學校建筑被動式節能設計探析

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1被動式節能建筑

1.1內涵。從建筑過程中所使用的機械設備干預上來說，被動式節能建筑與主動式節能建筑所采取的措施會存在一定的差異，具體就是指在具體設計的時候從整個建筑出發，通過對其實施有效的規劃設計、合理選擇色彩以及結構形式等內容，加大對建筑周邊自然資源的利用，從而給居住人員提供良好環境的一種建筑形式。1.2特點。首先，這種類型的建筑在一定的外界條件下，是將建筑以一種動態因素的眼光去看待的，設計人員在具體設計的時候應該要重點考慮建筑與所處地生態環境的結合是否合理。如在東北哈爾濱的某小學校舍建設中能耗極高，建設過程中所采用的建筑多為平頂式，與該校周圍的建筑類型格格不入，根據這一情況校方將綠色建筑理念作為基本的要求，以此為背景出發，并結合當地的氣候情況進行改造。通過改造后的校舍保溫效果良好，同時外觀得到了改善，使建筑特色與周圍相互統一。其次，該類建筑的主要目標就是實現零能耗甚至是負能耗，所以設計人員在應用被動式技能技術的時候都希望能夠降低周邊環境對建筑本身的影響，甚至能夠在很大程度上利用這些環境來補充自身建筑的能耗。最后，在建材與能耗都使用的大多為可再生資源，不僅是對于可持續發展的延續，還能夠達到開源節流的目的，減少了浪費。比如，山東地區某小學在建設的時候就應用了秸稈、草磚以及黃土等實施外墻和圍堵的建設，除了降低了工程成本，還減少了對環境的污染，同時還具有極大的保溫效果。

2優勢

2.1緩解能源危機。伴隨著城市化進程的不斷加快，我國建筑行業發展迅速，在具體建設過程中往往就需要消耗掉大量的水泥、混凝土以及磚塊等等，不僅如此，當建筑在投入使用之后其中的空調、暖氣以及各種電器運轉都需要消耗大量的能源。當下建筑能源消耗量已經超過了總體社會能耗的三分之一，這一趨勢每年都還在呈現不斷上升的趨勢，由此便會增加經濟負擔，嚴重影響可持續發展戰略的進一步實施。當被動式節能出現之后，改變了原先建筑的設計模式，并依照當地實際情況，結合氣候情況，充分利用各項清潔性能源，從而減少化石能源的應用，促進零消耗的進一步實現。這一節能技術是實現可持續發展最主要的途徑之一，同時也是未來整個建筑行業發展的重要趨勢。2.2提升環境效益。被動式建筑在通過合理科學的設計之下，能夠妥善應用環保材料，以建筑周邊的自然環境為基礎，合理利用外界優勢，以此來改善建筑中的采光、溫度、濕度以及空氣流通等微環境，進而提升居住舒適度，有效提升使用感受，提升建筑性能，同時對于使用者的身心健康也有幫助。此外，這樣的建筑形式還能夠減少對于化石能源的應用，進而減少有害氣體的排放，保護環境，實現建筑的低碳化發展。

3設計策略

3.1學校選址與布局的合理性。建筑物與周圍環境的協調統一也是一個應當重點關注的情況，由于一般建筑的風環境會對室內的溫度和空氣質量、居住舒適度等造成影響，同時還可節能減耗息息相關。一般情況下在該類地區其學校的西北方向最好有天然的山坡或者是樹林等抵御寒風，東南方向最好有人工水體或者是天然的水體，這樣不僅能夠保證空氣的濕潤度，還可以防止學校出現氣溫驟降的情況。接下來就需要確定好辦公樓、教學樓以及住宿樓等建筑，使這些功能建筑之間保持適當的距離，都可以獲得太陽輻射，進而增強室內溫度。不僅如此，還要確定好建筑的朝向，在寒冷地區其建筑的最佳方向就是正南東西偏向十度的范圍之內，這樣便能夠獲得足夠的光照，另外還需要將其選擇平坦，沒有遮擋物的地面上。最后，還需要在教學樓的兩邊開設高窗，實現空氣流通。3.2科學設計建筑形態，實現功能布局的合理性首先，一般在寒冷地區，其校舍的體形系數應該要盡可能地減少，且密集，從而才能夠將熱量集中供應，減少熱量消減，保證室內的溫度控制愛一定范圍內；其次，其中較為重要的一個環節就是窗戶的位置以及面積都需要加強控制，因為氣候影響，寒冷地區的冷空氣主要來自于東北及西北方向，所以對于窗戶的設計還應注重其朝向問題，要盡量要將開在南面的窗戶面積增大；最后，在屋頂方面應該要注重形態的規整性，減少北面屋頂的面積，使校舍可以獲得更多的太陽照射。3.3合理設計圍護結構。（1）墻體,墻體是隔絕室內室外的主要部分，因此，在設計墻體的時候應該要注重其保溫性與保密性。從選材開始，要求建設材料必須具有一定的保溫性能，比如可以使用酚醛、金屬夾芯板以及聚碳酸扥的更。對于校舍自身的縫隙，還應該要加強對特殊位置的處理，防止出現熱橋情況。（2）屋頂,在應用被動式節能設計的時候，就需要將周圍的自然資源充分利用起來。其中在屋頂設計上，需要注重基本的保溫性能，并將屋頂承重以及內部結露等問題考慮進去。就拿蓄水式的屋頂來說，就應該要加強對剛性混凝土的防水處理，這樣不但可以減少因為外界溫度的變化引發的防水層收縮，還可以起到一定降溫效果，降低室內空調能耗。（3）幕墻,校舍建設中幕墻是非常關鍵的一部分，同時也是散失熱量最多的一部分。在給其應用被動式節能技術的時候，需要重點控制好熱傳系數與遮陽系數，盡可能應用多層幕墻控制熱量的散失。（4）門窗,門窗是室內外之間實施熱量交換最重要的部位，倘若其應用的設計方案缺乏合理性或者整體保溫性比較差，那么就會導致室內的熱源流散出去，從而造成熱量損耗。在該類地區進行門窗設計的時候可以將在被動式節能技術下研發出來的用窗標準產品應用進去，進而滿足基本的保溫性能。（5）熱橋,寒冷地區學校建筑熱橋設計中需要注意的是，使用該節能技術的時候要遵循關注避開性原則，也就是要避開維護結構；另外還需要注意擊穿原則，必須要破壞圍護結構的時候，也要保證其結構上面的熱穿透阻力值控制在最大范圍內；最后，要重點關注幾何原則以及連接規則，確保整個保溫層在整個建筑部件連接處不存在間隙，是一個平面相接的狀態。

自從被動式的建筑理念被提出來之后，有關它的所有研究基本上都是停留在住宅建筑方面，有關公共建筑的應用還是少之又少。這一建筑形式要比傳統的節能技術更能滿足生態需求與師生需求，所以這就不僅需要在寒冷地區的學校推廣開來，還要在全國范圍內加強推廣，并通過相關的優惠政策與措施加強激勵和約束，進而促進該類建筑的進一步發展。

參考文獻

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[4]蘭昆,張澤滈.嚴寒地區學校建筑的被動式節能設計策略[J].建筑與文化,2016(7):120-121.

作者:張博 單位:天津市建筑設計院