被動(dòng)式節(jié)能策略在住宅建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

1、被動(dòng)式節(jié)能策略在住宅建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用 摘要:被動(dòng)式節(jié)能具有技術(shù)難度小、投資低，在建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中應(yīng)用潛力巨大。本文論述了被動(dòng)式節(jié)能原理及應(yīng)用技術(shù)，并結(jié)合實(shí)例，介紹了被動(dòng)式節(jié)能策略在住宅建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，并分析了節(jié)能效果，為建筑被動(dòng)式節(jié)能設(shè)計(jì)提供了很好的參考價(jià)值。 關(guān)鍵詞:自然通風(fēng)；遮陽(yáng)；室內(nèi)舒適性；節(jié)能效果 中圖分類號(hào)：te08 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a 文章編號(hào)： 建筑行業(yè)是耗能大戶，在我國(guó)資源能源短缺日益嚴(yán)重的形勢(shì)下，發(fā)展節(jié)能型建筑是勢(shì)在必行的。在國(guó)家大力提倡節(jié)能建筑、綠色建筑的大背景下，被動(dòng)式節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)引起我國(guó)廣大建筑工作者的重視。被動(dòng)式節(jié)能設(shè)計(jì)追求的是低能耗，其核心主要是以其低技術(shù)化、低成本降低

2、建筑自身對(duì)于能源的需求，能夠合理利用各種設(shè)計(jì)方法達(dá)到有效的降低建筑使用能耗的目的，是一項(xiàng)行之有效的節(jié)能技術(shù)，適合應(yīng)用于節(jié)能建筑的建設(shè)當(dāng)中。 1 被動(dòng)式建筑節(jié)能設(shè)計(jì)原理 建筑節(jié)能的前提是保證室內(nèi)熱環(huán)境舒適度，不同氣候條件下的室內(nèi)熱環(huán)境舒適度差異甚大，不同的氣候條件與室內(nèi)熱舒適度要求，決定了不同的設(shè)計(jì)模式。 對(duì)于我省地區(qū)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)與調(diào)查表明，“外門窗關(guān)閉，既不透風(fēng)又不空調(diào)時(shí)，即便室內(nèi)溫度在26左右，人也感覺(jué)悶熱，室內(nèi)舒適性差。而在自然通風(fēng)狀態(tài)下，只要室內(nèi)溫度不超過(guò)29，相對(duì)濕度不超過(guò)80，都會(huì)感覺(jué)比較舒適”。根據(jù)這一室內(nèi)熱環(huán)境舒適度要求，設(shè)計(jì)應(yīng)通過(guò)加強(qiáng)通風(fēng)對(duì)流提高室內(nèi)舒適性；通過(guò)采用建筑外遮陽(yáng)

3、有效降低室內(nèi)得熱達(dá)到室內(nèi)舒適性；通過(guò)改善圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能，對(duì)室外氣溫起削峰平谷作用降低室內(nèi)溫度，從而取得在過(guò)渡季節(jié)實(shí)現(xiàn)減少啟用空調(diào)節(jié)約能耗，以及在夏季啟用空調(diào)時(shí)實(shí)現(xiàn)降低空調(diào)能耗。 2 被動(dòng)式建筑節(jié)能應(yīng)用技術(shù) 以傳統(tǒng)民居竹桿厝為例，以序列天井和通廊為公共通風(fēng)通道串起各間居室，組織穿堂風(fēng)保證居室的通風(fēng)對(duì)流，以良好的室內(nèi)通風(fēng)獲得室內(nèi)舒適性。 有效設(shè)置建筑外遮陽(yáng)可減少室內(nèi)太陽(yáng)輻射熱3050；室外綠化及綠地可降低地面溫度約10；屋頂綠化可降低室內(nèi)表面溫度約7；外墻面綠化可降低室內(nèi)溫度35；通過(guò)外遮陽(yáng)和提高圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能，減少室內(nèi)得熱亦可有效改善室內(nèi)舒適性。 在玻璃窗外加設(shè)一道百頁(yè)窗，夏季遮擋太陽(yáng)輻射

4、的同時(shí)可開(kāi)窗通風(fēng)對(duì)流，達(dá)到減少室內(nèi)得熱和通風(fēng)使室內(nèi)保持涼爽；澳大利亞亞熱帶氣候的布里斯班及陽(yáng)光海岸，城市建筑普遍采用建筑外遮陽(yáng)，在表達(dá)建筑個(gè)性的同時(shí)，有效遮擋太陽(yáng)輻射熱降低室內(nèi)溫度。這些簡(jiǎn)單易行的建筑特性均可有效實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能。 3 被動(dòng)式節(jié)能策略在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用 3.1 戶型設(shè)計(jì)思路 板式高層住宅戶型，因其采光通風(fēng)良好具備室內(nèi)舒適性，在夏熱冬暖地區(qū)倍受歡迎，但由于面寬大不利于土地利用，同時(shí)總平面布置長(zhǎng)條形單體不利于環(huán)境通風(fēng)。為兼顧土地利用，同時(shí)改善總平面通風(fēng)環(huán)境，我們?cè)谀稠?xiàng)目中，嘗試采用一梯三戶的自然通風(fēng)塔式住宅平面（詳圖1)。該平面特點(diǎn)在于為每戶配置的入戶花園，在核心筒周邊形成公共通風(fēng)道，

5、得以改善一梯多戶住宅的南北通風(fēng)對(duì)流。 圖1自然通風(fēng)塔式住宅平面 3.2 戶型通風(fēng)模擬分析 為驗(yàn)證塔式住宅平面的通風(fēng)性能，采用phoenics軟件進(jìn)行通風(fēng)模擬評(píng)估。 方案一采用風(fēng)向偏東27，室內(nèi)風(fēng)場(chǎng)色階圖詳圖2。 圖2方案一風(fēng)環(huán)境模擬色階圖 （風(fēng)向偏東27度風(fēng)力2.5米秒） 從圖2可見(jiàn)，b戶型由于處于迎風(fēng)向，除其中一個(gè)北房間因入門通道狹長(zhǎng)導(dǎo)致通風(fēng)不良外，其余廳房均通風(fēng)良好，風(fēng)速在1.05.0ms舒適范圍（見(jiàn)表1)；c戶型因風(fēng)向偏角過(guò)大，位于西南角主房間北側(cè)出風(fēng)口不暢造成通風(fēng)。 表1人的舒適感與風(fēng)速之間的關(guān)系 不良，其余廳房均通風(fēng)良好，風(fēng)速處于舒適范圍；a戶型因處于背風(fēng)面，且由于電梯間的阻擋作用，

6、處于穿過(guò)入戶花園的兩股主導(dǎo)風(fēng)向形成弱風(fēng)區(qū)域，除客廳外其余廳房基本處于風(fēng)速低于1.0ms區(qū)域，人感覺(jué)不到風(fēng)。方案一戶型內(nèi)通風(fēng)條件優(yōu)劣不均，但公共通道對(duì)后排建筑的通風(fēng)有積極作用。 方案二采用風(fēng)向偏東20，室內(nèi)風(fēng)場(chǎng)色階圖詳圖3。 圖3方案二風(fēng)環(huán)境模擬色階圖 （風(fēng)向偏東20風(fēng)力2.5米秒） 從圖3中可見(jiàn)，除a戶型北房與餐廳外，a、b、c戶型內(nèi)各廳室均擁有良好的通風(fēng)條件，風(fēng)速均處于1.05.0ms舒適范圍；c戶型的敞開(kāi)式花園為處于背風(fēng)面的a戶型創(chuàng)造了通風(fēng)通道，同時(shí)a、b、c戶型的開(kāi)敞花園成為穿過(guò)本幢建筑的通風(fēng)道，為總平面通風(fēng)提供有利條件。a戶型的北房與餐廳應(yīng)加大北窗的開(kāi)啟面積，增大出風(fēng)口，以改善通風(fēng)條件

7、。 方案三采用風(fēng)向偏西20，室內(nèi)風(fēng)場(chǎng)色階圖詳圖4。 圖4方案三風(fēng)環(huán)境模擬色階圖 （風(fēng)向偏東20度風(fēng)力2.5米秒） 圖4中可見(jiàn)，除b戶型東北角臥室的中心區(qū)域風(fēng)速低于舒適范圍外，a、b、c戶型室內(nèi)均獲得良好的通風(fēng)環(huán)境，同時(shí)入戶花園亦成為后排住戶的良好通風(fēng)道。b戶型的東北角房間，可通過(guò)加大北向窗出風(fēng)口開(kāi)啟面積或增設(shè)開(kāi)向北露臺(tái)的窗作出風(fēng)口，以改善房間通風(fēng)。 經(jīng)過(guò)風(fēng)環(huán)境模擬評(píng)估，證明水晶森林塔式通風(fēng)住宅，由于設(shè)置開(kāi)敞式入戶花園形成的公共通風(fēng)道，有效地改善各戶的室內(nèi)通風(fēng)條件，使各戶的室內(nèi)通風(fēng)達(dá)到人體舒適性要求，改變塔式住宅自身通風(fēng)不良的缺陷，同時(shí)為后排住宅留出通風(fēng)道，有利于總平面通風(fēng)環(huán)境，尤其當(dāng)多單元拼接

8、時(shí)，對(duì)住宅總平面的通風(fēng)環(huán)境起積極作用，達(dá)到戶型設(shè)計(jì)的預(yù)期效果。 風(fēng)環(huán)境模擬結(jié)果表明：除方案一外，方案二與方案三均適用，即偏東20與偏西20為良好主導(dǎo)風(fēng)向。 按方案二及方案三通風(fēng)模擬結(jié)果，建筑采用南偏西2.5至南偏東70時(shí)，對(duì)應(yīng)建筑風(fēng)向?yàn)槠珫|20至偏西20，均為建筑的通風(fēng)適宜朝向（圖5），由于節(jié)能要求日照朝向不應(yīng)大于南偏東及偏西30，確定本項(xiàng)目最佳建筑朝向?yàn)槟掀?.5至南偏東30范圍，作為總平面布置的依據(jù)，總平面單體均采用最佳朝向布置，能同時(shí)獲得較好的單體通風(fēng)和總平面風(fēng)環(huán)境條件，同時(shí)避開(kāi)太陽(yáng)輻射不利朝向。 圖5建筑適宜朝向分析圖 4 節(jié)能效果評(píng)價(jià) 根據(jù)該住宅的通風(fēng)模擬結(jié)果，采用最佳建筑朝向時(shí)，

9、戶內(nèi)基本可達(dá)到良好的通風(fēng)條件，按夏熱冬暖地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，室外氣溫不高于28、相對(duì)濕度80時(shí)，滿足室內(nèi)熱舒適性可不啟用空調(diào)；而通風(fēng)不良的戶型在室外氣溫高于26時(shí)，需要通過(guò)開(kāi)啟空調(diào)以滿足室內(nèi)熱舒適性，以下將兩種通風(fēng)條件的住宅進(jìn)行節(jié)能效應(yīng)比較。 全月氣溫高于26的天數(shù)為31天，其中2628的天數(shù)2天，即戶型通風(fēng)不良時(shí)開(kāi)啟空調(diào)天數(shù)為31天，通風(fēng)良好時(shí)開(kāi)啟空調(diào)天數(shù)為29天，29天為31天的94，戶型通風(fēng)良好時(shí)可實(shí)現(xiàn)少開(kāi)啟空調(diào)日6（詳表2)。 表22011年度可減少空調(diào)開(kāi)啟日節(jié)能效應(yīng)分析表 從表2統(tǒng)計(jì)結(jié)果可見(jiàn)，過(guò)渡季節(jié)的4、5月及9、10月，戶型通風(fēng)良好可實(shí)現(xiàn)少開(kāi)啟空調(diào)日高達(dá)2364，410月可實(shí)現(xiàn)少開(kāi)啟空調(diào)日，即全年平均可達(dá)到24，節(jié)能效應(yīng)可觀。可節(jié)約的能耗，需根據(jù)當(dāng)日氣溫變化，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和能耗計(jì)算，本文不作進(jìn)一步論述。 5 結(jié)束語(yǔ) 被動(dòng)式建筑節(jié)能，并不一定是高科技高投入的，只要設(shè)計(jì)得當(dāng)，常規(guī)的甚至簡(jiǎn)單的技術(shù)應(yīng)用，不