学校建筑被动式节能设计探析

1被动式节能建筑

1.1内涵。从建筑过程中所使用的机械设备干预上来说，被动式节能建筑与主动式节能建筑所采取的措施会存在一定的差异，具体就是指在具体设计的时候从整个建筑出发，通过对其实施有效的规划设计、合理选择色彩以及结构形式等内容，加大对建筑周边自然资源的利用，从而给居住人员提供良好环境的一种建筑形式。1.2特点。首先，这种类型的建筑在一定的外界条件下，是将建筑以一种动态因素的眼光去看待的，设计人员在具体设计的时候应该要重点考虑建筑与所处地生态环境的结合是否合理。如在东北哈尔滨的某小学校舍建设中能耗极高，建设过程中所采用的建筑多为平顶式，与该校周围的建筑类型格格不入，根据这一情况校方将绿色建筑理念作为基本的要求，以此为背景出发，并结合当地的气候情况进行改造。通过改造后的校舍保温效果良好，同时外观得到了改善，使建筑特色与周围相互统一。其次，该类建筑的主要目标就是实现零能耗甚至是负能耗，所以设计人员在应用被动式技能技术的时候都希望能够降低周边环境对建筑本身的影响，甚至能够在很大程度上利用这些环境来补充自身建筑的能耗。最后，在建材与能耗都使用的大多为可再生资源，不仅是对于可持续发展的延续，还能够达到开源节流的目的，减少了浪费。比如，山东地区某小学在建设的时候就应用了秸秆、草砖以及黄土等实施外墙和围堵的建设，除了降低了工程成本，还减少了对环境的污染，同时还具有极大的保温效果。

2优势

2.1缓解能源危机。伴随着城市化进程的不断加快，我国建筑行业发展迅速，在具体建设过程中往往就需要消耗掉大量的水泥、混凝土以及砖块等等，不仅如此，当建筑在投入使用之后其中的空调、暖气以及各种电器运转都需要消耗大量的能源。当下建筑能源消耗量已经超过了总体社会能耗的三分之一，这一趋势每年都还在呈现不断上升的趋势，由此便会增加经济负担，严重影响可持续发展战略的进一步实施。当被动式节能出现之后，改变了原先建筑的设计模式，并依照当地实际情况，结合气候情况，充分利用各项清洁性能源，从而减少化石能源的应用，促进零消耗的进一步实现。这一节能技术是实现可持续发展最主要的途径之一，同时也是未来整个建筑行业发展的重要趋势。2.2提升环境效益。被动式建筑在通过合理科学的设计之下，能够妥善应用环保材料，以建筑周边的自然环境为基础，合理利用外界优势，以此来改善建筑中的采光、温度、湿度以及空气流通等微环境，进而提升居住舒适度，有效提升使用感受，提升建筑性能，同时对于使用者的身心健康也有帮助。此外，这样的建筑形式还能够减少对于化石能源的应用，进而减少有害气体的排放，保护环境，实现建筑的低碳化发展。

3设计策略

3.1学校选址与布局的合理性。建筑物与周围环境的协调统一也是一个应当重点关注的情况，由于一般建筑的风环境会对室内的温度和空气质量、居住舒适度等造成影响，同时还可节能减耗息息相关。一般情况下在该类地区其学校的西北方向最好有天然的山坡或者是树林等抵御寒风，东南方向最好有人工水体或者是天然的水体，这样不仅能够保证空气的湿润度，还可以防止学校出现气温骤降的情况。接下来就需要确定好办公楼、教学楼以及住宿楼等建筑，使这些功能建筑之间保持适当的距离，都可以获得太阳辐射，进而增强室内温度。不仅如此，还要确定好建筑的朝向，在寒冷地区其建筑的最佳方向就是正南东西偏向十度的范围之内，这样便能够获得足够的光照，另外还需要将其选择平坦，没有遮挡物的地面上。最后，还需要在教学楼的两边开设高窗，实现空气流通。3.2科学设计建筑形态，实现功能布局的合理性首先，一般在寒冷地区，其校舍的体形系数应该要尽可能地减少，且密集，从而才能够将热量集中供应，减少热量消减，保证室内的温度控制爱一定范围内；其次，其中较为重要的一个环节就是窗户的位置以及面积都需要加强控制，因为气候影响，寒冷地区的冷空气主要来自于东北及西北方向，所以对于窗户的设计还应注重其朝向问题，要尽量要将开在南面的窗户面积增大；最后，在屋顶方面应该要注重形态的规整性，减少北面屋顶的面积，使校舍可以获得更多的太阳照射。3.3合理设计围护结构。（1）墙体,墙体是隔绝室内室外的主要部分，因此，在设计墙体的时候应该要注重其保温性与保密性。从选材开始，要求建设材料必须具有一定的保温性能，比如可以使用酚醛、金属夹芯板以及聚碳酸扥的更。对于校舍自身的缝隙，还应该要加强对特殊位置的处理，防止出现热桥情况。（2）屋顶,在应用被动式节能设计的时候，就需要将周围的自然资源充分利用起来。其中在屋顶设计上，需要注重基本的保温性能，并将屋顶承重以及内部结露等问题考虑进去。就拿蓄水式的屋顶来说，就应该要加强对刚性混凝土的防水处理，这样不但可以减少因为外界温度的变化引发的防水层收缩，还可以起到一定降温效果，降低室内空调能耗。（3）幕墙,校舍建设中幕墙是非常关键的一部分，同时也是散失热量最多的一部分。在给其应用被动式节能技术的时候，需要重点控制好热传系数与遮阳系数，尽可能应用多层幕墙控制热量的散失。（4）门窗,门窗是室内外之间实施热量交换最重要的部位，倘若其应用的设计方案缺乏合理性或者整体保温性比较差，那么就会导致室内的热源流散出去，从而造成热量损耗。在该类地区进行门窗设计的时候可以将在被动式节能技术下研发出来的用窗标准产品应用进去，进而满足基本的保温性能。（5）热桥,寒冷地区学校建筑热桥设计中需要注意的是，使用该节能技术的时候要遵循关注避开性原则，也就是要避开维护结构；另外还需要注意击穿原则，必须要破坏围护结构的时候，也要保证其结构上面的热穿透阻力值控制在最大范围内；最后，要重点关注几何原则以及连接规则，确保整个保温层在整个建筑部件连接处不存在间隙，是一个平面相接的状态。

自从被动式的建筑理念被提出来之后，有关它的所有研究基本上都是停留在住宅建筑方面，有关公共建筑的应用还是少之又少。这一建筑形式要比传统的节能技术更能满足生态需求与师生需求，所以这就不仅需要在寒冷地区的学校推广开来，还要在全国范围内加强推广，并通过相关的优惠政策与措施加强激励和约束，进而促进该类建筑的进一步发展。

参考文献

[1]陈茹,刘佳鑫,杜莹.严寒地区被动式节能建筑工程设计初探[J].门窗,2016(9):38-38.

[2]杨晓青,王春梅.寒冷地区被动式建筑的设计与应用[J].中外企业家,2014(9):197-197.

[3]江泽银.浅谈严寒和寒冷地区建筑节能设计[J].能源与节能,2015(5):81-82.

[4]兰昆,张泽滈.严寒地区学校建筑的被动式节能设计策略[J].建筑与文化,2016(7):120-121.

作者:张博 单位:天津市建筑设计院