被动式超低能耗建筑设计基础与应用.pdfVIP

2015 年 第 60 卷 第 18 期： 1698 ~ 1710 《中国科学》杂志社 专题: 可持续建筑环境 论 文 SCIENCE CHINA PRESS 被动式超低能耗建筑设计基础与应用 * 杨柳 , 杨晶晶, 宋冰, 朱新荣 西安建筑科技大学建筑学院, 西安 710055 * 联系人, E-mail: yangliu@ 2015-01-16 收稿, 2015-02-12 接受, 2015-04-20 网络版发表 国家杰出青年科学基金、国家自然科学基金委员会创新研究群体科学基金和国家“十二五”科技支撑计划课题 (2014BAJ01B01)资助 摘要 人居环境的可持续发展需要同时解决建筑环境质量、建筑节能减排以及地域文化传承 关键词 问题, 运用被动式建筑设计技术创建适宜于地域气候与资源环境的超低能耗建筑是实现人居 人居环境 环境可持续发展的根本途径. 本文从被动式设计原理出发, 提炼了实现超低能耗建筑设计的 被动式设计 关键技术问题, 并综合运用建筑学、建筑气候学和建筑环境工学等交叉学科基本理论, 通过理 超低能耗建筑 建筑节能 论分析、实验测试、方案设计与工程示范, 系统建立了室内人体热舒适需求规律和室外典型气 中国西部 候的精细化表征方法, 提出了低能耗建筑设计的气候分析技术与气候分区方法, 被动式太阳 可持续发展 能采暖与蓄热通风降温技术的热工设计计算方法, 形成了被动式超低能耗建筑设计理论体系, 并在西部地区得到推广和应用, 为地域建筑的可持续发展提供了理论支撑和解决途径. 人居环境的可持续发展, 既要在快速的城镇化 能等自然能源, 实现能源的节约. 此方法被学界称之 进程中不断提高建筑环境质量, 也要节约建筑能耗 为“被动式低(超低)能耗建筑设计”. 和减少污染物排放, 还要继承和发扬传统地域建筑 被动式低能耗建筑设计理论与方法是研究运用 文明. 然而, 建立在工业文明基础之上的现代建筑体 建筑设计的而非人工环境控制(主动式) 的方法与技 系, 在满足人们对建筑空间和环境需求的同时, 则须 术创建室内热舒适, 同时也是研究建筑与室外气候、 付出高能耗、高污染以及湮灭传统地域建筑文明的 室内微气候相互作用的科学. 现代建筑室内热环境 代价. 设计遵循稳态热平衡理论, 完全依赖采暖、通风、空 我国虽然地域广袤, 但人口众多. 在此基数之上 调等主动式环境控制技术来维持和调节室内热环境 的能源与资源极其短缺, 生态环境脆弱, 经济发展落 在相对稳定、均匀的舒适状态, 室内微气候与室外自 后. 在快速的城镇化进程中, 简单地继承传统的建造 然气候完全隔离, 既耗能又不健康. 由于人体需求的 方式, 或者单一运用现有的城市建筑设计规范及方 热舒适处于常温状态, 通常为18~26℃, 多数地区室 法, 均不能有效解决建筑环境质量、建筑节能减排和 外气候在大部分时间具备这种舒适条件, 因此, 如果 建筑文化传承的综合需求问题. 目前, 城镇建筑要么 能够采用合理的建筑设计方法如太阳能采暖、自然通 “千篇一律” 、“千城一面”, 要么“贪大求洋” 、“媚俗求 风等被动式技术, 充分利用这部分时间的自然冷/热 怪”. 因