夏热冬冷地区被动式建筑节能设计分析

夏热冬冷地区被动式建筑节能设计分析

谭嘉恩

广州尚宫建筑工程设计有限公司 广东广州 510000

摘要：在建筑设计过程中，被动式建筑设计能够实现节能的目的，在实际设计的过程中需要从多方面进行考虑。被动式建筑因其所独具的超低能耗、高舒适环境、低碳排放的特性,深受国内外一致好评,是未来建筑节能研究领域和建筑市场发展的方向以及必然趋势。在夏热冬冷地区实行住宅建筑节能意义重大，住宅建筑的节能化设计既可使人们的生活环境更舒适，又可以提高资源的利用效率。

关键词：夏热冬冷地区；被动式建筑；节能设计；分析

引言：

随着我国对于环境保护逐渐专注，节能降耗已经成为未来建筑设计的重点发展方向，建筑能耗随着兴建建筑的数量的增多而呈现大幅度提升的状态，并且已经成为能源消费的主体之一。其中，夏热冬冷地区建筑的节能设计格外重要，其可以大幅度的提升节能效率。节能建筑的设计是由多个内容决定的，包括建筑、水电、暖通空调设计等等，但是建筑节能设计是节能设计的首个环节。

一、节能在建筑设计中的重要性

被动式建筑指的是通过对于建筑本身不同部分场地、空间形态的变换进行构件设计，实现能量转换，尽可能优化节能设施的建筑搭建模式。我国每年兴建的建筑面积达20亿平方米，建筑能耗量大,属于世界上兴建建筑数量最多的国家。据统计，我国每年建筑所消耗掉的能源有35%左右。与此同时，在夏热冬冷地区的建筑均属于高耗能建筑，这部分建筑占据到全国建筑的90%左右。建筑需要消耗大量能源，在夏热冬冷地区生活的人们为追求生活品质，进而需要消耗大量的能源。所以，节能在对夏热冬冷地区建筑进行整体节能设计就显得尤为重要，并且可以推动能源的使用趋于规范化与节约化，有利于缓解我国经济与环境发展所存在的矛盾，进而实现我国经济与环境可持续发展的目标。由于我国被动式超低能耗建筑技术尚不成熟，对于被动式建筑的判定仅限于单个构件或技术设备的独立能耗为基础,所以需要建立一套适合夏热冬冷地区被动式建筑能耗预测模型,比较不同被动式控制技术集成方案的优劣,指导被动式建筑的设计。

二、夏热冬冷地区被动式建筑节能设计内容

1、建筑体形设计

夏热冬冷地区的气候特征明显，夏季温度高、冬季温度低，且持续时间长，在贯彻落实被动式建筑节能设计理念时，考虑工程所在位置的环境特性，确定建筑的朝向，从而保证其有良好的透光性以及通风性，从而降低灯光以及空调的使用率，进而达到节能的作用。在设计建筑过程中，可以考虑优化建筑结果，进而提升其整体节能效果。建筑物在总图布局中应注意朝向和风向，向阳及避风的地段可以为建筑日照创造良好的条件。前后错列、斜列、前疏后密等设计方式均是总图布局上经常采用的手法，这样可以让建筑周围处于良好的自然通风状态。

2、积极利用新型节能环保材料

生态建筑节能材料由于具有节约资源、环境污染小以及可重复利用等优点，正成为我国现阶段建筑发展的主要方向。生态建筑节能材料在生产过程中不会污染周边环境，煤炭灰和石灰粉等材料是环保材料的主要组成部分。环保材料具有较多的优点，比如良好的隔音性、抗热能力强以及重量轻等，因此可以在今后建筑施工过程中广泛应用，利于提升建筑节能水平。在墙面设计时，墙面是建筑围护结构的重要组成部分，在对其进行施工时，要选择具有较好保温隔热效益的材料，推荐使用加气混凝土砌块。

3、在建筑设计应考虑建筑周边环境

3.1合理地组织自然通风，减少空调的使用率。

在夏热冬冷地区空调的使用率是最高的，电力资源消耗量较大。所以，要利用被动式建筑设计手法，在立面设计和平面布局时增强自然通风，减少空调的使用。

3.2加强自然采光，减少人工照明的能量消耗。

目前全国的电能消耗一直占据着很高的地位，在夏热冬冷地区尤为显著。所以在没有光污染的前提下，要提高自然采光的利用率，降低人工照明强度。

3.3通过绿化改善室内外的环境。

在夏热冬冷地区人口较多的情况下，特别是在城市区域，空气的质量较差，所以若能够加强建筑立面绿化运用，不仅可以改善环境质量，还可以优化城市面貌。

3.4通风。

为了强化该区域的自然换气，可以将建筑物整体空间设计得宽敞一些，同时，为了更好地导风可以在周围设置一些绿化。在建筑物中，也可以使用天井和中庭来实现通风效果，因此设计换气对策时必须考虑建筑物内的风速。

4、围护结构的节能设计

建筑物围护结构的保温能力，也就是外墙体、门窗及屋顶的保温隔热性能，这些都非常重要。建筑外围护结构传热耗热量占总体80%左右，外墙体保温设计是推动新型墙体材料的改革及发展的源动力，各种新型节能墙体材料不断地被研发及推广应用，考虑到建筑物的设计使用年限一般在50年以上，应尽可能地发展和使用轻质、高强的保温隔热节能新型墙体材料。在建筑外围护结构中，门窗节能设计是另一重要因素，提高门窗的密封性，避免东西向的大窗，控制玻璃的太阳能阻隔特性和导热性，增加门窗的外遮阳性能等措施来实现门窗节能要求。

随着全球气候朝着严酷的方向变化，在夏季炎热、冬季寒冷的地区，有必要消耗大量的电力和能源来运行暖通空调系统，以保持建筑物内的适当温度。这一问题的主要影响因素是住宅建筑墙体保温不足，不断受到外部环境气候温度的影响和干扰，导致建筑室内温度发生显著变化。例如，在炎热的夏天，住宅的室内温度过高，需要在建筑内长时间运行空调、风扇等设备，以降低室内温度。另一个例子是在寒冷的冬天，当住宅的室内温度过低时，需要在建筑物内长时间运行空调、加热器等设备，以提高室内温度。因此，在夏热冬冷地区，住宅建筑节能设计的重点在于优化和提高墙体的隔热性能。

三、提升建筑设计节能建筑设计的对策

1、建筑遮阳设计

有效的建筑遮阳可保证室内温度稳定，对于夏热冬冷地区而言，对窗户进行设计时，考虑到遮阳需求，应将其设计成与遮阳需求相适应的形状，常采用凹形窗，即需要在建筑结构后设置窗户，以有效阻挡外部太阳光。内遮阳构件和外遮阳构件相比，其隔热效率显著低于外遮阳构件，外遮阳构件阻隔太阳辐射率可达70％～85％。当前，常见的固定式外遮阳构件为挑檐，设计人员要根据建筑实际情况对挑檐尺寸、形状、方向等进行控制。对于夏季受到太阳辐射较强的地区，应对窗户进行斜向设置，同时要合理设计挑出结构，并辅助以透明磨砂玻璃，有效减少室外太阳光进入室内的照射量。

2、利用太阳能发电技术

众所周知，我国人口众多，是一个能源紧缺的国家，人口消耗能源的需求比较大，用电缺口也逐渐扩大，因此在建筑节能设计过程中应考虑降低电力资源的使用量。可以在建筑节能设计过程中适当应用太阳能发电技术，不仅可以满足建筑中的用电需求，而且可以利用蓄电池将多余的电能进行储存。此外，太阳能发电所产生的电能还可以用来进行建筑照明，调节室内的温度和加热饮用水等，从而实现建筑节能设计的要求。

3、被动式策略对建筑性能的优化

被动式建筑设计可以优化建筑低能耗的性能，通过技术手段，在绿色建筑立面洞口开设、细部节点等多方面进行优化，达到有效降低建筑采暖、降温、通风等耗能的目的；在夏热冬冷地区，不同的地形采取不同的被动式建筑立面设计方式，都能有效地发挥节能的效果。

结束语：

建筑节能是一项系统工程，它需要在方案、设计、施工、调试、运行、维修等环节，被动式建筑设计可以优化建筑性能，通过技术手段多方面进行优化，达到有效降低建筑采暖、降温、通风等耗能的目的；建筑节能设计是源头，被动式建筑设计应在整个方案规划设计过程中，充分利用当前技术手段合理分析场地环境和自然气候条件，回归建筑结合自然的设计本质，真正的营造出契合当地环境条件、地域气候的节能建筑。

参考文献：

[1]李麟.夏热冬冷地区被动式建筑节能设计[J].建筑实践,2021

[2]李瑞.夏热冬冷地区被动式建筑设计策略应用研究[J].建筑实践,2020

[3]邹宿元 尹俊.被动式建筑节能设计技术策略研究[J].科技新时代,2022

[4]孙忠将.被动式建筑节能设计技术策略研究[J].建筑设计管理,2022