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摘要:被動建筑節能技術,是通過對氣候環境的分析,設置出合理的建筑形式,以此來滿足節能的需求。由于我國國土面積比較大,跨越了不同的氣候帶,因此不同地區的建筑節能技術也不一樣,本文將探討不同地區的被動節能技術。
關鍵詞:建筑節能;適用性;被動技術
引言
隨著人類社會的不斷發展,越來越多的能源被使用,導致能源緊張。因此,在建筑施工的過程中,采用被動節能技術來進行保暖遮陽,就避免了空調等電氣設備的使用,在一定程度上實現了可持續發展的戰略目標。
1被動建筑節能設計的內容
被動式建筑技術是指利用各種非機械手段來達到室內的供暖與降溫的需求,這種技術一般包括太陽能、自然通風等,減少對機械設備的使用以節省能源[1]。在進行建筑設計的時候,堅持以人為本的理念,保證室內的環境是最適宜人居住的,而被動式建筑技術相比傳統的建筑技術相比更讓人感到舒適。其設計的目的就是通過對自然環境的深度利用,達到節能減排的目的。
1.1太陽能取暖技術的適用性
太陽能是最直接的可以循環利用的可再生能源,因此大力推廣太陽能的使用就顯得尤為重要。對太陽能的使用方式主要包括:直接利用、集熱蓄熱、陽光房等。其中使用最廣的就是對太陽能的直接利用,一般是通過在墻壁設計大面積的窗戶,來保證陽光能照射到屋內,達到取暖的目的。在對太陽能使用的過程中,如果陽光比較強烈,造成室內溫度較高,可以采取在建筑外圍設置遮陽網或者在窗戶上安裝遮陽窗簾等措施,以此來對太陽能的使用進行控制。對于各種不同的氣候來說,由于地域的不同,在不同時節接受的陽光照射時間也不同。在夏季的時候,由于太陽對地面的直射,使室內空氣比較炎熱,造成其溫度的升高,因此,在夏季不會使用太陽能取暖技術。如果在冬季,可以受到陽光長時間的照射,那么此地區就可以利用被動式太陽能取暖技術。相反某些地區在冬季比較濕冷,接受的陽光照射比較少,那么此地區就只能采取主動式采暖技術。我國不同地區的太陽輻射情況如圖1所示。
1.2圍護結構的優化設計
在被動式建筑節能技術中,圍護結構是一項主要的建筑技術,其能夠保證建筑的氣密性以及保溫隔熱的需求。目前,由于被動建筑節能技術在國外的應用比較廣泛,而且國外技術相對來說比較先進,其一般圍護結構的建材都是使用超保溫材料,比如XPS擠塑聚苯板等[2]。在嚴寒及寒冷地區,由于冬季溫度比較低,就需要建筑有較高的保溫性能。所以在這些地區,被動建筑節能技術就得到廣泛使用,通過圍護結構來使建筑的氣密性得到提高,減少熱量的流失,從而控制室內溫度。再與太陽能技術相結合,保證室內的環境能夠給予人們舒適的感覺。而在夏熱冬冷以及夏熱冬暖地區,冬天雖然時間相對較短,但也需要圍護結構來保證室內的隔熱供暖,在這些地區,只有當天氣特別寒冷的時候,才使用主動供暖技術來提高室內溫度。
1.3自然通風技術適用性
空氣的流通是由于氣壓的不同而造成的,那么在建筑中,由于室內外氣壓的差值,使室內外的空氣可以進行流通交換,從而達到自然通風的目的,就可以在不用通過機械設備的情況下使室內的空氣質量得到提高。一般在被動式建筑中,自然通風有穿堂風、單側通風等常見的方式。這樣就可以減少對不可再生能源的使用,通過自然空氣來使室內的空氣質量達標,保證了人們的生活品質。根據不同的氣候條件,對自然通風技術也有著不同的適用性。對自然通風技術應用較多的就是夏熱冬冷地區以及夏熱冬暖地區,而嚴寒及寒冷地區使用較少。在這些地區,夏季比較長,所以對于降溫的需求比較大,長時間的使用空調等設備進行制冷不符合節能的要求,而自然通風就可以很好地對室內進行降溫,也可以保證減少不可再生能源的使用。
1.4蒸發冷卻技術適應性分析
隨著科技的不斷發展,可以冷卻的方式有很多,但使用最多的還是蒸發冷卻。在被動建筑技術中蒸發冷卻技術比較環保、節能,使用幾乎是零成本,所以應用較為廣泛。蒸發冷卻還可以分為直接蒸發和間接蒸發兩種方式,其中直接蒸發冷卻是通過對空氣中水分的蒸發來達到降溫的目的,其原理就是利用了水從液態到氣態的蒸發吸熱。直接蒸發不僅能降溫,還可以增加室內的濕度,防止干燥,但這種方式還是有地域性限制的[3]。
2夏熱冬暖地區建筑節能技術的使用
在夏熱冬暖地區選擇深圳市作為研究對象,由于該地區冬天比較暖和,因此在冬季的11月到次年的3月之間,就可以采用被動式的建筑技術來保證室內的供暖。當天氣特別寒冷的時候,被動建筑技術已經達不到供暖的要求了,就得采用主動供暖設備來進行供暖。此地區的被動建筑技術設計,一般都是將墻體進行包裹來達到蓄熱供暖的目的。在4~5月、10~11月,對建筑進行自然通風,就可以達到屋內涼爽的效果。但是在夏季的6~9月,被動建筑技術就無法發揮作用,就需要依靠制冷設備來控制室內的溫度。
3夏熱冬冷地區建筑節能技術的使用
在夏熱冬冷地區可以選擇杭州市進行分析,由于此地區在冬季缺乏大量的陽光,所以相對比較濕冷,因此,在冬天的11月到次年的3月,其供暖主要靠主動供暖設備,在夏季的時候,采用主動制冷設備來達到降溫的目的。在當年的5~9月,就可以使用被動式建筑節能技術,通過對建筑物的圍護,達到控制室內溫度的目的。在4~10月,一般都是讓其進行自然通風,來保證室內空氣的交換,而且在5~9月,通過間接的蒸發與冷卻,使屋內的溫度跟濕度都保持在一定的范圍。由于此地區冬季比較陰冷,有時候還可能會下雨,所以無法使用太陽能進行供暖。在進行建筑物的被動節能設計的時候,要到達對建筑物進行降溫的目的,可以采用多功能節能進戶門,使用隔熱保溫建材等。另外,還可以進行植被的種植,也能達到隔熱保溫的目的。如果建筑的周圍存在一些植被,還可以對其進行加強處理,保證夏季的涼爽[4]。這些被動的建筑節能技術,不僅可以利用自然環境達到隔熱保溫的目的,還減少了對不可再生能源的過度使用。但是,根據該地區的氣候特點,使用被動式技術的時間比較短,所以相關人員要進行加強研究,以保證被動式技術能夠得到更長時間的應用。
4嚴寒及寒冷地區被動建筑節能技術的使用
在嚴寒及寒冷地區以天津市為例,根據其實際的氣候條件,在冬季的時候,其建筑物室內取暖主要依靠主動供暖設備;夏季高溫時節,就得使用主動制冷設備來達到降溫的目的。所以,在冬季與夏季的大部分時間,都是不能使用被動建筑節能技術的,只有在春季與秋季的部分時間內,可以通過使用一些被動建筑技術來保證室內環境的舒適度,同時也達到節能減排的目的。每年的4~10月,該地區就可以使用太陽能,實現被動式的供暖需求。5~6月、8~10月就可以在建筑物的周圍進行相應的包裹,增強建筑物的蓄熱能力,以此來保證被動式的供暖。在其余時間,其室內的空氣流通可以靠自然通風來實現,保證室內環境的高質量。在7月的部分時段內,通過對室內的自然冷卻,來蒸發室內的水蒸氣,使室內的溫度和濕度達到讓人體舒適的程度。在對建筑物進行圍護工作時,對建筑物的遮陽、植被的種植等技術也應該重視,這些被動技術不僅能夠滿足人們的保暖以及制冷的需求,還可以達到節能減排的目的。當夏天的時候,由于太陽光照比較強烈,陽光可以透過窗戶進入屋內從而造成室內溫度的升高,這時候要想對屋內進行降溫,就得使用空調等主動制冷設備,還可以配合遮陽網等進行降溫,減少能源的使用。一般可以在屋頂種植一層綠色植物,通過對陽光的遮擋來避免對建筑物的直射。在城市建設的時候,增加綠化覆蓋率,盡量降低城市熱島效應的影響。在這些地區的夏季,陽光在東西方向比較強烈,所以要對建筑物的外圍進行被動節能技術的使用,并且種一些類似爬山虎之類的綠色植物,保護外墻不受陽光的直射,實現隔熱降溫的效果,還可以在冬天進行保溫,減少熱氣的外散。另外,在這些地區,還有一些其他的被動建筑節能技術可以使用,例如進行自然通風、回收新風熱、土壤源熱泵冷熱源技術等。
5結語
綜上所述,雖然不同氣候區的特點不同,但是在被動式建筑節能技術的使用上還是有著相似性的。一般都是通過設置墻體圍護、植被種植、自然蒸發、使用太陽能等方式來達到節能減排的目的,同時也解決了室內的降溫保暖需求。
參考文獻
[1]沈敏奇.論被動式建筑節能技術的綠色設計運用[J].低碳世界,2014,(11x):257-258.
[2]周燁恒,常榮杰.低技術化的節能建筑設計——被動式節能的應用[J].福建建筑,2009,(1):10-11.
[3]許錦峰,黃欣鵬,吳志敏.被動式節能建筑圍護結構的技術特征[J].南京工業大學學報(自科版),2011,33(5):60-63.
[4]周輝,董宏.瑞典被動式建筑節能技術措施及啟示[J].建設科技,2013,(9):37-40.
作者:尚萍 單位:鄂爾多斯市東勝區城市建設局