寒冷地區(qū)被動式超低能耗建筑設(shè)計策略

1、寒冷地區(qū)被動式超低能耗建筑設(shè)計謀略 摘要：超低能耗建筑在我國得到了快速開展，尤其是寒冷地區(qū)，需要研究寒冷地區(qū)的超低能耗設(shè)計謀略，使超低能耗建筑更好的實現(xiàn)節(jié)能效果。通過分析我國寒冷地區(qū)溫度、濕度、風(fēng)環(huán)境、日照輻射環(huán)境等要素，結(jié)合超低能耗建筑的相關(guān)指標(biāo)，從總體設(shè)計、圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計、無熱橋結(jié)構(gòu)設(shè)計、遮陽設(shè)計等方面，提出了寒冷地區(qū)超低能耗建筑的設(shè)計謀略。關(guān)鍵詞：被動；超低能耗建筑；寒冷地區(qū)；氣候；設(shè)計0引言建筑能耗已經(jīng)占到社會總體能耗的30%以上，建筑采暖、制冷等維持室內(nèi)舒適度的技術(shù)措施，會消耗大量能源，排放出溫室氣體，造成溫室效應(yīng)，使全球平均溫度不斷升高。為了應(yīng)對氣候變化，減少環(huán)境污染，我國開始開展超

2、低能耗建筑【1】。河北、山東、山西等地，紛紛出臺政策，推廣和扶持超低能耗建筑開展。?河北省被動式超低能耗建筑產(chǎn)業(yè)開展專項規(guī)劃20212025年?中提出，在未來5年河北省超低能耗建筑將保持20%以上的增長，到2025年將建設(shè)900萬m2。從建成工程和規(guī)模來看，目前超低能耗建筑的主要建設(shè)地點為北方，這些地區(qū)多處于寒冷地區(qū)。因此，需要根據(jù)寒冷地區(qū)的氣候特點，有針對性的分析氣候特點對于設(shè)計的影響，研究出更加適合北方地區(qū)的超低能耗建筑設(shè)計謀略和方法。1寒冷地區(qū)氣候特點根據(jù)我國的熱工設(shè)計區(qū)劃，寒冷地區(qū)主要為華北地區(qū)，這些地區(qū)具有以下氣候特征：冬季采暖期較長，一般大于90d，采暖期平均氣溫低于5；夏季氣溫較

3、高，平均氣溫可比冬季高25。一年中空氣濕度變化也比擬大，通常冬季濕度較低，最低可達5%，夏季濕度較高，可到90%以上。日照輻射較為強烈，總體輻射夏季較強、冬季較弱，夏季輻射主要集中在水平面上，冬季輻射主要集中在南向垂直面上；一般夏季風(fēng)向為東南，冬季風(fēng)向為西北【2】。在進行超低能耗建筑設(shè)計時要充分考慮這些氣候特征，結(jié)合相關(guān)設(shè)計標(biāo)準才能更好的實現(xiàn)超低能耗的目標(biāo)。2被動式超低能耗建筑性能指標(biāo)要求被動超低能耗建筑對于能耗要求較高，國際上要求通常要求每平米建筑的用于采暖的能源消耗不高于15kWh/m2a，建筑每年的總體能耗不高于120kWh/m2a。我國根據(jù)自己的國情，要求寒冷地區(qū)要求冬季采暖指標(biāo)不能高

4、于10kWh/m2a，夏季制冷能耗不能高于20kWh/m2a，室內(nèi)氣溫要求也比熱工設(shè)計標(biāo)準高，要求冬季不低于20，夏季不高于26【3】。圍護結(jié)構(gòu)包括非透明圍護結(jié)構(gòu)和透明圍護結(jié)構(gòu)，主要在傳熱方面有較高要求，一般非透明圍護結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)要求不大于0.15W/m2-k。而對于透明圍護結(jié)構(gòu)那么要求綜合傳熱系數(shù)不大于1.1W/m2-k，同時要滿足水密性和氣密性要求。在冬季，建筑有很大一局部能耗是空氣滲透造成的，因此，超低能耗建筑在氣密性方面提出了要求，要求門窗氣密性應(yīng)該到達8級，即：要求在10Pa的氣壓差下，每米門窗縫隙每小時透過的空氣量要小于0.5m3。3寒冷地區(qū)超低能耗建筑設(shè)計謀略寒冷地區(qū)有自己獨特

5、的氣候特點，在進行超低能耗設(shè)計時，應(yīng)進行充分分析，同時結(jié)合建筑外部環(huán)境來進行綜合設(shè)計，才能獲得最正確的節(jié)能效果，具體原那么如下：超低能耗建筑在設(shè)計時應(yīng)從規(guī)劃布局開始，在進行規(guī)劃設(shè)計時要遵循寒冷地區(qū)氣候特點，尤其是日照輻射要求進行考慮。傳統(tǒng)建筑在設(shè)計時通常遵循日照設(shè)計管理規(guī)定進行，如日照間距或日照時數(shù)等要求。超低能耗建筑的目標(biāo)是降低對傳統(tǒng)能源的依賴，在太陽能利用方面要求較高，原有的日照標(biāo)準要求略顯缺乏，因此在超低能耗設(shè)計時要適當(dāng)增加建筑間距，提高超低能耗建筑的太陽能可利用量。建筑平面設(shè)計是節(jié)能的關(guān)鍵要素之一，在平面設(shè)計時，應(yīng)使建筑平面簡潔，減少凹凸，降低體型系數(shù)。功能布局時考慮氣候緩沖作用，將溫

6、度需求高的房間放在內(nèi)部或南側(cè)，溫度要求低的房間放在外部或北側(cè)。由于超低能耗建筑圍護結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)小，因此需要增加保溫層厚度，通常保溫層可達200mm以上，這對外圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計提出了較高的要求，超低能耗建筑的外圍護結(jié)構(gòu)要盡量簡單，減少裝飾，防止裝飾構(gòu)件對圍護結(jié)構(gòu)整體性的破壞，影響施工和使用效果。無熱橋構(gòu)造設(shè)計是超低能耗建筑設(shè)計的重點，熱橋設(shè)計決定了建筑節(jié)能的最終效果，影響圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)部的溫度分布，濕度分布，如果設(shè)計不合理可能造成性能的大幅下降。在進行無熱橋的構(gòu)造設(shè)計時，要選用傳熱系數(shù)低的材料作為建筑構(gòu)造的主要材料，如必需使用導(dǎo)熱系數(shù)高的材料，那么需增加斷熱構(gòu)造處理。進行構(gòu)造設(shè)計時，盡量不破壞保溫層的連

7、續(xù)性和完整性，減少保溫層兩側(cè)的連接，尤其是剛性連接。寒冷地區(qū)，夏季氣溫也較高，日照輻射會加速室內(nèi)溫度升高，增加制冷能耗。因此，盡管處于寒冷地區(qū)，仍然需要進行遮陽設(shè)計。遮陽設(shè)計時需要根據(jù)當(dāng)?shù)鼐暥?、年氣溫變化等因素考慮遮陽方式。遮陽設(shè)計時不能單方面考慮夏季遮擋，同時應(yīng)對冬季的采暖進行考慮。要求冬季時，遮陽設(shè)施不能影響日照輻射進入室內(nèi)。這就要求對遮陽角度與方式進行考慮，例如，采用水平遮陽，設(shè)計時可以根據(jù)春分作為分界。計算春分時太陽高度角，當(dāng)春分過后，隨著太陽高度角增加，遮陽開始，至夏至?xí)r到達完全遮陽。通過被動式的遮陽設(shè)計，可以更加合理的利用日照輻射。由于超低能耗建筑的氣密性較高，因此室內(nèi)空氣流通性較低，室內(nèi)空氣質(zhì)量需要著重考慮。目前多采用新風(fēng)系統(tǒng)來保障空氣質(zhì)量，但在設(shè)計過程中應(yīng)該更加注重過渡季節(jié)的被動通風(fēng)措施，制定被動通風(fēng)方案，最好能夠設(shè)計自動門窗控制系統(tǒng)，通過監(jiān)測環(huán)境狀態(tài)，控制門窗的開啟，保障室內(nèi)的空氣質(zhì)量。4結(jié)語超低能耗建筑是一項系統(tǒng)的工程，只有結(jié)合氣候特點，科學(xué)分析，選擇合理的技術(shù)措施，才能到達設(shè)計目的。在今后的開展中，應(yīng)更加注重研究氣候條件對設(shè)計的影響，以及舒適度對設(shè)計的要求，使超低能耗建筑更好的實現(xiàn)自身價值。參考文獻【1】毛強.被動式超低能耗建筑設(shè)計根底與應(yīng)