当今的建筑群主要依靠各种主动系统来提供供暖、制冷、通风和照明，这些系统消耗了大量的化石燃料能源，并向大气中排放温室气体和污染物。
为了降低建筑物的碳排放，建筑师、工程师和业主需要通过战略性的设计选择来减少对主动系统的依赖。
这些选择涉及到利用建筑围护结构和周边环境的自然物理和热特性来保持室内舒适度，而不是使用能源密集型的机电过程，这些选择被称为“被动措施”。
本文介绍了六种适用于新建或现有建筑设计阶段的围护结构级被动措施。这些措施包括微气候管理、方向优化、被动式屋顶、被动式外墙、可操作开窗和被动式建筑结构。
微气候是指建筑物周围的物理环境所形成的局部气候条件。它受到植被、土壤、水体、邻近建筑物的遮挡以及颗粒物区域暴露等因素的影响。
在炎热的气候下，项目团队可以通过结合植被、水体和未铺砌土地等景观元素来增加水分和遮阴，从而改善微气候。将植被与季节性气流和太阳路径相匹配可以进一步提高微气候效果。
在寒冷的气候下，尽管微气候对利用太阳辐射的效果有限，但项目团队仍然可以利用附近元素（例如铺路或共用墙壁）的热质量来提供辐射热。
根据地点的气候和微气候来确定建筑物的朝向是一种成本低廉且有效的被动设计策略。优化方向可以最大化日光利用并实现自然通风。为了找到最佳方向，设计团队可以使用显示季节性阴影的太阳路径图和显示风向和强度的风玫瑰图等工具。
目标是在夏季尽量减少阳光直射，在冬季尽量增加阳光直射。在夏季，在早晚时段引入气流有助于降温，而在冬季，在下午时段引入气流有助于升温。
屋顶作为建筑物最上层表面，在白天高峰时段承受着阳光直射，对室内温度有显著影响。
在炎热的气候下，项目团队可以通过使用反光材料（如瓷砖、油漆或涂料）或利用屋顶的热质量来抵消热流，以降低太阳热量的增加。织物、植被或高发射率材料等临时遮阳措施也可以起到冷却作用。
在寒冷的气候下，隔热是防止屋顶热量散失的关键，通常应用于室内一侧。选择合适的屋顶材料和策略时，应考虑其结构、热性能和化学稳定性。优化屋顶的 U 值应该是这些地区的首要目标。
立面与屋顶类似，是抵抗太阳辐射的自然屏障，在保持室内舒适度方面起着重要作用。为了最大限度地降低太阳辐射的影响并提高居住者的舒适度，项目团队可以实施根据该地点的太阳角度和微气候定制的被动策略。
可以使用水平和垂直的遮阳设备，如百叶窗、悬挂物和可移动的遮阳物，或者可以种植攀爬植物和盆栽植物，如紫藤和常春藤。这些策略直接影响立面的热性能，有助于夏季制冷和冬季供暖。对于项目团队来说，考虑气候并预测居住者对改造外墙的维护需求是很重要的。
窗户在提供室内日光、辐射供暖、通风以及被动供暖和制冷方面发挥着重要作用。在理想的室外气候下，窗户应该全年可操作。
在温暖湿润的气候下，窗面积比 (WFR) 较高的较大窗户有利于促进室内空气流动和阳光照射，从而降低室内湿度。相比之下，寒冷干燥的气候受益于低 WFR，可以最大限度地减少空气流动并保持室内湿度。
仔细考虑玻璃特性，例如太阳得热系数 (SHGC)、南宫28官方网站可见光透射率 (VLT) 和热透射率（U值），对于有效利用窗户作为被动设计策略至关重要。此外，开窗设计应考虑太阳能几何形状、热桥和障碍物。
建筑织物的厚度和隔热性对于控制室内温度至关重要。实现合适的热质量需要优化织物的热容量，同时通过添加层或特殊材料来提高隔热性，增强气密性并减少传热。
在温暖的气候下，热质量吸收和释放室外热量，使室内空间保持凉爽，而在寒冷的气候下，它可以保持室内的温暖。隔热材料限制两侧的热量和空气流动，在温暖的气候下放置在外侧，在寒冷的气候下放置在内侧。优化应考虑热质量的U值和时间滞后，以及绝热材料的U值、气密性和维护要求。
为了实现建筑物的脱碳，围护结构级的被动措施可以通过降低主动供暖、制冷和照明的需求，提高建筑物的能效。
项目团队可以利用一些有用的建模和分析工具，将这些措施融入新建或改造项目中。这些措施的实施需要设计团队、工程团队和业主之间有良好的协作。
团队应该根据国际标准（例如ASHRAE气候区）对项目所在地的气候进行划分，并进行分析以确定适合项目的设计条件。
团队应该对项目所在地进行实地或虚拟的勘查，以评估微气候的影响；应该记录土壤特性、植被、风向和相邻建筑物的遮挡情况，以确定最佳的建筑朝向。
设计团队应该使用3D几何平台对建筑物进行建模。详细的3D模型可以让团队进行多种类型的分析，包括日照和能耗。
当（零成本或低成本）被动措施的潜力得到充分挖掘并纳入最终项目设计时，工程团队应该实施（高成本）主动措施。他们应该使用专业的设计工具进行负荷计算，以确定主动加热、冷却和照明设备的规模。在此过程中应确保对热浪、暴风雪、沙尘暴或空气传播的病原体等极端事件的应对能力。
团队应该通过入住前和入住后的室内环境监测来验证这些措施的效果。室内环境的气密性可以通过鼓风门测试来检验。同样，可以通过使用记录仪和红外温度计实时和长期监测室内空气和表面温度来检验热性能。
为响应国家低碳发展战略，建筑装饰行业应采取有效措施，降低碳排放，提升能效和环境性能。
这些措施不仅有利于减缓气候变化，还能增强建筑物的适应力和韧性，应对极端事件的挑战。希望本文能给您带来有益的信息和启发，让我们共同为建设低碳、绿色、美丽的家园而努力。
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