被动式低能耗建筑现在在国内得到了大力的推广,北京市前几天刚刚出台了对低能耗建筑的政策激励,相信很多企业都开始跃跃欲试,开启被动式建筑的实践之旅。被动式建筑需要被动式设计才能实现高舒适和低能耗的目标,但是,相信大多数行业朋友对被动式建筑的认识,就是以为它依赖很多的技术堆砌,比如说用很厚的外保温、K值超级低的门窗等。其实,这是对被动式建筑的低级认识。被动式建筑节能的实现有三个层面,如果非建筑师出生,你对被动式设计的了解一定是处于比较浅显的阶段。
图1 被动式节能建筑的五大常用技术措施
(本图表对被动房的关键措施的经典解析,这还只不过是被动式设计的第二和第三层面而已,更多的精髓还在与规划设计)
图2是实现被动式建筑节能的三个层面图,第一层面是指在建筑的场址选择和规划阶段考虑节能,包括场地设计和建筑群总体布局,这一层次对于被动式建筑节能的影响最大,这一层面的决策会影响以后的各个层面,第二层面是指在建筑的设计阶段考虑节能,包括通过单体建筑的朝向和体型选择,被动式自然能源利用等手段减少建筑采暖、降温和采光等方面的能耗需求。这一阶段的决策失当最终会是建筑设备耗能成倍增加。第三层面是建筑外围护结构节能和机械设备系统本身节能。
图2 被动式建筑节能三个层面
在建筑设计中,只有综合考虑了以上三个层面的节能策略和措施,才能产生舒适、经济、节能的生态可持续建筑。不幸的是,由于技术的进步,大多数规划师、建筑师对于前两个层面的被动式建筑节能意识淡薄了,而将责任完全推给了工程师们,依赖他们在第三层面上进行节能。
事实上,第一层面的节能措施,是被动式建筑节能的根本前提和保证,而第二层面的节能措施,也是被动式建筑节能的关键所在。通过第一和第二层面的综合设计,有时可以使建筑完全不适用机械设备系统,即使是在必须使用机械设备的情况下,也可轻而易举的使其规模及投资降低50%,甚至90%。当然,第三层面的措施也不能忽视。当以上三个层面成为节能设计不可分割的组成部分时,建筑物在各个方面将变得更为协调。
表1被动式建筑节能三层面考虑的典型问题
建筑外围护结构主要由外门窗、外墙和屋顶构成。窗在建筑上的作用是多方面的,除需要满足视觉的联系、采光、通风、日照及建筑造型等功能要求外,作为围护结构的一部分应同样具有保温隔热、得热或散热的作用。因此,外窗的大小、形式、材料和构造需兼顾各方面的要求,以取得整体的最佳效果。目前,窗仍是保温能力最差的部件,主要原因是窗框、窗樘、窗玻璃的热阻太小。此外,经缝隙渗透的冷风使热损失进一步增加。
在寒冷地区,窗户的设计还有考虑冬季日照与避风问题;在炎热地区,还要考虑夏季遮阳和通风问题。在我国北方,通过外墙耗散的热量常占25%左右;在我国南方,通过外墙的得热量是引起空调负荷的重要原因。改善墙体的保温隔热性能,将明显提高建筑的节能效果。外墙节能技术可分为外墙复合保温隔热技术、单一材料保温隔热技术、外墙通风遮阳防热技术等。复合保温隔热技术是在承重外墙上附加保温隔热材料,以增加其总热阻。单一材料保温隔热技术是指外墙由单一材料或构成组成,它既承重又保温隔热。通风遮阳防热技术时指在炎热地区对外墙进行通风遮阴,以促进外墙散热和减少建筑外表面太阳辐射得热,屋面对于炎热地区防热来讲尤其重要,因其受太阳辐射时间最长,数量最大。