黑龙江省林业设计研究院黑龙江省哈尔滨市150080
摘要：随着科学技术和社会经济的快速发展，建筑行业也获得了较快发展。但是受到环境等不利因素的影响，建筑施工质量以及施工效率还有待提高，同时在生态环保理念的推行下，建筑设计施工将面临着更多技术难题，需综合考虑各种因素既要活动经济效益又要做好对环境的保护工作。本文将对被动式超低能耗建筑设计的相关概念进行分析，在阐述其设计原理的基础上，结合当前被动式超低能耗建筑设计和应用推广中遇到的问题，简单分析该类建筑形式在实际中的具体应用。
关键词：被动式超低能耗；建筑设计；应用推广
国家经济的发展以及人们生活质量的提升，对建筑设计要求越来越高，不仅要发挥建筑的使用功能，还要加强对生态环境的保护，使建筑设计和生态城市建设获得协调发展。在环境质量方面，人们需求不断提升，原有建筑理念和建筑设计方法已经无法满足人们的需求，采用传统的建筑理念展开设计，不仅无法体现人们的主观思维，使国家和人们的理念无法融合，而且也影响了环境工程的开展，制约了城市和国家的发展。在这种情况下，被动式超低能耗建筑设计进入人们的视线范围，通过对环境因素的充分利用，为改变原有建筑设计的不足，实现了节能环保和绿色建筑的目标，同时也推动了建筑行业的发展。
1传统建筑设计和被动式超低能耗建筑设计比较分析
1.1传统建筑设计
目前我国大多数建筑工程在其建筑设计中采用的是传统设计方法，也就是以国家和建筑行业相关技术规范和建设要求开展设计工作，对建筑设计、暖通和施工等进行相关节能方面的规定。该设计方法满足业主对建筑物功能需求，但是在节能降耗方面仍然存在以下几点问题：第一在传统设计中虽然达到了安全性的要求，也实现了建筑物的功能，但却在设计中存在不少设备、材料等资源浪费、成本较高的问题。第二节能降耗标准存在各个专业中，但是各个专业的设计标准不同，目前在技术上并未达到标准上的统一，就很难完全达到预期目标。另外，在传统建筑设计中，设计人员会受到传统思维的限制，无法发挥设计人员的主动性，使大多数设计千篇一律，没有创新。
1.2被动式超低能耗建筑设计
被动式超低能耗建筑，简称被动房，意思是该形式的建筑不用通过空调和暖气，就能达到冬暖夏凉的效果，使温度一直维持在人体舒适度的范围之内，这是一种对自然太阳能和风能的高效利用。该理念是从德国引进的，所以在我国该类建筑的设计和应用中往往要和国外已有的成熟标准范例进行比较和借鉴。
总的来说，被动式超低能耗建筑设计的目标是降低能源消耗，尤其是不可再生资源的消耗，同时又要满足用户对使用的需求，创造舒适安全的生存空间。其关键设计步骤是实现被动式设计和主动式优化在能源供应等方面进行了供热和制冷值的限定，使满足建筑物使用功能的同时，又提高了整体建筑物的性能。和传统建筑设计相比，该设计方法的特殊之处如下：第一设计导向是能耗指标，能在此基础上使各个专业联合起来，充分发挥设计人员的主动性好创造性，使建筑设计活动变得更加灵活，能根据实际情况进行合理调整。第二在设计一开始需严格控制建筑外围护结构的热工参数以及建筑物的形状和朝向等，将被动式设计和主动优化结合起来，加强对周围生态环境的应用，提高可再生能源的利用率，同时在建筑物通过安装新热风回收装置实现对热量的回收再利用。另外，目前还没有规定具体的节能措施和指标，所以只要达到节能降耗目标便可。
2被动式超低能耗建筑设计原理和设计基础
2.1被动式超低能耗建筑设计原理
城市化进程的加快使节能环保理念得到了迅速推广应用，在建筑设计时既要保证建筑物的使用功能，又要满足节能环保的要求，满足人们生活工作的需求，为人们营造一个安全舒适的环境。被动式超低能耗建筑的设计就是一种结合建筑物具体所处环境，根据当地的自然气候特点以及城市经济文化特色来进行设计的方式，通过对可再生资源的充分利用，实现建筑物的采暖通风功能，使室内环境和室外环境得到有效融合。从传统建筑设计角度来看，采暖和通风等建筑功能是需要通过空调、地暖等的安装来实现的，虽然是人工安装，但是这些设备确实可以通过主动控制来实现的。这种建筑设计的缺点是隔绝了室内和室外环境的交流，不仅浪费了自然资源，而且还会对居住在建筑物内的人们身体健康产生不利。而被动式超低能耗的建筑设计，其主要目标是实现建筑物的冬暖夏凉，使建筑达到节能减排的效果，符合可持续发展要求。其设计原理是利用保温性和气密性均良好的外墙，借助充满氦气的三层玻璃阻隔建筑物内外的热交换，降低了采暖和制冷的能耗，从而实现超低能耗目标。在建筑内部使用电器家具设备和人产生的热量可以通过热回收装置降低暖风的温度，提高了自然风能的使用率，降低对空调和暖气的使用，从而达到降低一次性能源消耗的目标。
2.2被动式超低能耗建筑设计基础
建筑物本身和所处在的自然气候环境有着紧密的联系，在建筑物实际设计和施工中必须要从当地气候条件出发，做好对施工现场的调研工作，全面分析建筑物所在的环境气候特征，考虑到这些气候条件对建筑物可能会产生的影响，尽量控制不利因素。做好对气候条件的分析是被动式超低能耗建筑设计的基础，这是因为这是控制建筑内外能耗消耗的主要方面，气候环境也包括人的感知能力和室内一些微型元素，如果能全面把握这些因素条件，可以在建筑设计时用直观的计算方法和计算工具，结合环境气候相关理论知识，从不同的角度分析人体热舒适性环境的气候条件，采用气候分析法和计算方式进行合理的计算。当然，因为不用国家和地区之间的气候环境差异较大，在利用相关方法进行分析计算时要善于总结我国不同地区的环境气候特点，做好对环境气候研究工作，注重室外环境和人体舒适程度以及室外气候条件的变化对人体感知会带来的变化，从降低建筑能耗的角度出发对当地气候条件充分利用。
3被动式超低能耗建筑设计常用的设计方法
进行被动式超低能耗建筑设计常用的技术方法有关键参数限额法、双向交叉平衡法以及经济环境决策法三种。在使用中一般不会受到建筑类型影响，可广泛应用在办公建筑、住宅建筑和工业建筑用房设计中，从而达到节能降耗的目标。
3.1关键参数限额法
关键参数限额法的特别之处在于该方法是从降低现有能源消耗的角度出发，对建筑物周围环境进行充分利用，实现对外墙、屋面、窗户等围护结构的气密性、传热性等参数的控制。在建筑物内部，通过热回收装置的安装，实现对人体热量等其他热能的回收利用，实现节能降耗的目标，同时也提高了用户居住环境的舒适程度。在应用该技术方法进行建筑设计时，首先必须使外墙和窗户等外围护结构的热工参数满足规定要求，保证建筑物的保温隔热效果，提高建筑物的气密性。此外采用被动式设计方式，加强对自然风以及太能能等可再生资源的利用，降低对不可再生能源的需求。
3.2双向交叉平衡法
在建筑设计时应用双向交叉平衡法，一方面优化了建筑物的围护结构设计，另一方面优化了建筑物内部的热回收装置设计，同时还要加强对可再生能源的利用。比如可以通过改变建筑朝向、改变窗户和外墙的比例，使建筑物围护结构、系统设备以及可再生能源等结合起来，采用平衡法平衡建筑物消耗的能量。该设计方法的特征是：第一采用被动设计方式调整了建筑物的自然通风和自然采光率，通过对外围结构热工参数的设置降低对化石燃料的使用。第二采用主动优化的方式，通过对变频风机、节能灯具等设备的利用来提高建筑物整体系统的性能。另外，通过双向交叉平衡，使建筑物对能源的需求不再局限于化石燃料，而是更多来源于风能、太阳能和浅层地热能，降低对不可再生能源的使用。
3.3经济环境决策法
该设计方法的使用前提是为用户提供舒适安全的居住工作环境，同时仍然要满足节能降耗的要求，除此以外该方法需要从经济性的角度出发进行深入研究和优化设计。比如优化建筑物围护结构，使建筑设计施工中加强对周围环境的利用，提高对可再生能源的利用率。然后通过计算和定量分析优化设计方案，使其满足经济指标。设计方法的特点在于：第一在建筑设计初始就制定了能耗、环境和经济三大指标，要求在设计工作中必须围绕这三个指标开展，所有被动式设计和主动优化工作都不能脱离这三个指标随意进行。其次，要不断完善系统设计方案，提高设计的经济可行性，考虑决策节能和投资之间的关系。
4被动式超低能耗建筑设计和应用中存在的困难分析
推广和应用被动式建筑遇到的困难也不少。首先，该类建筑的设计和施工成本较高。这是因为被动房的外墙要具有良好的保温性能和隔热性能，和普通墙体相比，被动房的外墙需要25cm以上的保温层，而普通外墙只需要8cm左右的保温层，加上这些特殊的保温层需要从国外进口，增加了材料的成本。其次，我国国土面积辽阔，气候跨区变化较大，温度湿度的差异性也很大，目前为止也没有一个统一的标准进行被动式建筑的设计与施工，导致被动房在我国不同地区的推广中存在各种各样的问题。一方面作为新兴的建筑形式，投资者较少，限制了资金的来源就等于限制了建筑规模和建筑发展。另一方面受到各地气候条件差异的影响，不同地区关于被动房的建筑标准不同，所以一般来说被动房不仅要满足温度和湿度上的要求，还必须满足不同地区的房屋特色要求，所以在设计施工中的难度就更大。此外，我国一般房屋的建筑设计技术尚且不成熟，遑论从国外引进的建筑设计方法了，被动房对建筑施工的要求更高，又没有完整的技术标准，需要将施工设计、暖通和施工等结合起来，而我国关于被动房设计领域的设计人才严重缺乏，难以在短时间内实现被动式超低能耗建筑的设计和应用。
5结语
综上所述，被动式超低能耗建筑是一种适合气候条件，通过保温隔热性和气密性能更高的外围护结构，利用可再生能源和新风热回收等技术，为居住和办公创造舒适的室内环境的建筑。被动式超低能耗建筑设计在实际的应用中，要求设计人员从当地地理气候环境的角度出发，同时结合当地人们的生活习惯，以及人类对环境舒适度的感知能力，分析人体最佳的温热舒适度，然后综合所有因素进行室内微气候和室外大气候的设计。最终可以降低建筑物的能耗，减少空调和地暖等的应用，可以达到节能降耗的效果。不
参考文献：
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