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摘要：隨著時代的快速發展，現代大環境對高層辦公建筑被動式節能設計要求不斷地提高，人們也越來越重視被動式節能建筑方面的需求。本文首先敘述了實施被動式節能設計對高層辦公建筑的重要性以及意義；其次具體分析了被動式節能設計相關內容，再次介紹了高層辦公建筑被動式節能的特點，并從蓄熱體的應用、建筑開窗，還有場地規劃設計等方面提出了被動式節能的解決方案；最后詳細說明了主動式方法對被動式節能設計的補充作用。

關鍵詞：建筑；被動式；節能；設計

全球能源消耗每天都在增長，其中有很大部分能源用在實施建筑上。人們對建筑室內環境要求越來越高，想盡量減少建筑能源消耗。調和這種矛盾需要具備相關因素以及解決問題的能力，使用效率高的建筑節能方法。

1高層辦公建筑被動式節能設計概述

能源緊缺已成為全球熱門話題，能源危機給我們帶來了嚴峻的考驗。隨著人們工作環境的不斷惡化，城鎮化人口數量的不斷攀升，工作環境問題已經成為了現階段最關心的事情。怎樣才能使資源利用率達到最優化以及處理辦公建筑成為了設計師主要考慮的問題。節能設計對高層辦公建筑的能源規劃起到重要的作用，在對辦公建筑實行規劃時要把節能設計應用在建筑施工中。高層辦公建筑節能是指在建筑周期范圍內運用專業的技術實現節能效果，整個過程包含建筑構造、施工現場的操作、材料的獲取和使用、建筑的運行維護等步驟。被動式節能，是指利用非機械電氣設備干預手段，對建筑節能技術進行干預，主要體現在對建筑的朝向與建筑結構的保溫隔熱技能上的節能設計，與建筑的朝向建筑的空調節能減耗和采暖通風都有關系。運用建筑設計時要特別注意這方面問題。被動式設計方法要求設計師有較高的職業素養，不僅專業能力要夠硬，還要設計師充分掌握建筑環境情況，要活學活用，不只是套用學科知識，更是運用自己的智慧與實際情況相結合來對建筑進行節能設計。因時代要求建筑規模不斷地巨大化，利用被動式節能設計，可以使建筑環境取得較大的改善。在設計階段建筑師一定要汲取合適的節能設計觀念，正確使用被動式節能設計的方法，讓環境對建筑影響時盡量地獲取正面因素、避免負面因素；并且設備工程師也要使用主動式節能方法，進一步補充和完善對建筑的環境協調能力。

2建筑節能的特點

2.1主動式建筑節能。主動式建筑節能以各種非常規能源的采集與儲存、使用裝置等構成完善的強制能源系統來部分替代常規能源的使用[1]。但是該節能方式最主要的能量來源依然是常規能源的消耗，而且需要高投資成本、高技術含量和高維修管理水平，與現在的高層辦公建筑要求不符。2.2被動式建筑節能。被動式建筑節能則利用周圍的環境和建筑物的朝向的合理設計，外部形體與內部空間、色彩的巧妙設計，及建筑材料的組合與構造實施得當[2]，另外結合一些建筑結構配件設計出非常規能源的采集與使用裝置以達到建筑物夏季制冷冬季采熱的效果，節約常規能源所耗費用——即體現在低投資、低技術傾向。

3建筑設計中被動式節能措施

3.1蓄熱體的應用。在傳統高層辦公建筑中，大多是對空氣的直接制冷或者加熱來調節室內溫度。為了維持室內溫度可以利用建筑材料具有的熱隨性原理，白天因為外面溫度高室內溫度低，利用圍護結構存儲太陽的輻射慢慢輸送熱量向室內，晚上再把溫度排散出去，以達到室內一天的溫度比較恒定；冬天則與夏天的方法相反。利用這種方式調節溫度溫和穩定，比空調更適合人們的周身體驗，這也是一種良好的被動式節能手段，可以降低甚者可以消除因用空調所消耗的能量。3.2建筑開窗。在建筑開窗方面，放在第一位的應該是出于功能的考慮，以往設計中主要有景觀、立面造型、通風采光等因素影響到開窗的選擇。在我國大部分地區往往采用朝南的大面積開窗，朝北的小面積開窗的做法，是考慮到節能與采光之間的平衡。3.3場地規劃設計。對于建筑的設計，利用場地來吸收或者是遮擋太陽的輻射，并且利用主導風向，降低或者增加溫度和濕度。為了實現環境利用的最優化，可以利用地形、水體、植被以及群體建筑的布局達到目標，并產生節能的效果。3.4單體設計。在隸屬于建筑節能設計中的被動式節能設計中，對于單體設計，主要是通過合理的平面布局來實現自然的通風和采光。在一定生態學的觀念下，為了實現建筑的自然通風，可以從建筑相應地區的環境特點出發，對人工建筑物和自然條件的合理運用，積極地組織與順應自然風的流動，利用熱壓、自然風壓或者機械輔助等方法來達到目的。3.5圍護結構的保溫隔熱。外墻、地面及屋頂等圍護結構的連接點是建筑熱工的軟肋，并且與建筑節能設計緊密關聯。依據建筑建筑內部的功能要求以及所在地區的氣候環境，保溫和隔熱各有優勢，內部保溫效果比不上外部保溫的效果，但是對于大型建筑供暖問題，內部保溫效果更優于外部。選擇這兩種構造設計都要注意水蒸氣會對建筑材料造成損壞，一定要做好防護工作以免給以后的工作留下隱患。圍護結構是高層辦公建筑中極其重要的一項工作，設計師在設計時一定妥善安排，讓軟肋變硬，功能得以順利發揮。

4被動式節能的建筑設計注意事項

4.1保證建筑設計中自然通風。自然通風就是要依據風壓原理，設計時合理安排門窗的相對位置、辦公桌椅擺設等對風在建筑內部的流通影響，也可擴大小亭、天井、樓梯間等建筑內部開口面積，方便自然通風的流動[3]。進入高層辦公建筑室內的氣流會隨著進氣口的構造而發生改變，盡可能地控制進入室內的氣流使它能吹向辦公區及人體高度的范圍。當風壓作用變小時，利用熱壓原理，設置中庭產生煙囪效應實現空氣的流通。4.2被動式太陽能利用。被動式太陽能具有低技術、低成本的優點，是通過巧妙設計，合理構造實現對太陽能的直接使用。（1）直接受益式系統。就是利用已安裝好的導光板，把光線引入到室內，既解決了采光問題同時也搞定了取暖，一舉兩得。其原理是光線照在蓄熱墻體上把熱量存儲起來，到了晚上再釋放出來，以供室內取暖。（2）附加日光間系統。在建筑南向緩沖區(走廊、陽臺等)利用透明玻璃成擴大透明空間，在此區間放置一些的貯熱體，在太陽照射的作用下，緩沖區溫度快速提高，貯存一部分，另一部分會流入辦公室內，從而提高辦公建筑的舒適情況。4.3外墻與屋頂的被動式節能設計。在外墻的隔熱中，用土壤包裹外墻的三面，或者用既有效又環保的方法是將辦公建筑的墻體掩埋于地下[4]。也可以用植被覆蓋建筑外墻或者接近外墻的區域，因為冬天室內需要陽光的照射，夏天則要減少陽光的照射，所以可以選擇落葉形的植物冬季落葉夏季郁蔥。同樣百葉也是個不錯的選擇打開百葉就可以接受陽光的照射，不需要時就關閉，具有較強靈活性。屋頂被照射的時間最長。傳統的方法是用蓋板架空或者使用保溫層蓋住屋頂。但種方法有些鋪張浪費，沒有用植被覆蓋在屋頂上的方法好。

5主動式方法對被動式節能設計的補充

主動式節能即可再生能源（風能、太陽能和生物能等）被不同種類的電子機器構成主動系統把能量收集、轉化與儲存起來，從而提高了傳統能源的使用效率。由于主動式節能自身存在很大的缺點，比如技術和設備的要求比較高、投資成本過大、使用過程中會造成巨大的能源消耗，所以國家致力于發展把燃料電池作為重要動力的建筑熱電冷聯動系統，研究開發燃氣空調設備主要耗能是天然氣。現有燃氣發動機驅動的熱泵還有太陽能為主，天然氣為輔的除濕空調再生系統以及燃氣輪機驅動的離心機，未來主動式節能設備一定會很好的輔助被動式設計工作。

6結束語

增加對建筑被動式節能設計的研究分析，對它取得良好的設計效果有著十分重要的意義，因此在以后的被動式節能設計應用中，要加強關注它的關鍵設計要素，并重視其具體設計實施方案的合理性。高層辦公建筑不僅需要具備有專業能力的設計師，同樣還需要設計師會具體運用主動式與被動式兩種方法，以被動式為主，主動式為輔兩者緊密結合，妥善處理。只有使兩種方法相得益彰才能進一步建造以“節能”為核心的建筑設計，合理利用一切可以利用的資源，節約一切不必要的材料、能源消耗。在條件優越時盡量運用被動式設計，當條件惡劣時要盡可能的多使用被動式設計，如果有條件達不到的情況輔以主動式設計完成高層辦公建筑工程。

參考文獻：

[1]宋德萱.建筑環境控制學[M].南京:東南大學出版社,2015.

[2]龍惟定.辦公建筑怎樣實現降低20%能耗的目標[J].暖通空調,2016(36).

[3]陳志亮.辦公建筑被動式節能設計[J].建筑遺產.2015(10):60-62.

作者:李珂 單位:鄭州大學人才公寓開發與管理中心