超低能耗建筑的設計優(yōu)化策略

1 引言

現(xiàn)階段，隨著現(xiàn)代科學技術發(fā)展，被動式超低能建筑作為建筑行業(yè)的新興產物，該能耗方式起源于德國，在制冷與供暖等方面的具體操作提出了更高的要求，同時也在環(huán)保理念、技術水平以及舒適性等方面展示出了顯著優(yōu)勢，例如，建筑良好的保溫性能可以滿足人們對居住溫度的需求。

綜合我國建筑發(fā)展歷程，傳統(tǒng)建筑形式存在諸多制約因素，包括耗費大量的資金以及人力、物力資源，且需要面臨資源浪費與環(huán)境污染兩大難題，因此不利于建筑行業(yè)的穩(wěn)定可持續(xù)發(fā)展。

而超低能耗建筑可以有效克服上述問題，在先進技術與節(jié)能方式的推動下，在節(jié)約生產成本的同時，促進了建筑建設整體水平的大幅度提升，以熱回收家居通風技術為例，該技術為保障內部流通空氣質量等方面提供了有效途徑，再借助熱回收裝置技術實現(xiàn)廢氣與新鮮空氣的持續(xù)交換，從而提高對熱量的利用率。綜上不難看出，對于建筑行業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展而言，被動超低能耗建筑具備充分的必要性與重要性。

2 被動式超低能耗建筑節(jié)能設計原理

建筑節(jié)能設計的最終目標為，在節(jié)約與充分利用資源的前提下，保障居住環(huán)境的舒適度，在不同環(huán)境下的室內溫度與濕度有著明顯的差異，因此氣候與室內環(huán)境是建筑設計的重要影響因素，即建筑節(jié)能設計需要立足于具體的氣候與室內環(huán)境條件合理開展。

例如，當整體環(huán)境為夏暖冬熱的狀態(tài)時，在門窗關閉且無其它通風措施的情況下，會嚴重影響居民的居住體驗。適宜居住的環(huán)境條件是：室內溫度不超過28℃，室內空氣相對濕度不超過60%。

根據(jù)適合居住的環(huán)境條件要求，在進行設計的時候，要保障室內正常的空氣流動，并且要加強室外的遮陽程度促使環(huán)境達到舒適的居住環(huán)境。

此外，被動式建筑空間設計需要減少現(xiàn)代設備的數(shù)量，從而達到節(jié)省資源的目的，具體設計原理下圖所示：

被動房設計原理

3 當前被動超低能耗建筑在發(fā)展過程中存在的問題

（1）由于我國國土資源遼闊，再加上經(jīng)濟發(fā)展不平衡，各個地區(qū)的氣候存在較大的差異，特別是對于一些經(jīng)濟較為落后地區(qū)而言，資金以及先進技術的引入不到位，致使整個建筑設計水平不高，給被動式超低能耗建筑的工作帶來了較大的挑戰(zhàn)。

（2）我國橫跨緯度較多，各個地區(qū)的氣候變化也存在著較大的差異，不同氣候區(qū)域采用統(tǒng)一被動超低能耗建筑并不能充分發(fā)揮出自身最大的作用，這也是當前被動超低節(jié)能建筑存在的主要問題，只有有效的考慮到因地制宜才能進行后續(xù)的工作。

4 被動式超低能耗建筑的優(yōu)化設計

1 通風設計

被動式建筑節(jié)能設計中通風設計是非常關鍵的設計，通風設計包含著不同種類的設計，其中包括總體規(guī)劃通風設計、建筑平面通風設計、建筑立體通風設計：

（1）總體規(guī)劃的通風設計。

通風性是影響居民居住體驗與舒適度的重要因素，也是建筑設計的重點，在規(guī)劃設計過程中，需要綜合房間分布、采光以及氣候環(huán)境等多種因素，對風勢走向等進行科學合理的把握。

（2）建筑平面通風設計。

為了保障居住環(huán)境舒適度，需要對基礎設施布置與安排的合理性加以重視。以人員集中活動、流動性較大的客廳為例，該區(qū)域的設計需要重視空氣對流的設計部分，充分保障氣體的正常流動，并借助“空氣齡”這一指標科學衡量室內空氣的流動性。

（3）建筑立體的通風設計。

外墻設計的工作內容包含了以下方面：在不影響建筑功能的情況下，盡量減少外墻設計的表面積；勘查并掌握當?shù)貧夂颦h(huán)境及其帶來的影響，從而在居住需求的基礎上對門窗等部分進行設計，解決室內上層熱空氣與外界氣體的交換問題，有效提升室內環(huán)境的質量，并緩解外界溫度對室內環(huán)境的影響，減少資源浪費等不良現(xiàn)象的存在，如下圖所示：

通風設計

2 保溫隔熱設計

在我國的大多數(shù)地區(qū)，通常會采用雙墻隔熱設計，通過中間的隔層，保證室內的溫度，不同方向的外墻采用的方式也不同，要根據(jù)不同的方向采用不同的材料。

另外一種保溫隔熱的方式就是采用節(jié)能屋面保溫隔熱技術，就是在屋頂?shù)纳厦孢M行絕熱板的鋪設，這種設計能夠有效阻斷熱量的傳播。對于斜面的房屋來說，要采用雙隔面的方式，在原本的基礎上加上一層通風百葉，有益于空氣的流動，確保夏天室內溫度的適宜，通過這種方式，能很好的改善室內溫度，有效的降低能源使用，如下圖所：

保溫隔熱設計

3 采光設計

退臺空間建筑的退臺空間指的是，建筑立面或是內部的中庭空間呈逐層退進或是逐層外挑。

逐層退進的目的是為了使建筑上層對下層盡量少的遮擋，讓每一層盡量多地接受自然采光，并加強熱量的獲得，對寒冷地區(qū)建筑的采光極為有利。

逐層外挑的目的是為了讓建筑上層對下層有稍微的遮擋，避免眩光的產生，并加強建筑的遮陽效果，對炎熱地區(qū)的建筑比較有利。

由于太陽高度角和日照方向的不同，基于建筑采光優(yōu)化的退臺空間也不盡相同。而建筑剖面，則為退臺空間提供了一種“可調節(jié)”的設計方法。

建筑南立面，為了防止其在夏季受到陽光強烈的照射，可以將其剖面外墻在沿太陽入射的方向進行稍微調整。這樣一來，不僅解決了強光照射的問題，也沒有影響到冬季的采光（由于冬季太陽的入射角較低），而且可以縮短建筑之間的日照間距。

中庭空間對于大進深或大開間的建筑，建筑難免會存在自然光很難照射到空間。這時，一般的解決方法是，在建筑跨度大的地方加入中庭空間，調節(jié)其周圍內部空間的采光。

光是由上至下射入建筑中，平面圖可以確定中庭的進深和面寬，但不能從光的入射方向對中庭的豎向空間進行調整。

剖面是對空間的描繪，是將空間從二維提升到三維的一種圖示表達。剖面不僅僅作為一種結果，它更是一個過程、一種方法。若從剖面對建筑的中庭空間進行設計和優(yōu)化，必定會帶來更加準確且有效的結果。以頂部采光的中庭空間為例，其高度與寬的比值就決定了這個空間的類型與適用范圍。

當比值較小的時候，其空間較為低矮和開敞，有利于獲得更多的自然采光，可以解決進深過大而造成的自然采光不足等問題，適用于寒冷地區(qū)的氣候特點；當比值較大的時候，其空間較為高大和狹窄，有利于減少太陽光的直接照射，減少熱量的獲得，較大的高度有利于溫室效應的發(fā)揮，加強自然通風的效果，適合于炎熱地區(qū)的氣候特點。

5 促進被動式超低能耗建筑發(fā)展的措施

1 立足于當?shù)貧夂颦h(huán)境合理調節(jié)控制標準

對于被動式超低能耗建筑發(fā)展而言，受不同地區(qū)在氣候環(huán)境等方面存在較大差異性的影響，實現(xiàn)控制標準的動態(tài)合理調節(jié)與進行優(yōu)化設計有著重要的意義。

具體而言，建筑行業(yè)的相關部門可以根據(jù)當?shù)氐哪旯┡恳约肮├淞康葮藴蕦ζ?/span>進行滿足和調節(jié)，保證被動式超低能耗建筑可以具備高節(jié)能性能，從而有效發(fā)揮出建筑設計自身優(yōu)勢。例如，被動式超低節(jié)能技術有助于改善嚴寒地區(qū)的供暖工作與酷熱地區(qū)的制冷問題。

2 加強被動技術的應用力度

就目前而言，我國被動超低能耗技術在應用力度方面較為欠缺，為了進一步完善技術水平，建筑施工團隊可以直接采用太陽能、自然風以及地理地形等天然條件進行充分的利用，并通過高性能的維護結構和良好的氣密性以及遮陽可調節(jié)技術來進一步完善以往被動式超低能建筑技術中存在的不足，有利于充分發(fā)揮技術指導作用。

其次，需要重視太陽能輻射采暖以及蓄熱等被動技術的應用，從而達到減少能耗、節(jié)約資源的目的，這在一定成熟上也有效提升了建筑環(huán)境的質量。

此外，需要加強對科學技術研究與應用等方面的資金投入，積極借鑒其他先進成熟的建筑特點，并在此基礎上提升自身超低耗能建筑的建設水平。

6 結語

在我國各個地區(qū)進行被動式建筑節(jié)能設計，要適當?shù)目?/span>慮遮陽設計、通風設計、保溫隔熱的設計，然后再根據(jù)具體的環(huán)境因素，采用合適的建筑設計。

通過這種方式促進節(jié)能設計運用，可以降低我國在進行房屋設計時的能源消耗，保證能源可持續(xù)發(fā)展。