各气候区被动建筑节能技术适用性浅析

各气候区被动建筑节能技术适用性浅析

摘要:被动建筑节能技术,是通过对气候环境的分析,设置出合理的建筑形式,以此来满足节能的需求。由于我国国土面积比较大,跨越了不同的气候带,因此不同地区的建筑节能技术也不一样,本文将探讨不同地区的被动节能技术。

关键词:建筑节能;适用性;被动技术

引言

随着人类社会的不断发展,越来越多的能源被使用,导致能源紧张。因此,在建筑施工的过程中,采用被动节能技术来进行保暖遮阳,就避免了空调等电气设备的使用,在一定程度上实现了可持续发展的战略目标。

1被动建筑节能设计的内容

被动式建筑技术是指利用各种非机械手段来达到室内的供暖与降温的需求,这种技术一般包括太阳能、自然通风等,减少对机械设备的使用以节省能源[1]。在进行建筑设计的时候,坚持以人为本的理念,保证室内的环境是最适宜人居住的,而被动式建筑技术相比传统的建筑技术相比更让人感到舒适。其设计的目的就是通过对自然环境的深度利用,达到节能减排的目的。

1.1太阳能取暖技术的适用性

太阳能是最直接的可以循环利用的可再生能源,因此大力推广太阳能的使用就显得尤为重要。对太阳能的使用方式主要包括:直接利用、集热蓄热、阳光房等。其中使用最广的就是对太阳能的直接利用,一般是通过在墙壁设计大面积的窗户,来保证阳光能照射到屋内,达到取暖的目的。在对太阳能使用的过程中,如果阳光比较强烈,造成室内温度较高,可以采取在建筑设置遮阳网或者在窗户上安装遮阳窗帘等措施,以此来对太阳能的使用进行控制。对于各种不同的气候来说,由于地域的不同,在不同时节接受的阳光照射时间也不同。在夏季的时候,由于太阳对地面的直射,使室内空气比较炎热,造成其温度的升高,因此,在夏季不会使用太阳能取暖技术。如果在冬季,可以受到阳光长时间的照射,那么此地区就可以利用被动式太阳能取暖技术。相反某些地区在冬季比较湿冷,接受的阳光照射比较少,那么此地区就只能采取主动式采暖技术。我国不同地区的太阳辐射情况如图1所示。

1.2围护结构的优化设计

在被动式建筑节能技术中,围护结构是一项主要的建筑技术,其能够保证建筑的气密性以及保温隔热的需求。目前,由于被动建筑节能技术在国外的应用比较广泛,而且国外技术相对来说比较先进,其一般围护结构的建材都是使用超保温材料,比如XPS挤塑聚苯板等[2]。在严寒及寒冷地区,由于冬季温度比较低,就需要建筑有较高的保温性能。所以在这些地区,被动建筑节能技术就得到广泛使用,通过围护结构来使建筑的气密性得到提高,减少热量的流失,从而控制室内温度。再与太阳能技术相结合,保证室内的环境能够给予人们舒适的感觉。而在夏热冬冷以及夏热冬暖地区,冬天虽然时间相对较短,但也需要围护结构来保证室内的隔热供暖,在这些地区,只有当天气特别寒冷的时候,才使用主动供暖技术来提高室内温度。

1.3自然通风技术适用性

空气的流通是由于气压的不同而造成的,那么在建筑中,由于室内外气压的差值,使室内外的空气可以进行流通交换,从而达到自然通风的目的,就可以在不用通过机械设备的情况下使室内的空气质量得到提高。一般在被动式建筑中,自然通风有穿堂风、单侧通风等常见的方式。这样就可以减少对不可再生能源的使用,通过自然空气来使室内的空气质量达标,保证了人们的生活品质。根据不同的气候条件,对自然通风技术也有着不同的适用性。对自然通风技术应用较多的就是夏热冬冷地区以及夏热冬暖地区,而严寒及寒冷地区使用较少。在这些地区,夏季比较长,所以对于降温的需求比较大,长时间的使用空调等设备进行制冷不符合节能的要求,而自然通风就可以很好地对室内进行降温,也可以保证减少不可再生能源的使用。

1.4蒸发冷却技术适应性分析

随着科技的不断发展,可以冷却的方式有很多,但使用最多的还是蒸发冷却。在被动建筑技术中蒸发冷却技术比较环保、节能,使用几乎是零成本,所以应用较为广泛。蒸发冷却还可以分为直接蒸发和间接蒸发两种方式,其中直接蒸发冷却是通过对空气中水分的蒸发来达到降温的目的,其原理就是利用了水从液态到气态的蒸发吸热。直接蒸发不仅能降温,还可以增加室内的湿度,防止干燥,但这种方式还是有地域性限制的[3]。

2夏热冬暖地区建筑节能技术的使用

在夏热冬暖地区选择深圳市作为研究对象,由于该地区冬天比较暖和,因此在冬季的11月到次年的3月之间,就可以采用被动式的建筑技术来保证室内的供暖。当天气特别寒冷的时候,被动建筑技术已经达不到供暖的要求了,就得采用主动供暖设备来进行供暖。此地区的被动建筑技术设计,一般都是将墙体进行包裹来达到蓄热供暖的目的。在4~5月、10~11月,对建筑进行自然通风,就可以达到屋内凉爽的效果。但是在夏季的6~9月,被动建筑技术就无法发挥作用,就需要依靠制冷设备来控制室内的温度。

3夏热冬冷地区建筑节能技术的使用

在夏热冬冷地区可以选择杭州市进行分析,由于此地区在冬季缺乏大量的阳光,所以相对比较湿冷,因此,在冬天的11月到次年的3月,其供暖主要靠主动供暖设备,在夏季的时候,采用主动制冷设备来达到降温的目的。在当年的5~9月,就可以使用被动式建筑节能技术,通过对建筑物的围护,达到控制室内温度的目的。在4~10月,一般都是让其进行自然通风,来保证室内空气的交换,而且在5~9月,通过间接的蒸发与冷却,使屋内的温度跟湿度都保持在一定的范围。由于此地区冬季比较阴冷,有时候还可能会下雨,所以无法使用太阳能进行供暖。在进行建筑物的被动节能设计的时候,要到达对建筑物进行降温的目的,可以采用多功能节能进户门,使用隔热保温建材等。另外,还可以进行植被的种植,也能达到隔热保温的目的。如果建筑的周围存在一些植被,还可以对其进行加强处理,保证夏季的凉爽[4]。这些被动的建筑节能技术,不仅可以利用自然环境达到隔热保温的目的,还减少了对不可再生能源的过度使用。但是,根据该地区的气候特点,使用被动式技术的时间比较短,所以相关人员要进行加强研究,以保证被动式技术能够得到更长时间的应用。

4严寒及寒冷地区被动建筑节能技术的使用

在严寒及寒冷地区以天津市为例,根据其实际的气候条件,在冬季的时候,其建筑物室内取暖主要依靠主动供暖设备;夏季高温时节,就得使用主动制冷设备来达到降温的目的。所以,在冬季与夏季的大部分时间,都是不能使用被动建筑节能技术的,只有在春季与秋季的部分时间内,可以通过使用一些被动建筑技术来保证室内环境的舒适度,同时也达到节能减排的目的。每年的4~10月,该地区就可以使用太阳能,实现被动式的供暖需求。5~6月、8~10月就可以在建筑物的周围进行相应的包裹,增强建筑物的蓄热能力,以此来保证被动式的供暖。在其余时间,其室内的空气流通可以靠自然通风来实现,保证室内环境的高质量。在7月的部分时段内,通过对室内的自然冷却,来蒸发室内的水蒸气,使室内的温度和湿度达到让人体舒适的程度。在对建筑物进行围护工作时,对建筑物的遮阳、植被的种植等技术也应该重视,这些被动技术不仅能够满足人们的保暖以及制冷的需求,还可以达到节能减排的目的。当夏天的时候,由于太阳光照比较强烈,阳光可以透过窗户进入屋内从而造成室内温度的升高,这时候要想对屋内进行降温,就得使用空调等主动制冷设备,还可以配合遮阳网等进行降温,减少能源的使用。一般可以在屋顶种植一层绿色植物,通过对阳光的遮挡来避免对建筑物的直射。在城市建设的时候,增加绿化覆盖率,尽量降低城市热岛效应的影响。在这些地区的夏季,阳光在东西方向比较强烈,所以要对建筑物的进行被动节能技术的使用,并且种一些类似爬山虎之类的绿色植物,保护外墙不受阳光的直射,实现隔热降温的效果,还可以在冬天进行保温,减少热气的外散。另外,在这些地区,还有一些其他的被动建筑节能技术可以使用,例如进行自然通风、回收新风热、土壤源热泵冷热源技术等。

5结语

综上所述,虽然不同气候区的特点不同,但是在被动式建筑节能技术的使用上还是有着相似性的。一般都是通过设置墙体围护、植被种植、自然蒸发、使用太阳能等方式来达到节能减排的目的,同时也解决了室内的降温保暖需求。

参考文献

[1]沈敏奇.论被动式建筑节能技术的绿色设计运用[J].低碳世界,2014,(11x):257-258.

[2]周烨恒,常荣杰.低技术化的节能建筑设计——被动式节能的应用[J].福建建筑,2009,(1):10-11.

[3]许锦峰,黄欣鹏,吴志敏.被动式节能建筑围护结构的技术特征[J].南京工业大学学报(自科版),2011,33(5):60-63.

[4]周辉,董宏.瑞典被动式建筑节能技术措施及启示[J].建设科技,2013,(9):37-40.

作者:尚萍 单位:鄂尔多斯市东胜区城市建设局