量等) 合理确定建筑朝向、体量、周围绿化布局等因素, 考虑利于夏季通风遮阳、减少太阳辐射热。
2) 建筑空间的可控性。根据时间及气候的变化来控制建筑空间, 可最大程度地利用气候资源的风能、光能等, 节省用于空调或采光的建筑能耗。例如, 我国南方炎热地区传统民居的天井空间, 在夏季保持开敞加强通风, 在冬季用透光材料加以覆盖, 防止冷空气侵入, 这些措施改善室内热环境达到了较好的效果, 是利用建筑空间可控性营造舒适环境的实例。
3) 建筑围护结构的可控性。建筑围护结构及其构件对室内环境及建筑能耗会产生较大影响。围护结构的可控性是指对太阳辐射、室外空气温度综合作用产生的热过程是可控制的。例如传统的建筑外墙, 主要通过窗户的开启与关闭对冷热气候进行一定程度的调控, 这种方法体现了围护结构的控制作用.现代建筑外围护结构得到发展, 设置为双层或多层的立面系统, 其中可以开启或关闭某个层次以适应不同的气候。
3 被动式节能设计方法在商场建筑中的应用
所谓被动式节能建筑就是指在完全不使用其他能源的基础上实现建筑的隔热与保温。也就是室内温度的降低与升高。
1) 总平面布局。建筑是其周围环境的有机组成部分, 建筑物的总体布局反映了建筑与周围环境的对应关系, 它对建筑的节能潜力亦具有重要影响。商场建筑在与基地条件相协调的过程中, 应充分尊重微气候环境, 通过合理的平面布局达到有利于建筑的整体节能效果。建筑在基地中应坐北朝南, 南侧留出尺度上许可的室外空间, 以利于争取较多的冬季日照和过度季节的通风.这种方法要视基地具体条件、气候状况以及使用者的要求而定。
2) 屋面。建筑屋面和外墙是建筑与周围环境进行能量交换的媒介体, 它具有通风隔热、遮阳蔽雨等明确的庇护功能, 也是体现建筑形象艺术特征的重要部分。建筑屋面和外墙将室内空间从外部空间中分隔出来, 将对人类居住环境不利的恶劣自然因素“阻隔”在建筑外面, 庇护人的居住空间;同时, 作为建筑物内外不同空间的中介物, 还肩负着“传递”自然资源的任务, 例如自然风、自然光等气候资源的功能。被动式设计方法既是强调利用屋面和外墙的传递能量的功能, 充分利用自然界的有用资源, 而将不利因素阻隔在建筑外面, 在“用”与“防”之间达到平衡。通常, 减少外墙传热主要有以下的方法:一是严格控制建筑的体型系数, 以减少传热面积;二是通过外墙构造设计增强外墙的保温隔热性能;以及有效防止外墙体内部结露等。
3) 玻璃幕墙。玻璃幕墙山于通透、轻质、美观等优点, 在商场建筑外围护结构中有着比较广泛的应用, 尤其是在商场临街的主要立而上, 玻璃幕墙的使用更为频繁, 因此, 玻璃幕墙是商场建筑外墙的重要组成部分, 对玻璃幕墙应当进行节能设计, 使其满足商场建筑外围护结构的隔热保温要求。玻璃幕墙的热工性能受许多因素的影响, 其中影响最大的指标就是传热系数和遮阳系数。一般来说, 传热系数受构造和材料厚度的控制, 遮阳系数则受玻璃材料本身特性和遮阳设施的控制。
4) 出入口。商场建筑是公共人群最为集中的场所, 其出入口的使用频率极大。调查中发现, 许多商场的底层出入口是直接向着外界敞开的, 甚至在炎热天气商场出入口也是直接开向室外, 较少采取相应的保温和隔热措施, 导致建筑内部的冷气源源不断地流向室外。显然, 商场出入口部位己经成为围护结构上与外界进行热交换的薄弱环节, 这是由于设计中对出入口热控制的忽视, 而造成了商场建筑夏季制冷能耗的浪费。
4 结论
在国家大力提倡节能建筑、绿色建筑的大背景下, 本文针对性地通过举例对建筑中被动式节能设计问题进行了探讨。例如商场建筑的总平面布局、以及屋面、窗、玻璃幕墙、出入口、外墙、遮阳等方面的建筑设计达到被动式节能降耗的效果。这对我国解决气候变暖、资源耗费严重、环境污染加剧等问题具有重要的意义。
参考文献
[1]徐磊青.杨公侠.著环境心理学.上海:同济大学出版社, 2002.
[2]贾衡.人与建筑环境.北京:北京工业大学出版社, 2001.
被动式节能建筑设计 篇2
1智能电网节能调度功能带来的电力产业机遇
(1)对发电调控带来的机遇。对于电力企业的发电功能来说，控制发电的速度、发电量是重要的节能调度工作内容，同时节约发电能耗也是需要重点关注的工作内容。智能电网这体系的出现不仅能够实现高水平的节能调度，同时还能够以自动化、互动化的模式来实现更加智能化的电力能源有效控制。在我国对电力改革的关注度不断增加的背景下，电力企业渐渐分离为发电企业与电网调控单位两个方向，从根本上实现了厂网分离的电力管理模式，这种电力改革手段将电力产业的受利方分散化，使发电厂与电网控制分离成为一个单独的生产调节体系，智能电网的开发对于发电事业来说意义重大。通过智能电网的调控手段将能够使电力网络控制更加高效、灵活性更加，能够最大限度的满足电力节能调度工作的需要。智能电网系统对电网控制的日趋智能化，将为发电企业带来更为理想的节能调度环境，发电节能调度水平提升发电企业的自主性也更加强烈，能够拥有更大的自主控制空间，利于整个发电产业的发展;
(2)对用户用电调控带来的机遇。智能电网由于具有了更高水平的电量调节、输送控制能力，因此对用户用电来说也增加了更多的灵活性。以往在夏季出现供电压力时往往会通过定时断电的形式来实现对电网的卸压，保持日常其它时间的用电稳定性不被影响，然而这种调节手段虽然是比较有效的，但却与智能化的节能调度要求相距甚远，同时也缺乏人性化特点，即使在断电阶段用户有强烈的用电需求也无法得到满足。智能电网体系中完善的电网信息体系能够将电网的运行状态与调节操作等信息及时传达到网络上的每一位用户，这就能够使用户不仅可以接收到电网运行的信息，还能通过信息上传将自身的用电量需求及时传达给智能电网体系，实现电力的智能化调节和分配。这种互动式的调节模式就是为了实现对电力资源的最大化节约，根据每一位用户的具体用电情况调配最为合理的电力优化策略，有助于提高国民用电的稳定性与灵活性。
2智能电网节能调度互动式的实现
(1)发电企业互动式节能调度的实现。发电企业是国家节能减排要求重点管理的企业之一，由于传统的发电形式是火电发电，因此会产生非常严重的污染物排放，要达到国家对电力行业所规定的排放标准就应当从节能调度入手。智能电网的互动性对于发电企业来说就是将电网的需求量进行信息反馈，使发电企业的发电指标制定有充分的数据依据。根据智能电网中的发电指标电力企业能够有更多的自主权限，例如某个区域电网的最大负荷为 7000 万千瓦，那么这一时期内的发电量就应当以这个标准为依据来决定发电量，从而能够更加合理的规模原料的用量与发展效率，实现对能源的节约和污染物排放量的有效控制;
(2)用户互动式节能调度的实现。供电网络的稳定状态主动权集中在用户方面，所以智能电网实现节能调度的根本在于和电力用户之间的信息互动。一方面用户自身的用电量存在一定的习惯性和规律性，另一方面电网的供需状态数据也能够被终端电力用户所接收到，使用户能够根据电网的供需紧张状态进行用电量的调整，实现整个电力网络的智能化互动式节能调度。国家电网在用户用电过程中的电能浪费主要是由于电力系统负荷波动造成的，如果能够加入智能电网的互动式调节就能够平衡电力供需状态，从而使电力系统的负荷趋于稳定，实现节能调度的目的。
3用户参与互动式节能优化调节的实现条件
(1)技术条件。目前智能电网已经接近成熟的网络体系为实现与用户之间的互动式节能优化调节提供了足够的技术基础，然而要实现高效的节能优化调节完善的信息化平台是必要条件。目前已经有 AMI 技术为实现这个信息平台提供了稳定支持，在此技术前提下建立起全面的智能电网互动式信息平台，将每位用户的信息实时传达至节能调度中心，再将智能电网的调度信息发送到每位用户终端，使用户随时能够掌握电网运行状况;
(2)政策条件。参与互动式节能调度系统是用户的自愿行为，从政府方面应当对这种行为予以积极的政策性支持，必要的可运用激励手段增加用户加入智能电网信息化平台的行为，例如通过对信息化平台的有效宣传让用户提高对智能电网互动式节能优化调节给自身带来的益处，或者是直接运用电费价格给予一定补偿的经济手段增加用户加入信息化智能电网调度系统的数量。
4结语
被动式节能建筑设计 篇3
关键字：夏热冬冷地区；被动式建筑设计；冬季保温；夏季防热
1.介绍
面对日益稀缺的自然资源，自然环境恶化的现状，建筑师在高技术帮助的同时，也开始探索传统建筑的生态智慧。“被动建筑设计”更倾向于后者，更多的采用“累积能量”的低材料和适应技术，为人类创造健康、舒适的工作环境，节能生活。被动式建筑设计策略旨在抑制室内环境的波动变化与外部世界，创造一个舒适的建筑室内热环境。
2.冬季保温策略
冬季室外温度较低，达到一个舒适的室内热环境，可以通过两种方式，一是为了避免室内到室外的热量损失，保温、外部世界的另一个原因是热量，采暖。
2.1.保温策略
冬季建筑的室内热损失主要在两个方面，一是通过散热信封（导热和辐射），第二个是由寒冷的空气进入室内的热量损失（热传导、对流）。因此，冬季施工保温性能取决于三个因素：一是区域结构和材料的热性能，其次是外围保护结构内外表面与室内和室外空气传热条件，三是建筑气密性的信封。因此，解决问题的保温方式主要有以下几个方面：
（1）建设规模的设计，尽量减少包络的面积；
（2）改善建筑热阻；
（3）为了避免水分，防止内部产生凝结；
（4）缓慢信封内外表面和传热的室内和室外环境；
（5）提高密封的信封，以防止渗透的不利影响；
（6）绝缘的关键部分。
2.2.建筑体形的设计
建筑在特定条件下的温度，多少总传热和建筑的面积直接的比率。减少信封的总面积，不仅减少了能源消耗和节省资金。形状系数是目前常用的形状控制指标之一，为了构建其表面积对体积的比值（S / V）跟踪以上，加热和冷却的重要指标之一。在相同的体积下，小S / V意味着墙面积较小，在夏天你也更少的辐射得热量，冬季热量损失较小的，更节能。因此，在构建高度必须的情况下，其平面形式的圆形系数最小，其时代广场，长方形。在炎热的气候条件下，应尽量减少S / V，这样我们就可以减少吸热。在寒冷的气候中，也应该减少S / V，保证最低热损失。
2.3.提高建筑热阻值
改善建筑热阻包括两个方面：建筑信封热阻，提高建筑室内空间和值对象。根据建筑节能要求的指数，室内和室外温度和内表面的温度允许计算值确定围护结构的热阻大小、围护结构热电阻，越大表明保温的性能越好，到户外通过围护结构热损失小，因此所需的围护结构必须确保实现节能传热系数的限制。我国《规范》规定，根据热惯性指数D值保留结构可分为四种类型，分别采取不同的室外计算温度，从而总热阻的不同的标准来调节保温性能。建筑是主要的再生器，改善建筑热阻在对象中，或者在特殊的回热器结构，可以有效地延缓冷却时间。
2.4.延缓外围护结构内外表面与室内外环境的热交换
尽管内外表面耐热性相应的值在不同的地方，但传热表面和材料属性的内在与外在的信封，信封内外表面和邻近的空气之间的温差气流速度。
2.5.提高外围护结构的气密性，防止冷风渗透的不利影响
冬季由于室外温度较低，室内和室外温差大，寒风透过门窗洞或其他开口进入室内，从而降低室内温度、室内温度波动对室内热环境造成负面影响；与此同时，当风外维护结构的表面，表面传热系数增加时，围护结构影响其绝缘性能。因此，在绝缘设计，应防止冷空气渗透，加强薄弱环节，如门窗的气密性。此外，建筑上的寒风压力越大，越有可能渗透到建筑，因此，应避免大面积外表面向冬季主导风向。同时，考虑从室内环境健康的角度来看，住房是有足够的气密性，还需要一个良好的透气性，可以通过窗口或开关风扇到空气中。
3.夏季防热策略
夏季室内过热的原因，一个是室外气候的影响，第二个是建筑内部热生产。室内热量的主要来源如下：
（1）高温通过室内和室外空气对流热量进入房间；
（2）通过一个阳光明媚的太阳辐射加热窗口直接进入室内；
（3）相邻建筑物和地面、路面反射辐射热和长波辐射；
（4）围护结构热。
（5）室内生产、生活和设备的余热。
因此，为了实现夏季炎热的目的，应该采取措施来减弱户外热作用，室外热量进入室内，尽量少使室内散发的热量迅速，以改善室内热环境。
3.1.隔热策略
太阳辐射热量的主要来源，热量主要来自三个方面。首先是阳光直接进入室内，室内墙壁、地板、家具和人体吸收，导致室内温度；二是阳光建筑外表面，导致建筑外表面温度，热量通过信封进入室内；第三是阳光在对象，如室外地面，周围的建筑物，使其温度、热辐射对建筑物。针对这些热增量方式，目前主要有以下几种被动策略：
（1）建筑遮阳；
（2）提高表面（不透明）反射率；
（3）提高玻璃隔热能力；
（4）控制形状系数、降低K值。
3.2.建筑遮阳
建筑遮阳的主要方法是减少建筑受阳光直射辐射，它可以有效降低透过窗户进入室内和室外阳光直接照射，并能防止过度刺眼的阳光直射辐射，形成室内光环境控制。
3.3.改善表面反射率（不透明）
主要指的是墙壁和屋顶。信封是由材料的反射率肌理和颜色，颜色浅，表面光滑的墙面，反射太阳辐射的能力越强，越少太阳辐射加热。
3.4.提高部分玻璃隔热能力
窗户是建筑围护结构的重要组成部分，是最活跃、最敏感的部分建筑传热，热损失是墙的5到6倍。在窗户能耗约占总能耗的40%，因此传热的控制玻璃门窗的建筑节能具有重要意义。主要从以下几个方面考虑：
（1）选择合适的窗墙比；
根据不同的方向选择合适的窗墙比，而不是盲目地与现代更美丽的玻璃面积，
或为了减少热传递窗墙比，需要根据定位、功能、景观等因素综合考虑。
（2）选择门窗结构；增加窗外的层，利用气隙热阻，提高窗口的隔热效果，认为在传热方面，每加一层玻璃，可以减少大约40%的相应的传热。
（3）使用节能玻璃。
玻璃的热性能可以分为太阳辐射的传输性能（热）通过性能和绝缘性能。
参考文献：
[1]王炎，王波，夏热冬冷地区的住宅节能技术，华中建筑，2004（1）
[2]韩爱兴，夏热冬冷地区居住环境质量有望得到改善和提高，新型建筑材料，2002（3）
[3]彭昌海，柳孝图，甄兰平，曾翌，热舒适及其在夏热冬冷地区的被动实现技术，华中建筑，2003（4）
住宅建筑被动式节能设计分析 篇4
1 被动式节能设计的内容和必要性
1.1 设计方向
住宅建筑, 外围护设计、户型布局、建筑朝向、建筑体型、建筑整体布局、遮阳设计、采光、通风等设计是被动式节能设计的主要内容。在住宅建筑中使用的被动式节能设计主要有单体建筑的设计, 在设计建筑形体的时候需要对建筑的布局和建筑地区的环境条件, 同时还要考虑自然通风和日照等问题, 根据住宅建筑的实际功能需求选择最适宜、最佳的建筑朝向;设计建筑的群体布局, 在规划布局的时候要对风环境、日照环境进行充分的考虑, 保证住宅建筑可以得到充足的日照和通风条件, 营造舒适的住宅建筑环境;选择合适的住宅建筑场地, 充分考虑植被、地质结构、水体、风速风向、大型噪声源、夏季隔热降温、冬季防风保温等情况;另外设计的内容还有外围护设计, 如墙体材料、保温材料、门窗的传热系数、断热桥的处理等[1]。
1.2 必要性
被动式节能设计具有许多优点, 在住宅建筑中应用将为建筑设计带来更多的积极效用。其优势在于:具有灵活、简便的设计特点, 在对植物、地形、阳光、风力等自然资源的直接利用下, 就可以使用节能设计来优化建筑设计方案, 且便于实施和推广;使用被动式节能设计的住宅建筑仅需要使用较少的机械设备, 具有显著的节能建筑效果, 而还会降低建筑设计的成本;被动式节能设计具有较强的住宅建筑适用性。通常情况下使用住宅建筑的人群比较固定, 所以被动式节能设计为了满足建筑设计的实际要求, 就需要充分的考虑人群特征、地域特点等。以家庭为单位是住宅建筑主要形式, 于是就产生了零散的建筑空间、样式多和规模小的建筑空间功能[2]。
2 住宅建筑被动式节能设计的具体方法
2.1 对建筑绿化的设计
被动式节能设计在对建筑绿化进行设计的时候主要是进行墙体绿化, 这种空间绿化形式主要是载体为建筑垂直立面的绿化, 虽然具有较小的占地面积, 但是墙体绿化的生态效能非常强, 促进建筑能耗的降低。墙面嵌入容器来承装植物、在墙体种植藤蔓植物是比较常见的墙体绿化形式。但是在实际实施的时候还需要注意相关的问题, 如藤蔓植物的选择, 应当选择枝叶茂密、叶面较大的, 以便发挥较强的吸热能力;植物的选择需选冬季落叶和夏季长叶的;另外墙体和植物之间要留有距离, 保证空间畅通。或者是在住宅建筑的屋顶进行绿化设计, 在屋顶保温时可以适当的选用泥土[3]。
2.2 对建筑单体的设计
住宅建筑的采暖方面的能耗主要是受建筑形体的影响, 对建筑的体型系数进行有效的控制, 有利于实现控制建筑采暖能源消耗量的目标。所以根据住宅建筑的实际情况来看, 采用被动式节能设计时可以采用控制建筑体型系数的方式, 根据相关的建筑体型系数规范可知, 当建筑体型系数每增加1% 的时候, 就会增加2.5% 的建筑热能耗指标。关于住宅建筑节能设计应用在相对寒冷地区, 做出了明确的建筑体型系数要求, 对于小于或等于3 层的建筑, 则其限制的住宅建筑体型系数值为0.5;对4 ~ 8 层的建筑, 则其限制的住宅建筑体型系数值为0.3;对于9 ~ 13 层的建筑, 则其限制的住宅建筑体型系数值为0.28. 对于大于或等于14 层的建筑, 则其限制的住宅建筑体型系数值为0.25. 所以在被动式节能设计应用在建筑单体中时, 对建筑体型系数需要严格的控制[4]。另外对户型的设计也应当加大重视, 居住空间的设计需要依照各房间的热环境需求量来确定。如对于主要的居住空间卧室来说, 对采光的热、太阳辐射的热需要设置在最佳的位置上, 同时为了使住宅的自然通风效果良好, 可以在卧室设置可以活动的门窗, 从而保障住宅建筑能够符合人们的居住需求。
2.3 对建筑布局的设计
建筑布局设计主要考虑的因素就是日照、风环境。从日照因素的角度来看, 应该严格设计建筑实际接受日照的间距, 使住宅建筑的能够获得充足的日照。例如相关要求显示, 在我国东北地区建筑应结合所属城市维度位置对建筑进行合理布局, 通常大城市在冬至日 (纬度因素导致的太阳高度出现最低值) 应保证2小时以上日照时数, 较小的城市建筑在冬至日则需要保证不低于3 小时的日照时数, 同时这一数值还受建筑物所属城市的气候区域影响。同时, 日照间距受太阳高度角、建筑物高度的影响, 所以日照间距实际确定时, 需要根据相关规范对建筑物的高度进行调整, 在大城市住宅建筑的周围建筑较多时, 其日照高度基本是稳固的, 所以只需要计算建筑高度即可做出相应的调整, 从而做出合理的设计。而在比较偏僻的地区, 周围的建筑物较少, 就会增大日照高度, 在设计建筑的时候采用坡屋顶的设计是比较合理的。从自然风环境因素的角度来看, 主要考虑的是上风向、下风向的影响, 为了使建筑能够受风均匀, 就可以采用自由式的住宅建筑布局, 从而保证住宅建筑的可以发挥夏季通风、冬季防风的效能。以此来减少建筑消耗过多的能源[5]。
3 总结
综上所述, 通过对住宅建筑被动式节能设计的深入研究, 从中可以了解到在对住宅建筑进行设计的时候, 采用被动式节能设计方法, 需对全面考虑建筑的风向、日照、布局等方面。通过对这些方面的节能设计, 从而达到降低住宅建筑能源消耗的目的, 促进社会可持续发展, 为生态环境的平衡发挥重要作用。
参考文献
[1]张晔.绿色保障性住房设计研究[D].重庆大学, 2012.
[2]邱乐.德国被动房在大连地区多层住宅中的设计与应用研究[D].大连理工大学, 2014.
[3]刘阔.石家庄地区村镇居住建筑被动式太阳能利用优化研究[D].西安建筑科技大学, 2013.
[4]李颖.被动式绿色建筑设计的美学策略研究[D].北京建筑大学, 2013.
城市围挡互动式设计探析 篇5
摘要：随着城市建设的不断推进，施工围挡作为城市景观和城市形象不可或缺的一部分，逐渐成为施工方和市政管理部门关注的热点。如今，围挡的设计呈现空前繁荣的景象，但是在这种表象的背后同时存在市民关注度不足，甚至反感的现象。互动式围挡设计以人的主观能动性为主导，通过巧妙地构思和流程安排，使围挡设施能与人产生感官、情感等的相互交流。缺乏生命活力的围挡，有了人的参与，才能成为富有感染力的景观设施，进而融入城市大环境，引导城市建设向更为积极健康的可持续方向发展。
关键词：城市；围挡；互动
[基金项目：本文为2015年江苏高校哲学社会科学基金立项【指导项目】“基于公益目的的城市围挡创新设计研究”（批准号2015SJD405）阶段性成果。]
围挡阻隔人们的生活环境与施工环境，使得施工环境成为一个相对独立的空间，从而减少对生活环境造成的影响，同时保证施工的质量和进度。随着城市建设的不断推进，施工围挡作为城市景观和城市形象不可或缺的一部分，逐渐成为施工方和市政管理部门关注的热点。如今，围挡的设计呈现空前繁荣的景象，但是在这种表象的背后同时存在市民关注度不足，甚至反感的现象。人们经过围挡时，通常只是作为看客，无法产生亲近感。这种情况下，围挡只是作为区域划分的遮蔽物，无法成为城市景观的有机组成部分。究其原因，多数围挡设计只是局限在外观形式上，即视觉层面的设计上，人与围挡之间缺少互动性和交流的通道。
在城市环境空间中，以人为主体所参与的活动是景观功能的一种特征表现。缺乏人的交流互动的围挡设计是没有生气的，也不符合现代人居环境建设要求。所谓的互动式围挡设计，就是指以人的主观能动性为主导，通过巧妙地构思和流程安排，使围挡设施能与人产生感官、情感等的相互交流。缺乏生命活力的围挡，有了人的参与，才能成为富有感染力的景观设施，进而融入城市大环境，引导城市建设向更为积极健康的可持续方向发展。
一、感知层次
互动性围挡的设计，首先要在内容的设计上突破常规模式，通过视觉、听觉、触觉等的感官刺激，导出发人深省的内涵，使设计内容在人的大脑中留下深刻的印象，完成信息交换的过程，变被动感知为主动体验。
视觉是最容易引起注意和兴趣的感官活动。人的视觉不仅仅是被动接收外界信息，更要甄别具有吸引力的事物并激发积极的探索。围挡设计应该根据自身特点和地域环境采取不同的创意方式，突破常规形态，在视觉上建立有效的刺激，最终触及心灵形成互动。柏林博物馆在修缮期间，施工围挡极富个性化：围挡上每隔一定间距，开设三个孔眼。三个孔眼分别能看到建筑原貌、当日施工现状以及工程竣工后景象。这种“西洋镜”式的设计，目的是吸引儿童驻足观看，施工围挡的身份由遮蔽物转化成了建筑课堂。每个经过这个“观察窗”的儿童都能够非常直观地接受建筑施工教育。这种互动性设计使围挡突破了功能局限，成功融入人们的日常生活，向着更加人性化的方向发展，对于整个社会的和谐健康发展有着重要的作用。
人们通过触觉去感受外界事物所获得的反馈，具有其他感知方式无可比拟的真实性体验。超越平面的触觉设计令受众在获得视觉冲击力的同时，也拥有了实质感与现场感。在平面设计作品中，触觉一般无法独立存在。但是通过多重感官刺激，单纯的平面视觉元素，有了触觉的参与而被赋予了生命力，变身成为现实物质、跃然出现在可以互动的情境中。原研哉设计的东京银座围挡广告，围绕“有手感的广告”这一主题，所有的信息均用刺绣的方式展现在毛毡材质的广告布上。在每块广告布的边缘设计类似拉链的装置。施工逐渐完成，“拉链”也随之开启。这种情景式的互动设计，超越了视觉刺激带来的感官体验，随着时间的流逝改变外观形态，同时通过人与物的交互关系，加深受众的参与感。通过受众的真实感受，设计意图最终得以实现。
二、情感层次
随着时代的发展和社会的进步，人的情感需求得到了空间的关注。人们不再局限于物质需求的满足，转而追求情感层面的沟通与互动。美国认知心理学家唐纳德·A·诺曼认为：“情感是人对外界事物作用于自身时的一种生理的反应，是由需要和期望决定的。当这种需求和期望得到满足时会产生愉快、喜爱的情感。”心与心的情感连接，是最强的沟通方式。它能传递感情、给人惊喜，带给人们独特的审美体验。成功的围挡设计，必须要打动人心，将情感深植于人们的内心。
上海闵行区地铁站施工期间，围挡以系列插画的形式，描绘城市新貌。最后一块围挡则凸显巨大的文案：“感谢绕行！为了未来的畅行”。精美的插画设计用阳光的未来城市气质去感染行人；带有歉意的文字，放低施工者的姿态，以期消除因道路不畅带来的负面心理。这种巧妙的构思给行人留下了深刻的印象，在情感上排解了施工带来的各方面的压力，给人们的生活增添愉悦感。通过满足人们的情感需要，围挡实现了自身形象和社会地位的提升，其社会价值也得以体现。
三、空间层次
围挡设施作为构筑城市城市公共环境不可或缺的景观要素，必须与城市的整体风貌协调一致。不仅要在外观上融入城市环境，还要在内涵上与城市的品质和文化气息相互协调。正如评论家柏涅克所言：“凡意图使设计独立于现实而存在的人，必须先了解设计本身就是生活条件的交集。”对周边建筑、公共环境的关注以及围挡设计所体现的人文关怀，是围挡作为城市景观的真正魅力所在。
出色的公共设施设计，不仅要具备实用性，还需要激发人的主观活动，使行人能够切身体会到城市建设者对人的关怀与服务，从而塑造城市富有亲和力力的新形象。第二届“紫金奖”文创大赛获得银奖的作品《一米围“街”记——工地围墙再激活策略》，将沿人行道一侧的围墙和用地红线之间的一米空间，变成功能丰富、充满活力的临时街道。通过模块化组合，配合防尘滤网和降噪板材组件，按需组合成多样的形式和功能。如临时公交站台、自助提款机、临时商铺等。工地开始施工，街道生活也随之展开；建筑物落成，拆除的模块返回工厂维护翻新后进入下轮循环。这个设计将原本消极封闭的工地围墙转化成为舒适的城市公共空间，能让市民产生亲近感，在一定程度上降低因施工带来的负面影响。
围挡的设计可以从地域特色、民俗文化等角度入手，使围挡成为城市景观的载体，赋予城市空间更多的生命力和人文内涵。上海松江仓城历史风貌区，300米长河岸围护景观墙，涂上了以传统山水画为主题的特色绘画。画中，树木峥嵘，亭台楼阁，流水潺潺。画风与墙后的民宅融为一体，虚实结合间，仿佛将这些明清风格的老宅也融入了画里。它与建筑、植被、水体等元素共同构筑了城市景观的视觉形象，丰富了城市景观环境。其呈现的人文内涵及精神，彰显了城市的独特魅力与气质，给未来环境设施设计带来更加广阔的空间。
四、新技术层次
随着科技的发展，设计元素不再受到时间和空间的限制，得以无限延伸。围挡与行人陈旧的互动方式将被新的交流方式所取代，设计师的奇思妙想将得以实施。新时代的互动方式利用技术上的优势，打破围挡平面媒介的局限，让受众通过参与而获得关注，用娱乐化的方式延续关注，甚至可以掌控他的关注。
新技术创造新的互动方式，给人带来新鲜的体验，普遍受到年轻族群的关注。2015年南京万科南站片区施工期间，以围挡作为启动原点，制造话题，吸引全城关注。百米围挡上，除了有“3.0”字样外，别无他字。悬疑围挡即刻引来大批网友和市民围观。万科顺势在公众平台推出创意围挡PS征集活动，并提供围挡原图，供网友发挥“创意才智”。前后陆续吸引数十万人和二十多家网络媒体加入南站围挡PS吐槽大赛。整个事件过程中，万科利用市民的好奇心理，以围挡为发声点，通过大型体验式互动，增强人们对3.0概念的了解。这种体验式互动强调新颖度、话题点、互动性，为该地产项目聚集更多的关注度与向心力。
围挡设施是舞台，建筑与城市环境是背景，而城市中生活的人，不仅仅是城市景观剧目的旁观者，更是参与其中的“演员”。城市围挡的设计，需要有人的参与才能发挥积极的作用。围挡设计经历了从单一的防护功能，到关注视觉美，再到关注人们的生活空间和体验度的转变。这一转变正是当代环境美学的关注点从整体空间向个体转移的表现。在城市面貌快速演变的过程中，城市施工围挡设计所要体现的人文关怀、创新意识和审美情趣，以及对建筑物周边生活空间的关注，正是其环境美学价值所在。
参考文献：
[1]杨静伟.突破观赏走向互动——现代城市互动景观设计探析[D].陕西师范大学，2010.
[2]余维君.城市工地围墙视觉文化环境设计——以安徽省池州市为例[J].池州学院学报，2012，（04）：120-122.
[3]彭珂珂.户外广告设计的互动性创意研究[D].湖南师范大学，2010.
作者简介：
陈玮，无锡太湖学院讲师。
建筑设计中被动式节能的探讨 篇6
随着我国经济的快速发展和城市化进程的加快, 能源消耗问题日益严峻。而建筑能耗在社会总能耗中约占1/4, 而且还在呈上升的趋势。在建筑能耗中, 大量的化学物质的使用对环境造成了严重污染。在全球都在重视环保和节能的今天, 作为建筑设计工作者, 如何在建筑设计中采用更好的方法以达到建筑节能的目的, 是一个值得认真思考的问题。
1 建筑能耗的组成
建筑能耗受诸多因素的影响, 除去室外热环境质量、室内空气质量和气候环境、建筑功能、规划布局等外部因素, 主要是建筑本身的因素, 一是结构能耗;二是使用能耗。对于结构能耗, 主要在于提高建筑的保温隔热性能以及气密性等, 降低从建筑维护结构中散失的能量;而在使用能耗方面, 主要是冬季供热和夏季空调制冷, 占整个建筑能耗的55 %以上。
基于以上两个方面的考虑, 在建筑节能设计中, 重点是降低建筑自身的能量损失, 提高能源利用效率, 并积极应用可再生能源。
2 两种节能方式的特点
根据能源利用的方式, 可以将建筑的节能方式分为两种:主动式建筑节能和被动式建筑节能。
主动式建筑节能是以各种非常规能源的采集、储存、使用装置等组成完善的强制能源系统, 来部分取代常规能源的使用。这种节能方式的特征表现为仍然需要一定数量的常规能源, 一次性投资费用高, 技术复杂且维修管理工作量大, 表现为高投资、高技术的倾向。
被动式建筑节能则试图通过建筑朝向和周围环境的合理布置, 内部空间和外部形体、色彩的巧妙设计, 以及建筑材料的组合、构造措施恰当, 并紧密结合建筑构配件设计一些非常规能源的采集、使用装置, 来达到建筑物冬季采暖、夏季制凉的效果, 节省常规能源的耗费, 因而表现为低投资、低技术的倾向。
3 案例分析——清华超低能耗实验楼
清华超低能耗示范楼坐落于清华大学校园东区, 总建筑面积3 000 m2, 地下1层, 地上4层, 由办公室、开放式实验室或实验台及相关辅助用房组成。该楼中包罗了世界上能找得到的、能移至楼中的最新节能产品、设备以及相关技术, 囊括了世界上80 %的节能技术、产品, 其实就是一个以真实建筑物搭建的节能技术集成平台。据模拟测算, 这座超低能耗实验楼单位面积的全年总电耗约为40 kW, 仅相当于北京市同类建筑物的30 %。在这个案例中, 大量运用了太阳能、光能、风能等主动式的节能设计。
首先来分析一下此类高技术节能建筑的效果。由于采用了世界上诸多最新的节能技术, 取得了良好的节能效果。该实验楼的采暖不需花钱;电耗是同类建筑的30 %, 而采用热电冷三联供, 综合利用效率达到了80 %以上, 折合的电价要比上网电价便宜一半还多;空调基本上是采用发电余热供应;人性化的设计及舒适的环境, 给建筑带来的增值是无法估量的。
但是, 对于这样一种建筑, 在现今的中国恐怕是消费不起的。在没有土地成本的情况下, 该实验楼整体花费了2 400万元, 平均单价为8 000元/m2。相对于一般的办公建筑来讲, 该实验楼要在使用70年的情况下才能收回由于使用高新节能技术而进行的一次性投资。过高的一次性投入, 大大影响了此类建筑节能方式的推广。
作为实验楼, 其目的是很明显的, 节能效果也是非常好的。与一般的被动式节能建筑相比, 其节能效果具有极强的优越性。但是, 此类节能技术多数来自于建筑设备专业的贡献, 而建筑学本身在其中似乎只是一个协调的角色, 建筑师所要做的仅仅局限于对一系列节能设备的整合, 这使得建筑学本身在节能中失去了主动性和积极性。在节能设备的一次性投入不能大幅下降的情况下, 也拉长了节能技术开发到实际使用的周期。
4 被动式节能的建筑设计
在建筑节能设计中, 其实存在着另一个方面的趋势——低技术化。即通过建筑学的方式, 在总平面、平面、剖面以及细部节点上的设计, 合理地引导通过自然通风以及太阳能等可再生能源的应用, 来达到有效地降低建筑使用能耗的目的。
4.1 建筑设计中保证自然通风
建筑的自然通风可从总平面设计、室内空间设计两个方面来考虑。在总平面设计上, 可着重考虑从建筑体型的方向性和室外环境的设计来合理引导风流。
(1) 建筑体型设计。
巧妙设计扭曲平面, 使朝向夏季主导风向的外表面积增大, 改善吸风面的风环境。
因势利导设计尖劈平面, 用“尖劈”的形体朝向冬季主导风向, 避免与冬季主导风向的垂直关系, 以削弱冬季不利风流的影响。
合理设计通透空间, 在建筑的每层的适当高度设置开窗, 可大大疏通室外风流, 有利于夏季通风。在建筑中设置掏空的空间, 以利于疏导以及释放过大的室外风流。
(2) 室外环境设计。把握南向开敞空间, 争取较多的冬季日照和夏季通风。
充分利用自然空调, 建筑南侧可设置水面植被等, 依赖水体蒸发来改善微环境的炎热条件, 并可在冬季强化太阳辐射的反射作用。
设计植被导风。通过设置合理的灌木乔木位置, 南侧引导风流进入建筑室内, 而北侧则起到屏障的作用。
利用构筑物挡风墙和导风板的灵活组合, 并可结合绿化整体设计, 引导夏季风流, 阻挡冬季恶性风流。
4.2 被动式太阳能利用
区别于太阳能板等的主动式太阳能利用, 被动式太阳能利用以合理构造为基础, 通过巧妙的构造设计实现太阳能的直接利用, 具有低技术、低成本的特点, 有利于节能技术的普及和推广。
(1) 直接受益式系统。
通过合理设置的导光板, 将更多的光线反射进入室内, 以利于建筑的采暖和采光。
蓄热墙体常用混凝土、砖、夯土等制成, 可以在白天储存大量的太阳能, 通过蓄热墙体的时滞效应在夜间放热, 为室内供暖。
(2) 对流环路式系统。
将维护构件部位设计成双层壁面, 形成封闭的空气层, 并将各部位的空气层相连成循环, 在太阳辐射产生的热力作用下, 依靠“热虹吸”作用产生对流环路。在这个过程中, 依靠贮热体加热空气, 流动的空气来加热室内的墙体, 以保持室内温度的稳定。
(3) 附加日光间系统。
在建筑南向缓冲区 (阳台、廊、小门厅等) 增加透明玻璃成为透明空间, 其中再设置一定的贮热体, 在太阳辐射的作用下, 缓冲区迅速升温, 一部分贮存, 一部分则进入室内, 从而改善室内的舒适条件。
4.3 外墙与屋顶的被动式节能设计
在外墙的隔热中, 有效而环保的方法是将建筑的墙体埋入地下, 或者将外墙的三面用土壤包裹。再就是将建筑外墙或者接近外墙的地方用植被覆盖。所用植物最好是落叶形的, 因为在冬天还需要外墙接受阳光来加热室内。另外, 还有一种有效的方法是采用百叶包裹外墙, 在需要接受光时打开百叶, 夏季在白天则可以关闭, 这样外墙就不会被加热。
直接接受阳光暴晒时间最长的是屋顶。传统的做法是采用保温层覆盖屋顶, 再就是用盖板架空。但种做法并不是最节能的, 最好的方法是在上面用植被覆盖, 既可以很好地利用太阳能, 又可以美化环境。如果是节能的别墅型建筑, 这样就可以建成一个屋顶花园, 可谓是一举多得。对于夏季多雨的地方, 还有一种节能的做法是在屋顶上储水, 但屋顶要做好防水。
5 结语
建筑设计中的主动节能和被动节能是紧密关联的。建筑师应主动把握建筑节能的设计理念, 尽量在不使用设备的情况下, 采用低技术化的被动式节能方式, 设计出环境优良、高品质的建筑。只有在被动式节能不能达到目的的情况下, 才考虑主动式节
能设备的辅助和补充。
采用被动式节能设计, 可以对节能建筑的发展起到推动作用, 并且这种方式是建筑师起主导作用的, 可以把节能的概念更好地贯彻到整个设计中去。
参考文献
[1]栗德祥, 周正楠.解读清华大学超低能耗示范楼[J].建筑学报, 2005, (9) :16-17.
[2]董卫.可持续发展的城市与建筑设计[M].南京:东南大学出版社, 1999.
被动式节能建筑设计 篇7
关键词：被动式建筑节能,设计原理,应用技术,自然通风,建筑遮阳,节能效应
0 前言
被动式建筑节能是以非机械电气设备干预手段实现建筑能耗降低的节能技术,具体指在建筑规划设计中通过对建筑朝向的合理布置、遮阳的设置、建筑围护结构的保温隔热技术、有利于自然通风的建筑开口设计等实现建筑需要的采暖、空调、通风等能耗的降低。研究如何利用自然气候资源的建筑设计原理,在设计过程中如何根据当地气候的影响,从建筑的总体规划至单体建筑的房间布局、剖面形式和建筑部位等方面采用合理设计手法、合理的技术措施,使建筑方案的先期决策适应当地气候,建筑设计完成后达到室内热环境舒适度,从而将建筑能耗尽可能降低到最低限度,这就是进行被动式建筑节能设计的积极意义。
1 被动式建筑节能设计原理
建筑节能的前提是保证室内热环境舒适度,不同气候条件下的室内热环境舒适度差异甚大,不同的气候条件与室内热舒适度要求,决定了不同的设计模式。
对于夏热冬暖地区,根据现场实测与调查表明,“外门窗关闭,既不透风又不空调时,即便室内温度在26℃左右,人也感觉闷热,室内舒适性差。而在自然通风状态下,只要室内温度不超过29℃,相对湿度不超过80%,都会感觉比较舒适”。[1] 根据这一室内热环境舒适度要求,设计应通过加强通风对流提高室内舒适性;通过采用建筑外遮阳有效降低室内得热达到室内舒适性;通过改善围护结构的热工性能,对室外气温起削峰平谷作用降低室内温度,从而取得在过渡季节实现减少启用空调节约能耗,以及在夏季启用空调时实现降低空调能耗。
2 被动式建筑节能应用技术
以闽南民居为例,漳州城区典型传统民居——竹杆厝,以序列天井和通廊为公共通风通道串起各间居室,组织穿堂风保证居室的通风对流,以良好的室内通风获得室内舒适性(如图1)。
详图2所示,有效设置建筑外遮阳可减少室内太阳辐射热30%～50%;室外绿化及绿地可降低地面温度约10
℃;屋顶绿化可降低室内表面温度约7℃;外墙面绿化可降低室内温度3～5℃[2];通过外遮阳和提高围护结构热工性能,减少室内得热亦可有效改善室内舒适性。
鼓浪屿的老别墅,在玻璃窗外加设一道百页窗,夏季遮挡太阳辐射的同时可开窗通风对流,达到减少室内得热和通风使室内保持凉爽;澳大利亚亚热带气候的布里斯班及阳光海岸,城市建筑普遍采用建筑外遮阳,在表达建筑个性的同时,有效遮挡太阳辐射热降低室内温度(详图3)。这些简单易行的建筑特性均可有效实现建筑节能。图表1为广州夏季西向遮阳实测效果[3],数据显示西向外窗遮阳可遮挡80%以上的日辐射量。
东南亚度假胜地巴厘岛,属海洋性气候,常年平均气温在28℃左右。其五星级旅游度假酒店的常见模式,为庭院式布局,所有客房围绕着庭院布置并由外廊连通,其通风对流原理与传统民居相同。酒店大堂无外围护结构为全开敞式,设有可收放的竹制卷帘遮阳,仅配以吊扇必要时作辅助送风(见图4)。无论在大堂或餐厅,宾客完全置身于自然通风环境与庭院美景中,无空调而舒适性良好;客房设置分体式空调机,因通风与环境良好使用率降至最低限度,整个酒店建筑设计充分体现建筑通风遮阳被动式节能的特性。在相同的气温环境下,如建筑设计采用封闭空间集中空调模式,实际是摒弃自然通风的舒适性,使空调启用时间大幅增加而耗能。
3 被动式建筑节能设计研究
3.1 体育馆外遮阳与自然通风设计研究
体育馆的使用功能与基本模式大体相同,我们在设计厦门海沧体育中心综合馆时,调研走访了相类似已建成使用的体育馆,出现由于外立面整体造型需要,采用玻璃幕墙将作为交通走道的环形走廊与门厅进行封闭,玻璃幕墙的聚热效应使得环廊门厅吸收太阳辐射热后无法散热,夏季温度高达50～60℃,无法正常使用,只得采用玻璃幕墙加贴隔热膜补救方式解决使用功能。
我们对厦门海沧体育中心综合馆的设计,将环形走廊与门厅处理成开敞式的外廊并采用百叶遮阳,保证立面完整的同时,获得通风遮阳的良好使用条件(详图5)。
综合馆的开敞式环形走廊与门厅处,温度即为天气预报的室外气温,夏季环形外廊与门厅作为交通及辅助活动空间,类似当地的“骑楼”完全可正常使用,同时骑楼也为比赛大厅充当遮阳构件,否则当比赛大厅外墙处于阳光直接照射时,温度可提高10℃以上,尤其当气温高于27℃时,阳光下的实测气温可达50℃以上。
环廊的开敞式和封闭式设计,两种设计手法对环境气候作出不同诠释,获得结果完全不同,可见确立正确设计理念的重要性。
3.2 塔式住宅自然通风设计研究
3.2.1 户型设计思路
板式高层住宅户型,因其采光通风良好具备室内舒适性,在夏热冬暖地区倍受欢迎,但由于面宽大不利于土地利用,同时总平面布置长条形单体不利于环境通风。为兼顾土地利用,同时改善总平面通风环境,我们在厦门水晶森林项目中,尝试采用一梯三户的自然通风塔式住宅平面(详图6)。该平面特点在于为每户配置的入户花园,在核心筒周边形成公共通风道,得以改善一梯多户住宅的南北通风对流。
3.2.2 户型通风模拟分析
为验证塔式住宅平面的通风性能,我们与某科研单位合作,采用Phoenics软件进行通风模拟评估。
方案一采用风向偏东27°,室内风场色阶图详图7。
从图可见,B户型由于处于迎风向,除其中一个北房间因入门通道狭长导致通风不良外,其余厅房均通风良好,风速在1.0～5.0m/s舒适范围(见表1); C 户型因风向偏角过大,位于西南角主房间北侧出风口不畅造成通风。
不良,其余厅房均通风良好,风速处于舒适范围;A户型因处于背风面,且由于电梯间的阻挡作用,处于穿过入户花园的两股主导风向形成弱风区域,除客厅外其余厅房基本处于风速低于1.0m/s区域,人感觉不到风。方案一户型内通风条件优劣不均,但公共通道对后排建筑的通风有积极作用。
方案二采用风向偏东20°,室内风场色阶图详图8。
从图中可见,除A户型北房与餐厅外,A、B、C户型内各厅室均拥有良好的通风条件,风速均处于1.0～5.0m/s舒适范围;C户型的敞开式花园为处于背风面的A户型创造了通风通道,同时A、B、C户型的开敞花园成为穿过本幢建筑的通风道,为总平面通风提供有利条件。A户型的北房与餐厅应加大北窗的开启面积,增大出风口,以改善通风条件。
方案三采用风向偏西20°,室内风场色阶图详图9。
图中可见,除B户型东北角卧室的中心区域风速低于舒适范围外,A、B、C户型室内均获得良好的通风环境,同时入户花园亦成为后排住户的良好通风道。B户型的东北角房间,可通过加大北向窗出风口开启面积或增设开向北露台的窗作出风口,以改善房间通风。
经过风环境模拟评估,证明水晶森林塔式通风住宅,由于设置开敞式入户花园形成的公共通风道,有效地改善各户的室内通风条件,使各户的室内通风达到人体舒适性要求,改变塔式住宅自身通风不良的缺陷,同时为后排住宅留出通风道,有利于总平面通风环境,尤其当多单元拼接时,对住宅总平面的通风环境起积极作用,达到户型设计的预期效果。
风环境模拟结果表明:除方案一外,方案二与方案三均适用,即偏东20°与偏西20°为良好主导风向。
根据厦门地区77-00年夏季(6～9月)风玫瑰图显示,从南偏西22.5°方向(SSW)至正东方向(E),风向频率为7～10范围,均可作为主导风向。按方案二及方案三通风模拟结果,建筑采用南偏西2.5°至南偏东70°时,对应建筑风向为偏东20°至偏西20°,均为建筑的通风适宜朝向(详图10),由于节能要求日照朝向不应大于南偏东及偏西30°,确定本项目最佳建筑朝向为南偏西2.5°至南偏东30°范围,作为总平面布置的依据,总平面单体均采用最佳朝向布置,能同时获得较好的单体通风和总平面风环境条件,同时避开太阳辐射不利朝向。
4 节能效应评价
建筑外围护结构热工性能的节能效应评价,在节能设计规范及相关建筑节能计算中,已有充分诠释与节能评价,本文不作赘述。
4.1 综合馆通风遮阳节能效应评价
将综合馆开敞式环廊设计建立节能计算模型A,以玻璃幕墙封闭式环廊建立节能计算模型B,作为参照建筑,分别用PKPM建筑节能软件进行能耗计算比较。计算结果详图11。
模型B空调能耗计算结果
模型A,以比赛大厅为空调室内空间,室内温度取值25℃,计算能耗为2100784Kwh。
模型B,比赛大厅同模型A室内温度取值25℃,玻璃幕墙封闭的环廊及门厅温度取值28℃,计算空调能耗为2424291Kwh。
根据以上计算结果,模型A空调能耗仅为模型B空调能耗的86.7%,即通风遮阳开敞式环廊较玻璃幕墙封闭式环廊可减少空调能耗13.3%。
4.2 塔式通风住宅节能效应
根据水晶森林塔式住宅的通风模拟结果,采用最佳建筑朝向时,户内基本可达到良好的通风条件,按《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》,室外气温不高于28℃、相对湿度80%时,满足室内热舒适性可不启用空调;而通风不良的户型在室外气温高于26℃时,需要通过开启空调以满足室内热舒适性,以下将两种通风条件的住宅进行节能效应比较。
根据厦门气象台公布的厦门市2011年气象资料,日最高气温高于26℃的4月～10月的气温资料见表2 。选取最热月6、7、8月中的7月为例,全月气温高于26℃的天数为31天,其中26℃～28℃的天数2天,即户型通风不良时开启空调天数为31天,通风良好时开启空调天数为29天,29天为31天的94%,户型通风良好时可实现少开启空调日6%(详表2)。
从表2统计结果可见,过渡季节的4、5月及9、10月,户型通风良好可实现少开启空调日高达23～64%,4～10月可实现少开启空调日,即全年平均可达到24%,节能效应可观。可节约的能耗,需根据当日气温变化,进行统计和能耗计算,本文不作进一步论述。
5 总结与建议
被动式建筑节能,并不一定是高科技高投入的,只要设计得当,常规的甚至简单的技术应用,不需增加投资或增加不多投资即可获得很好的节能效应。被动式建筑节能的实现,重在树立设计理念,以及对设计原理、应用技术的正确理解与运用。巴厘岛五星级酒店的开敞式设计理念与手法,很值得夏热冬暖地区借鉴;澳大利亚布里斯班及阳光海岸,无论公建或住宅,普遍采用建筑外遮阳,赋予城市建筑鲜明的地域特性与实用性,但在我国热环境相近的城市建筑中却难得一见,也特别值得我们思考,应如何让设计回归理性,使建筑顺应环境。我们所作的设计实践与探索,取得了一些成效,在此与同行分享。
参考文献
[1]付翔钊侯余波.中国夏热冬暖地区建筑节能技术//中国国际建筑节能研讨会[J].重庆大学.
[2]王威等.不同地表状况下的温度分布比较研究[J].北方园艺,2001(4).
被动式节能建筑设计 篇8
随着我国经济水平的发展, 人们对生活环境的要求越来越高。随之带来建筑能源消耗的不断增长。21世纪初, 建筑能源消耗的比例已超过29%, 与此同时, 资源紧张, 每个人都意识到节约资源的重要性, 开始关注建筑能源消耗。建筑节能分主动式和被动式, 所谓被动式节能技术, 是指通过建筑自身的布局、材料、做法等契合气候辅以高效采暖空调设备间歇运行达到舒适与节能的技术。它区别于主动式节能技术将室内空间与自然隔离, 再用高效节能的采暖空调设备创造人工宜人环境的做法;被动式节能采用的做法是尽可能因势利导, 充分利用现有的自然条件, 使建筑最大限度地适应周围环境。
1 我国公共建筑能耗现状
在我国, 公共建筑面积50亿平方米, 2600亿千瓦时的能源消耗, 2330万吨标煤。建筑面积5亿平方米的展厅的大型公共建筑, 约500亿千瓦时的电力消耗。在正常情况下, 我国公共建筑功耗只有48 (K W·hy (m2·a) , 但大型公共建筑的平均功耗却达到了112 (KW·h) / (m2·a) 。中国的GDP很低, 与发达国家相比还有很大的差距, 但是能源消耗和发达国家的相当。因此, 减少能源消耗已经成为刻不容缓的事情。如图所示:
2 公共建筑被动式节能策略
充分利用被动的公共建筑节能设计策略是非常有效的一个方法, 也是满足当前绿色节能建筑设计的基本要求, 详细分析, 一个被动节能策略有效的应用价值主要体现在以下两个方面:
(1) 营造了舒适、健康的室内环境, 相比于密闭门窗、空调连续运行的公共建筑, 被动式节能策略通过合理布局组织为室内提供新鲜、清洁的自然空气, 改善室内空气品质, 有利于人的生理和心理健康, 满足人们心理上亲近自然、回归自然的需求。
(2) 符合人们的传统生活方式和习俗, 人们习惯早晨开窗换气, 冬季晴天晒太阳, 被动式节能建筑综合利用自然通风和被动采暖等措施为人们建立方便、惬意的生活模式, 同时降低对机械设备的依赖, 达到降低能耗的目的。
笔者针对我国公共建筑节能现状对其中的被动式节能策略的应用进行了分析, 具体如下:
2.1 被动节能规划
规划布局应采用有利于接收或遮挡太阳辐射的被动节能规划, 利用规划有利于夏季主导风向通风或防止冬季建筑外表面散热过快, 增加或降低湿温度。
建筑规划布局使建筑与夏季主导风向的投射角不大于45o;公共绿地的空间形态布局有利于夏季主导风的气流通风组织;建筑物的间距满足不同气候条件地区的规定要求;要求建筑南北朝向布置, 尽量避免夏季西向日晒, 利用自然通风降温;避免冬季主导风向, 减少建筑外表面热损失。通过被动式规划布局, 达到节能的目标。
2.2 严格控制建筑体型系数
建筑体形宜规整紧凑, 避免过多的凹凸变化。建筑体型系数对单位建筑面积采暖耗热及空调能耗, 影响很大, 体型系数越小, 耗热量越小, 严寒、寒冷地区建筑体型系数应控制在0.4以下。
2.3 室内对流通风
通过在设计时对建筑形体及外门窗位置的考虑, 使建筑两侧产生正负气压, 有利于建筑的自然通风;通过对室内空间布局及门与通道的考虑, 在建筑内部形成空气对流, 使入室气流能流向工作区及人体高度的范围;利用天井、楼梯间等增加建筑内部开口面积, 便于引导自然通风;利用热压原理, 用通风塔、中庭等产生烟囱效应实现通风换气;
2.4 自然采光和导光的被动节能
为了节约建筑公共区域人工照明的能耗, 设计时考虑足够的天然采光。地上空间尽量避免建筑进深过大, 设计时每个房间都要有自然采光, 同时考虑好避免炫光, 以免设置了自然采光, 还是被迫拉上窗帘, 采用人工照明, 增加能耗。地下空间可以采用下沉庭院、采光窗井、导光设施等为地下室天然采光。
2.5 遮避与利用太阳热能的被动节能
建筑坡屋面采用太阳辐射吸收率小于0.7的浅色饰面, 平屋面采用太阳辐射吸收率小于0.5的浅色饰面, 或采用绿化屋面, 降低建筑屋面表面温度, 减少能耗;建筑外墙采用太阳辐射吸收率小于0.6的浅色饰面, 减少外围护结构吸收得热, 有利于空气系统节能。
根据不同区域的日照条件, 在建筑合适的方位布置太阳能板装置, 解决建筑的用电用热水事宜, 节省电耗, 达到节能目的。
2.6 建筑构造高气密性的被动节能
公共建筑通过本身的构造做法达到高效的保温隔热性能, 并利用太阳能和电气设备的散热为室内提供热源, 减少或不使用主动供应的能源。具体建筑构造措施如下:采用全封闭外围护结构, 地下室、女儿墙、阳台地面楼板全封闭外保温;加厚外墙屋面围护结构的保温隔热层厚度或采用复合保温墙体, 一步达到节能75%以上要求;增加外窗的气密性和隔热性, 采用中空节能玻璃;杜绝热桥发生的可能性。
2.7 屋面热反射覆土技术的被动节能
屋面采用热反射材料和覆土种植绿化, 能很好的阻隔外界不利环境对室内环境的影响, 达到节能降耗的目的。如今, 大型体育场馆建筑一般都是集中规划布置, 很容易产生热岛效应, 带来建筑能源消耗的增加。为了避免能耗过大, 建筑设计使用浅色的屋顶材料, 形成热反射。同事对屋面进行覆土绿化, 夏天降低室温, 和普通建筑相比, 绿化屋顶的温度下降大约在6℃, 室内温度也降低了3℃。夏天绿色屋顶的冷却效果, 便可以减少空调的能源消耗, 达到环保和节能的目的。
3 结语
被动式建筑节能是我们降低建筑能耗的第一步, 也是人性化节能的第一步。它不依赖先进的机械设备, 不是把建筑和周围自然环境完全的隔绝, 而是借助有利的周边环境, 让其为建筑本身节能减耗。给人类提供的是一个自然健康的大型办公活动场所。相信随着建筑材料科学和构造措施的不断进步, 建筑节能将更侧重于被动式节能, 通过和环境的完美融合, 达到人与自然最终的和谐共处。
摘要：建筑节能分主动式和被动式, 所谓被动式节能技术, 是指通过建筑自身的布局、材料、做法等契合气候辅以高效采暖空调设备间歇运行达到舒适与节能的技术。它区别于主动式节能技术将室内空间与自然隔离, 再用高效节能的采暖空调设备创造人工宜人环境的做法;被动式节能采用的做法是尽可能因势利导, 充分利用现有的自然条件, 使建筑最大限度地适应周围环境。笔者针对我国公共建筑节能现状对其中的被动式节能策略的应用进行了分析。
关键词：被动,节能策略,建筑,生活,环境
参考文献
[1]王烨, 王良壁, 建筑外壁面换热系数对室内自然对流传热影响[J].哈尔滨工程大学学报, 2015 (9)
[2]贾立勇.基于解释结构模型的影响既有建筑节雛造的因素研究[J].建筑节能, 2015 (10]
被动式节能建筑设计 篇9
河北省《被动式低能耗居住建筑节能设计标准》是按河北省建设厅的要求而制订的。自2007年起, 我国住房和城乡建设部科技发展促进中心与德国能源署 (dena) 在建筑节能领域开展合作, 双方选择了在中国推广建设“被动式房屋”的课题。2011年6月我国住房和城乡建设部和德国交通、建设和城市发展部签署了《关于建筑节能与低碳生态城市建设技术合作谅解备忘录》, 发展被动式低能耗建筑以期最大限度地降低建筑能耗需求。在双方技术人员的紧密合作下, 秦皇岛五兴房地产有限公司在“在水一方”住宅项目中成功地建造了“被动式低能耗建筑”, 经检测, 其性能完全符合要求。随后编制组在借鉴德国的经验和瑞典被动式房屋标准的基础上, 总结试点经验, 参照中国现行的相关标准、规范, 完成了本标准的编制工作。
本标准的主要技术内容包括:总则, 术语和符号, 被动式房屋的定义和规定, 被动式房屋的基本设计原则, 被动式房屋的热工和能耗计算规定, 热工计算, 采暖负荷和能耗计算, 冷负荷和空调能耗计算, 房屋总一次能源计算项目和计算方法, 围护结构设计, 照明和遮阳设计, 通风系统设计, 关键材料和产品性能, 防火设计, 施工工法, 被动式房屋的测试, 被动式房屋的认定条件, 各种建筑能耗转化成一次能源和CO2排放量的计算方法, 运行管理, 以及附录和条文说明。
图为:中方团队
图为:德方团队
编制本标准目的是要使设计人员尽快掌握被动式房屋的设计方法。被动式房屋要实现室内高舒适度的同时, 能耗是中国普通节能建筑1/4~1/10。被动式方屋在许多方面不同于普通的节能建筑。比如:它即要限制采暖制冷能耗又要限制负荷, 要同时控制采暖、制冷能耗还要限制总能耗;能耗要用一次能源做为指标等等。编制组人员力图系统完整地将被动式居住建筑如何做设计用标准规定出来。
1 新概念的引入
被动式房屋涉及到比较多的新概念, 譬如被动式房屋、一次能源、一次能源系数、超温频率、可见光透射比、透明材料的太阳能总透射比、玻璃选择性系数、热 (冷回收率) 、防水透气膜、防水隔气膜、太阳高度角等等。这些新的概念是掌握被动式房屋设计的基础。本标准对于一些不常用的术语, 如低辐射玻璃、太阳总辐射、环保工质、潜热等等也做了说明。本标准对33个术语作了详细的解释。
2 被动式房屋的基本设计原则
遵守被动式房屋的基本设计原则是实现被动式房屋的基础。被动式房屋要符合紧凑型设计、自然通风要求、自然采光要求、充分利用太阳能、气密层设置和房屋使用节能产品的基本要求。本标准根据河北省地区特征规定了外围护结构的限值、新风量、隔热设计、防潮设计, 以保证被动式房屋的热工性能和能耗指标均符合被动式房屋的要求。
3 规定了被动式房屋的计算项目
我国设计人员往往忽视建筑热工计算。这会造成设计方案本身会发生结露、室内温度不均衡和夏季自然通风状态下室内温度过高和能耗超标等问题。标准规定了对被动式房屋应进行热工计算、采暖与制冷负荷和能耗计算, 以及总一次能源估算。热工计算包括冷凝防潮计算和隔热计算。采暖与制冷负荷和能耗计算包括采暖需求及其一次能源计算、采暖负荷计算、制冷需求及其一次能源计算和制冷负荷计算。其中总一次能源估算包括采暖、制冷、通风、生活热水、照明和家用电器的一次能源需求估算。
4 计算方法
本标准的热工计算方法按照《民用建筑热工设计规范》GB 50176规定的计算方法验算。包括内部结露计算、热桥表面温度和结露计算和在房间自然通风的条件下, 房屋屋顶和东、西外墙的内表面的最高温度计算。
本标准的采暖与制冷负荷和能耗计算按照现行国家标准《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB50736的规定进行。特别需要指出的该规范规定了计算原则, 并没有逐一给出计算公式。被动式房屋由于其基本的设计原则使得计算项目变得清晰可公式化。譬如, 被动式房屋的无热桥设计原则, 使得建筑传热可以按二维考虑;完整的气密层规定原则, 可以只计算新风换气和开启外门进入空气的能量损失, 而不考虑门窗的其它渗漏损失。
还需要指出的是, 被动式房屋要求一年四季均处于舒适状态, 即该采暖时就要采暖, 该供冷时就要供冷。所以不能以政府规定的采暖日期进行计算。本标准选择了大致比规定的采暖期前后延长了两周做为采暖的计算起始时间。
被动式房屋需要对总一次能源需求进行计算。其计算项目包括采暖、制冷、除湿与通风、生活热水、照明和家用电器一次能源需求。本标准规定了除湿与通风、生活热水、照明和家用电器的一次能源需求估算值。
6 一次能源的引入
本标准引入了一次能源的概念并引入了一次能源系数。用一次能源来计量能源消费可以引导人们真正追求降低化石能源的消耗。一次能源系数参考了我国现有火电等价折标系数和目前德国和欧盟的标准制定的。
7 围护结构设计和关键节点部位的构造规定
被动式房屋的围护结构在设计时就要满足不同于传统节能建筑的规定。这种规定使设计人员有最基本的规律可依。如非透明外围护结构传热系数、透明围护结构必须遵从传热系数、玻璃的太阳能总透射比和玻璃的选择性系数的规定等。
标准规定了不同于传统节能建筑的被动式房屋的关键节点构造。如:在屋面和外墙保温层靠近室内的一侧宜设置防水隔气膜, 在靠近室外的一侧宜设置防水透气膜;外窗宜紧贴结构墙外侧安装, 外窗与墙体之间的缝隙应采用耐久性良好的密封材料密封、没有窗墙比要求等等。这样的规定可以避免设计人员常犯的设计错误。
8 照明和遮阳设计
不同于一般建筑, 设计人员在进行被动式房屋设计时要进行采光设计, 以充分利用自然光照明, 达到降低照明的用电目的。因为被动式房屋专用窗非常昂贵, 采光设计往往决定了窗户的面积。同时遮阳的设计规定要求设计人员考虑到夏季和冬季的太阳能入射角度, 以达到充分利用太阳能而又尽可能避免夏季太阳造成的冷负荷。
9 通风系统的设计
与普通建筑不同的是被动式房屋必须要采用高效热回收通风装置。本章节对通风系统的布局、管路、新风量、热回收率、过滤等级进行了规定。对空调系统的功能、室内气流组织、风速、送风温度、能效比、环保工质等做了规定。
1 0 关键材料与性能的规定
被动式房屋有良好的耐久性, 其应用的材料和产品也必须满足较高水平的性能和耐久性要求。本标准对关键性材料的性能做出了明确的规定。性能指标要比其它标准中的规定严格。这些材料包括屋面和外墙用防水隔气层的防水隔气膜、外墙外保温系统的各种材料和产品、外围护门窗洞口的密封材料、屋顶金属扣板和窗台金属板的性能指标、地下室顶板天花板保温用岩棉板。特别指出的是, 考虑到我国目前节能建筑和建筑节能材料的市场现状, 本标准规定了门窗用防水隔气膜和防水透气膜及外墙外保温系统必须由系统的供应商供应。
1 1 防火设计
被动式房屋通常有较厚的保温层。一旦保温材料性能达不到要求, 在火灾发生时会产生灾难性后果。本标准对防火设计构造材料性能、工法做出了详细的规定, 其标准要严于国家标准《建筑设计防火规范》GB 50016的规定。基本的出发点是, 在施工电焊时不会引燃保温材料, 房屋在使用过程中一旦发生火灾, 不会产生致命毒烟, 使火灾可控制在一定范围内。
1 2 被动式房屋的测试与认定条件
人们迫切地需要知道房屋按照设计建造完成后是不是被动房屋。本标准给出了一个简单明确的方法即气密性测试, 以及测试结果的认定。采用的方法就是对被动式房屋必须进行气密性测试。房屋的气密性必须满足≤0.6/h, 即在室内外压差为50Pa条件下, 房屋每小时的换气次数。这种检测即简单又能反映问题。两个示范项目的结果表明, 一旦这个测试通过, 则室内环境一定能满足设计要求;如果测试通不过, 则一定是材料或是施工中出了问题。这种检测还帮助人们找到建造中的薄弱环节进行整改, 提高房屋的整体质量。
1 3 各种建筑用燃料的CO2排放量计算方法
为了引导人们了解和掌握房屋的CO2排放的计算方法, 引导人们使用清洁能源。本标准给出各种建筑用燃料转换成一次能源和CO2排放量的计算方法。这里包括标准煤、原煤、天然气、液化石油气、人工煤气、汽油、煤油、柴油、木材、固体生物燃料。
1 4 完整的数据库
本标准提供了供计算使用的完整的数据库。其中包括河北省石家庄、保定、秦皇岛、张家口、唐山、承德、丰宁、邢台、衡水、廊坊、沧州总计11个城市的全年逐时计算温度、夏季、冬季的太阳高度角、四季计算用太阳总辐射照度、日平均相对湿度表、外窗遮阳板夏季、冬季单位影长表、人体散热系数表、照明散热系数表、设备和器具等散热系数表。
1 5 对国内尚无标准依据材料性能的处理
被动式房屋涉及到屋面和外墙用防水隔气层的防水隔气膜、外围护门窗洞口的密封材料某些性能指标国内尚没有相关的标准规范可参考。本标准将这些性能在条文说明中介绍了相关的国外指标。
16相关标准的引用
本标准引用了国内31个标准规范。涉及到建筑设计、建筑材料、房屋部品材料检测方法等等。编制组的指导思想是:利用现有的国内标准规范来达到设计建造被动式房屋的目的。
德国能源署 (dena) 和瑞典驻华大使馆环境科技中心 (CENTEC) 对本标准的给与了技术支持。德国能源署对本标准逐条进行审阅, 提出许多宝贵的意见。
部科技发展促进中心将英文版本特别发给了被动式房屋发明人瑞典Bo Adamson教授。Adamson教授提出了被动式房屋运行管理的重要性, 为此本标准的增加了这部份的内容。
被动式节能建筑设计 篇10
1.我国建筑改造积极采用被动式节能技术的必要性
根据建设部的节能标准,到2000年底,我国达到节能标准的建筑物只占5%,到2005年初,新建建筑只有15%-20%按照节能设计标准进行设计。面对如此庞大的高耗能建筑量,对建筑进行节能改造已经刻不容缓,而如何建立符合我国国情的建筑节能改造策略则是当务之急。对比发达国家建筑节能改造在政策指导、市场化途径、改造方法、控制管理方面都形成了比较成熟的体系以及相关产业对新技术和新能源利用的支持,我们如果一味模仿发达国家在建筑节能改造方面的经验是不现实的。在现阶段,低碳环保、经济有效的节能改造策略似乎更符合我国国情。这就意味着相对于对新技术和新能源的倚赖,我们更应该从建筑设计本身寻找节能的突破口,更多地利用自然条件而非人为因素。因此,在将来以节能为目标的建筑改造活动当中,我们要重视被动式节能技术的应用。
2.建筑改造中常用的被动式节能技术
相对于被动式节能技术运用于新建建筑,在建筑改造当中,被动式节能技术的选择范围要更窄一些,而且同一技术运用于新建建筑和改造建筑也是不尽相同的。以下是常用于建筑改造的被动式节能技术。
2.1场地设计
通过场地改造创造或合理利用既有场地因素,如地形、水体、植被等并结合群体建筑的合理布局达到最优化的节能效果。
2.2建筑单体设计
通过建筑改造实现或优化自然采光通风条件,调节建筑体形系数满足节能要求。
2.3被动式太阳能
建筑改造通过直接得热、集热蓄热墙、日光房等方式收集储存太阳辐射热量。
2.4维护结构的节能改造
选用适宜的保温隔热材料和构造做法,降低采暖降温能耗。维护结构的节能改造包括墙体节能改造、屋面节能改造、外门窗及幕墙节能改造以及遮阳节能改造。(表1)
来源:《既有建筑改造技术指南》
2.5自然通风
自然通风主要分风压下的自然通风和热压下的自然通风。建筑改造当中通常采用的自然通风手段有增设通风进、中庭和优化门窗洞口大小等。
2.6绿色建材
采用生产耗能低、可回收可降解的建筑材料,或者重复利用原有材料,全寿命周期考量建筑节能。
3.被动式节能技术应用于建筑改造的方式
通过相关文献的研读,笔者总结出以下四种被动式节能技术应用于建筑改造的方式:附加、重置、优化和新增。
3.1附加
在保留原有结构的基础上附加设备来改善节能效果,如玻璃贴膜、附加墙体保温层、设置遮阳构件等。
在上海申都大厦改造项目当中,在保持外维护主体结构不变的前提下,建筑的南、东立面采用了垂直绿化遮阳。南立面采用60块1.2m X3.6m模数的标准绿色垂直金属网吊装构成,东立面采用82块1.2m X3m模数的斜拉金属网标准绿色垂直模块吊装构成。标准模块由单榀刚桁架、藤本攀爬植物、不锈钢攀爬网、金属延展网、定制花箱、草本植物、同程微灌喷雾系统和灯光照明共同构成。垂直绿化外遮阳模块不仅有效地遮挡了夏季太阳辐射,也使改造后的办公楼立面形象焕然一新,一篇绿意盎然的景象。(图1)被动式节能技术应用于建筑改造采用附加的方式,不仅可以最大程度地保留原有建筑的主体结构,造价相对低廉,节能效果明显,且改造成果可视度高,往往得到建筑师的青睐。
3.2重置
置换建筑结构或部件以提高建筑节能效果,如采用中空或Low-E玻璃提高维护结构的节能性能等。
1 | 上海申都大厦改造项目 来源:《既有建筑改造技术指南》
2 | 苏州星海街9号厂房开窗改造 来源:论文“旧厂房改造中的绿色实践探索”
3 | 苏州星海街9号厂房庭院改造 来源:论文“旧厂房改造中的绿色实践探索”
在上海同济大学建筑与城市规划学院D楼的改造项目当中,在保证窗洞比例不变的前提下,选用断热铝合金窗框、6+12A+6LOW-E双层中空玻璃替代了原来的普通钢窗,配合外墙体的遮阳和保温措施,大大提升了建筑的外维护保温隔热性能。重置的方式主要针对相对独立、节能薄弱的建筑构件,通过替换原来不具备节能效果、节能效果差或老化构件来达到节能目的。这种节能方式不仅施工量小、施工影响范围窄,还能达到立竿见影的效果。
3.3优化
调整建筑结构或空间来提高建筑节能效果,如调整门窗洞口的形式和大小以提高采光通风条件等。
在苏州星海街9号厂房改造中,原厂房的开窗不能满足新办公功能的采光通风要求,故在改造时通过增大开窗面积和设置可开启落地玻璃来改善室内采光通风条件。据统计,改造后室内的自由温度比非自然通风条件下降低2-3度,全年平均减少室内极端温度时间570小时,室内热环境满意小时数增加720小时,空调开启时间减少约为160小时。(图2)采用优化的方式一般会改变建筑原有结构或空间,所以施工量和施工影响面都较大。如果旧建筑功能发生变化导致旧有结构和空间无法满足新功能的要求,或者旧建筑的结构和空间明显与节能原则不符,这时可以参考优化的方式。
3.4新增
增加新的空间形式或结构来改善节能效果,如挖天井或庭院满足或提高采光通风条件。
同样在苏州星海街9号厂房改造中,原有大而方正的厂房空间不能满足作为办公空间的办公楼要求,故在空间内部开挖两个Z型和L型的庭院,不仅使所有使用空间都能够得到自然采光和通风,还给办公人员提供了休憩和观赏的场所。(图3)这里提到“新增”与先前的“附加”区别在于“新增”往往改变建筑空间或者结构,而“附加”是在原有建筑主体空间和结构不变的前提下附加建筑构件。新增的方式改造幅度相对最大,改造费用也往往更高,适用于旧建筑通过其他改造方式——附加、重置、优化依然不能满足期望的节能要求或者通过这些改造方式代价更大的情况。
结语
随着节能意识的逐步提高,对既有建筑进行节能改造将成为将来建筑改造的主流,而被动式节能技术表现出的低技术低成本特征更符合我国现阶段提倡的低碳环保理念。在深刻认识到我国建筑改造应优先考虑被动式节能技术的前提下,笔者总结归纳出建筑改造中常用的几种被动式节能技术以及被动式节能技术应用于建筑改造的四种方式——附加、重置、优化和新增,试图建构被动式节能技术应用于建筑改造的初步方法以便在建筑改造实践当中更合理地应用被动式节能技术。
摘要：论文首先提出了我国建筑改造积极采用被动式节能技术的必要性,然后归纳了几种建筑改造中经常被采用的被动式节能技术,最后结合具体案例,总结被动式节能技术应用于建筑改造的方式。