前言：尋找寫作靈感？中文期刊網用心挑選的被動式建筑設計手法分析，希望能為您的閱讀和創作帶來靈感，歡迎大家閱讀并分享。
摘要:
結合工程實例，從理論剖析、規劃設計、單體建筑設計三個方面，分析了被動式建筑的設計手法，運用計算機仿真技術與傳統建筑設計手法相結合的方法，探討了低技節能手法在被動式節能建筑上的運用，旨在為低技節能設計提供參考。
關鍵詞:
被動式節能，建筑設計，圍護結構，氣候條件
0引言
綠色和節能是建筑節能設計的核心內容，而由于主動節能等措施對于設備和技術的高要求，部分綠色建筑也被貼上了“高科技，設備材料昂貴”等一系列的標簽，甚至由于造價昂貴出現“節能不節錢”的局面。而充分利用場地自然環境的被動式建筑設計手法，由于其低技和節省并且高效利用自然環境并與之共存的特點而受到人們的青睞。被動式節能設計是主要依托建筑設計，充分利用場地周圍自然環境來形成自循環系統，通過建筑本身來收集和儲蓄能量，以達到全年以最小的能量輸入來維持舒適的室內條件的節能設計［1］。這一設計理念從源頭上規避了機械電子設備的干預，以合理的建筑設計手法同自然環境的巧妙結合來降低建筑的能耗。
1項目簡介
該項目位于湖北宜昌興山縣，西臨香溪河，東依小山體，地勢東高西低，規劃用地面積20690m2，總建筑面積設計要求3300m2，主要功能包括辦公實驗、接待區域和職工住宅。本案設計方采用低技被動式設計手法和復雜的場地環境相結合來進行項目的創作和研究。
2場地規劃階段的被動式節能體現
建筑設計遵循場地的地理地勢，特別是較為復雜的地勢，是規劃設計的先決條件。場地地勢東高西低，西面臨河，風景優美，視野開闊，在規劃大方向決定了建筑主體南朝向或西朝向的山地建筑的規劃布局。
2．1氣候條件分析
宜昌作為典型的冬冷夏熱地區，夏季炎熱，太陽高度角大，夏至日角為59°宜做遮陽隔熱處理，冬季寒冷，太陽高度角低，大寒日角度為36°，又需要保溫集熱，同時結合宜昌當地季風氣候的風環境特征，在充分利用計算機對氣候條件模擬仿真的基礎上，決定了建筑主要功能房間南偏東20°左右的布局。這樣一方面可以避免出現夏季得熱過高而室內條件炎熱，或者冬季熱量流失而室內溫度過低的局面，另一方面，在充分分析宜昌風環境的過程中，結合場地東面的山體，可以有效的屏蔽冬季寒冷季風對于建筑的侵蝕，同時有效利用夏季南向季風帶給建筑的優越的通風條件，輔助建筑通風散熱。
2．2場地小環境營造
項目在規劃設計階段，遵循自然氣候和場地環境條件的同時也非常注重場地小環境的營造。成功的小環境的營造可以局部改善場地的微氣候環境，從而有利于建筑設計的被動式節能策略。這主要體現在兩個方面:1)流—場地—山體這一系統的形成。在進行風環境分析的過程中，場地在夏季西南風頻率較高而且風速能達到最大強度，而項目西面臨河擁有大片的水域，在建筑主要房間南向布置的情況下，建筑主體向西南方向開口成U形布局，形成圍廊是布局，一方面形成開闊良好的視野布局，另一方面能在炎熱的夏季利用西南有利的風向和河面的蒸發效果，為建筑主體帶來清涼的舒適的環境。2)場地有效輻射量的分析。通過對于場地光合有效情況分析得出，場地太陽輻射能平均值在3．23MJ/(m2•d)及輻射能量分布情況，根據輻射的大小及分布情況不同來合理配備植被，以滿足場地植被對于微氣候的影響，諸如合理的布置喬灌木遮陰擋風等。
3基于計算機精確仿真的單體被動式節能設計
建筑單體被動式設計重點始終離不開建筑的體形系數以及圍護結構的隔熱保溫和集熱處理。體型系數越小，建筑節能效果越好。設計方正規整，在構建較小體型系數的基礎上，著重研究單體建筑的圍護結構隔熱保溫和集熱性能。
3．1立面圍護結構窗墻處理
依據計算機的精確模擬仿真數據與設計手法的相結合，在窗墻處理方面權衡利弊關系，進行了協調的被動式設計處理?；趫龅匾巹澰O計，建筑的主體朝向為西南向，故西南向立面設計西曬處理成為了重要問題。主要體現三個方面:1)在通過對于建筑西面兩片主要的側墻太陽輻射量模擬后，數據分析顯示輻射量較高，故在西側做防曬墻設計。2)西側向采光房間均在滿足日照條件下，采用大面積墻體和若干小窗并排處理，并配以淺色墻體表皮處理以保證其采光和隔熱性能。3)建筑采用U形外廊的形式，較好的緩解了西曬影響。呼吸式幕墻的引用在本案的被動式設計策略上面扮演著重要的角色。建筑單體U形外廊全部設置呼吸式幕墻體系，并在內外玻璃之間的空間通道內局部增設百葉遮陽裝置和配以低反射玻璃，在享受呼吸式幕墻帶來的被動式節能優越條件的同時，可實現全年采光與遮陽隔熱需求的全天候可控狀態。遮陽裝置和配以低反射玻璃，在享受呼吸式幕墻帶來的被動式節能優越條件的同時，可實現全年采光與遮陽隔熱需求的全天候可控狀態。建筑南立面遮陽窗的設計頗具匠心，同時也是建筑被動式設計和自然環境結合的優秀的表現手法之一。在結合場地布局和自然氣候的計算機模擬數據分析之下，南面主要房間遮陽窗上檐向下形成一個37°的傾角，出挑0．6m，并在上檐設置太陽能光電板，在太陽高度角較大的炎熱夏季有效利用太陽能被動式集熱的同時能確保太陽高度角較小的冬季室內有足夠的直射陽光以保證冬天的室內溫度。
3．2屋面被動式集熱與隔熱處理
屋頂被動式集熱與隔熱是被動式建筑設計的重要環節之一，而對于在能源需求日益緊張的今天，太陽能作為清潔能源在普及推廣和運用過程中有過很多卓越的應用表現。結合當地氣候環境，采用太陽能光電系統和局部綠化措施，經過計算機精確的模擬仿真，來設計屋頂的集熱隔熱系統以達到被動式建筑節能設計的目的。項目地處湖北宜昌，屬于夏熱冬冷地區，夏季時間長，太陽年平均輻射總量可達4×109J/m2，太陽能資源豐富。通過對于U形主體建筑的屋面太陽能熱輻射量的模擬數據的分析處理，建筑主體南北屋面每小時太陽輻射能在230W/m2～550W/m2之間，并且分布均勻。在進行屋面設計之初，在遵循建筑設計相關規定的基礎上，最終確定30．7°的屋面傾角以保證獲取最大的輻射效果［2］。架空的坡屋頂下層空間在安置相關設備的同時由于通風效果良好從而起到了很好的屋頂隔熱效果。會議室屋頂由于層高較小，受到一定的遮擋，輻射相對較小，同時考慮到建筑設計美觀和炫光等因素，采用集中式屋面綠化來處理隔熱效果。
4結語
建筑的本質實質上是人們對于大自然的改造工程。其充分有效的利用大自然的環境，趨利避害以達到人們舒適性的需求。在使用各種高技術設備來武裝建筑以達到節能和舒適的目的同時，應該理性回歸建筑設計與自然環境的結合，呼吁被動式的建筑節能策略發展，發揮出其低技、低價、低碳的設計優勢。被動式建筑設計應在整個方案規劃設計過程中，充分利用當前技術手段合理分析場地環境和自然氣候條件，回歸建筑結合自然的設計本質，真正的營造出契合當地環境條件、地域氣候的節能建筑。
作者：嚴凱強 單位：三峽大學土木與建筑學院
參考文獻:
［2］范波，李運江，王安琪．基于太陽輻射量最大化的坡屋頂坡度設計優化［J］．三峽大學學報(自然科學版)，2013，35(2):74-76．