什么是被动式建筑技术
随着城市气温升高、能源成本上涨以及公众对气候变化的认识不断增强，建筑设计方式正在发生改变。过去，建筑主要依赖空调、供暖和其他机械设备来营造舒适的空间，而如今，许多建筑师正在采用一种更加节能环保的可持续方法：被动式建筑。这项技术并非意味着“完全不使用任何技术”，而是强调智能设计——充分利用阳光、风、湿度以及材料特性等自然条件——在尽可能减少能源消耗的同时，保持建筑的舒适度。
了解被动式架构技术
被动式建筑技术是一系列建筑设计策略，旨在无需或仅需极少的机械系统（例如空调、供暖或大型排气扇）辅助，即可实现舒适的室内温度、良好的自然采光和健康的空气质量。之所以称为“被动式”，是因为这些策略主要通过建筑的形态、朝向、围护结构、开口、材料和空间布局来实现，而不是通过持续消耗电能的设备。
这一概念通常与被动式设计、生物气候建筑或节能建筑等术语等同起来。与之相反的是“主动式”方法，这种方法依靠机器和电气系统来维持舒适度（例如，中央空调、供暖或除湿机）。
为什么被动式建筑很重要？
被动式建筑技术日益受到重视的原因有以下几点：
1. 节省能源和运营成本
建筑能耗占总能耗的很大一部分，主要来自制冷、供暖和照明。被动式节能策略可以降低这些能源需求，从而降低电费。
2. 提高居住者的舒适度
设计时注重空气流通、充足自然采光和温度稳定的空间，往往会让人感觉更舒适、更健康。
3. 更能抵御能源干扰
当停电或能源价格昂贵时，被动式建筑仍然相对舒适，因为它们并不完全依赖机器。
4. 为可持续发展做出贡献
所需能源越少，碳排放量就越低（尤其是当能源仍然来自化石能源时）。
被动式架构技术的关键原则
被动式建筑技术通常包含以下几个原则，并根据当地气候（湿润热带、干燥热带、亚热带等）进行调整。
1. 建筑朝向及对太阳的响应
朝向决定了建筑物接收的太阳热量。在像印度尼西亚这样的热带气候地区，主要挑战在于如何在充分利用自然光的同时减少过多的热量。可以通过设计立面的朝向和结构，为“最热”的一侧提供更多保护，例如通过悬挑、百叶窗或遮荫植物。
在需要供暖的地区，可以通过测量开口，利用朝向来捕捉冬季的太阳热量。
2. 有效遮阳
明暗对比是一种非常重要的被动式“工具”。它可以采取以下形式：
窗户上方有悬挑或遮篷。
– 类似垂直/水平网格的第二层表皮
阳台、屋檐或凉廊
树木和藤蔓提供天然遮荫
目的是阻挡阳光直射，防止室内积聚热量，同时又不牺牲自然光。
3. 自然通风和气流控制
自然通风依靠空气流动来去除建筑物内的热量和湿气。常见的通风方式包括：
– 交叉通风：两侧设有开口，使空气能够流通。
– 烟囱效应：热空气上升并从顶部通风口排出，同时从下方吸入冷空气。
– 屋顶和天花板通风：有助于排出滞留的热量
在潮湿的气候下，自然通风对于减少闷热感和加速汗液蒸发非常有帮助，即使温度没有急剧下降，也能让居住者感到凉爽。
4. 建筑围护结构：隔热、气密性和玻璃
建筑围护结构是内外空间的边界，包括墙壁、窗户、屋顶和地板。它的性能决定了热量进入和散失的速度。
在炎热的气候下，良好的护墙板可以防止热量进入，特别是来自暴露在阳光下的屋顶和墙壁的热量。
在寒冷气候下，隔热层的目的是保持室内温度。
玻璃类型的选择（例如低辐射玻璃）、窗户尺寸以及接缝密封的细节也会产生很大的影响。
5. 热质量和热惯性
混凝土、砖块或石材等材料具有吸收热量并缓慢释放热量的能力，这被称为热容量。合理布置的热容量可以：
– 稳定每日温度波动，
——延缓热量进入房间，
——或者储存热量以便在夜间释放。
然而，热质量必须适应气候。在白天炎热的湿热热带气候中，放置不当的热质量实际上会“保留”热量，使夜晚感觉闷热难耐。
6. 自然采光（日光照明）
自然采光可以减少白天对灯具的需求。这种策略并非简单地“扩大窗户”，而是：
——调整光线方向，使其不刺眼。
室内色彩对光线的反射
– 轻巧的搁板或反射区，
——以及设计上能有效防止过热的天窗。
良好的自然采光可以改善视觉舒适度，并能提高工作效率。
7. 景观和微气候管理
景观不仅仅是装饰元素。植被和水体可以营造更凉爽的小气候：
遮荫树可以降低地表温度，减少城市热岛效应。
公园和开放空间可以改善空气流通。
– 水元素有助于蒸发冷却（但要注意湿度）。
被动式建筑在建筑中的应用实例
在热带气候下，常用的有效组合包括：
宽阔的屋檐和窗帘
– 通过相对的开口进行交叉通风，
天花板足够高，导致热量聚集在上方。
– 具有隔热或屋顶通风功能的屋顶材料，
– 使用格子窗既能保护隐私又能让风穿过，
– 合理的空间布局：将服务区设置在较热的一侧作为“缓冲”。
在公共建筑或办公楼中，被动式策略可以与更高效的主动式系统相结合，例如，仅在极端天气条件下或某些房间内使用空调作为辅助手段。
被动式技术和主动式技术的区别
区别很简单：
– 被动式：依靠设计和自然条件（朝向、遮阳、通风、隔热、热质量）。
– 主动式：依靠设备和机器（空调、加热器、除湿机、大型机械风扇、密集的电子控制装置）。
在现代实践中，许多最好的建筑都采用混合方法：首先最大限度地利用被动式系统，然后添加高效的主动式系统作为补充，而不是作为“主要支撑”。
挑战与注意事项
实现被动式架构需要仔细分析：
– 当地气候：主导风向、温度、湿度、日照强度。
– 场地环境：周围密度、邻近建筑物的阴影、噪音（可能会限制自然通风）。
– 居民习惯：例如开窗模式、窗帘使用情况、活动时间。
– 施工质量：细节处理不佳可能会妨碍被动式策略发挥最佳效果。
这意味着被动式建筑不是“单一的方案”，而是一种基于数据和环境理解的设计方法。
结论
被动式建筑技术是一种利用自然资源（如阳光、风、材料和景观）来设计智能节能建筑的方法。其最终目标是在最大限度减少对机械系统的依赖的情况下，创造舒适、健康且可持续的空间。通过合理的朝向、有效的遮阳、自然通风、良好的建筑围护结构、自然采光和微气候管理，建筑可以更加节能，也更加舒适宜人。
如果从早期设计阶段就开始规划，被动式投资策略几乎总能带来长期的益处——对你的钱包、你的健康和环境都有好处。
