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规范编制背景
被动式太阳能建筑，是通过建筑设计手段和简单技术的合理运用，可以利用太阳能为房间提供相当部分的采暖能量，降低通风和照明的能耗，具有结构简单、造价低、施工方便等优点，已经在美国、德国等发达国家得到了较多推广应用，已发展到较高水平。我国是太阳能资源丰富的国家之一，太阳能作为一种可再生的清洁能源，近年来在建筑中的利用受到关注。我国自上世纪70年代开始，建设了一批被动式太阳能建筑，取得了良好效果。
近年来我国的被动式太阳能建筑得到了长足的发展，各地相继探索建设了一批新型的被动式太阳能建筑，开发了一系列新型被动式太阳能利用技术，但被动式太阳能技术和产品的标准、规范不健全，尤其是被动式太阳能建筑设计、施工规范的欠缺，已成为限制被动式太阳能建筑发展和推广的主要因素之一。亟需编制适合建筑行业遵循的设计、施工、验收规范，以指导建筑行业主动、正确的建设被动式太阳能建筑。
《被动式太阳能建筑技术规范》解读
□ 中国建筑设计研究院 国家住宅与居住环境工程技术研究中心  张磊  鞠晓磊  曾雁
规范编制概况
基于以上被动式太阳能建筑存在的问题。中国建筑设计研究院从2008年8月起，成立了由建筑、暖通、结构、等多专业高级技术人员联合组成的编制组，邀请相关领域的设计院、科研院校、企业中具有较高学术水平和工程经验的专家共同组成编制组，开始规范研究工作。编制组调研了国内主要的被动太阳能建筑科研院所，并对国内有代表性的工程进行了考察。其中；国内分别与山东建筑大学、天津大学、大连理工大学、甘肃自然能源研究所、深圳华森建筑与工程设计咨询顾问有限公司等院校和和研究机构进行了技术交流，考察了国内被动太阳能建筑工程。
规范在编制过程中遵循以下原则：
1.明确对象，掌握深度。研究与设计相关的专业设计标准规范。以被动太阳能建筑设计关键因素为主要对象，兼顾各专业的系统需要，与相关标准规范合理衔接。处理好《被动式太阳能建筑技术规范》和其他设计规范的关系。
2.针对我国国情，借鉴国外先进经验。体现政策要求，反映先进技术水平。综合分析国际上被动太阳能评价与设计方面的经验，充分考虑我国各地区在气候、资源、自然环境、经济社会发展水平等方面的差异，采用
表1被动式太阳能采暖气候分区
被动太阳能采暖气候分区
南向辐射温差比[W/(m 2·℃)]
南向垂直面太阳辐照度
I（W/m 2）
典型城市
最 佳气候区
A区(SHIa)ITR≥8I ≥160 拉萨，日喀则，稻城，小金，理塘，得荣，昌都，巴塘
B区(SHIb)ITR≥8160＞I ≥60昆明，大理，西昌，会理，木里林芝，马尔康，九龙，道孚，德格
适 宜气候区
A区(SHⅡa)8＜ITR≤6I ≥120西宁，银川，格尔木，哈密，民勤，敦煌，甘孜，松
潘，阿坝，若尔盖
B区(SHⅡb)
8＜ITR≤6
120＞I ≥60
康定，阳泉，昭觉，昭通
C区(SHⅡc)
6＜ITR≤4I ≥60
北京，天津，石家庄，太原，呼和浩特，长春，上海，济南，西安，兰州，青岛，郑州，长春，张家口，吐鲁番，安康，伊宁，民和，大同，锦州，保定，承德，唐山，大连，洛阳，日照，徐州，宝鸡，开封，玉树，齐
齐哈尔一般气候区(SHⅢ)4＜ITR≤3I ≥60乌鲁木齐，沈阳，吉林，武汉，长沙，南京，杭州，合肥，南昌，延安，商丘，邢台，淄博，泰安，海拉尔，
克拉玛依，鹤岗，天水，安阳，通化不宜气候区(SHⅣ)
ITR≤3#成都，重庆，贵阳，绵阳，遂宁，南充，达县，泸州，
南阳，遵义，岳阳，信阳，吉首，常德
#
I＜60
适宜技术，实现被动太阳能建筑在经济效益、社会效益、环境效益的统一。
3.贯彻因地制宜的设计原则。根据我国气候分区、太阳能资源分布等的现状，研究考虑地区间的差异，有针对性地确定被动太阳能建筑设计的控制参数、定量指标。应着重提出目标性要求，合理确定构成要素和指标参数。
4. 从建筑设计的角度出发，从建筑的规划、设计、施工、验收全过程的各环节提出被动太阳能建筑设计、施工及验收方法，从而实现被动太阳能建筑的正确设计和施工，并对其技术经济指标进行合理的评估。
重点条文解读
本规范对被动式太阳能建筑的规划与建筑设计、技术集成设计、施工与验收、运行维护及性能评价等方面进行规定。由于篇幅所限，以下仅对规范中的重点条文进行解读。
1、本规范适用于新建、扩建、改建被动式太阳能建筑的设计、施工、验收、运行和维护。
本规范不仅适用于新建的被动太阳能建筑，同时也适用于改建和扩建的被动太阳能建筑，包括局部采用被动太阳能技术的建筑。被动太阳能建筑理念与既有建筑改造在节约资源、降低运行能耗、减少环境污染方面高度一致，在既有建筑改造中更应充分应用被动优先的建筑设计与运营理念。
2、被动式太阳能采暖气候分区可按表1分为四个气候区。
由于我国幅员辽阔，各地气候差异很大，针对各地不同的气候条件, 采用南向垂直面太阳辐照度与室内外温差的比值（辐
图1  全国累年1月平均气温分布图图2 水平面1月平均太阳辐照度分布图图3  1月南向垂直面平均太阳辐照度分布图
图4  1月南向辐射温差比等值曲线图
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射温差比），作为被动式太阳能采暖气候分区的一级分区指标，南向垂直面太阳辐照度（W/m2）作为被动式太阳能采暖气候分区的二级指标。划分出不同的太阳建筑设计气候区。采用南向垂直面太阳能辐照度作为气候分区的主要参数是因为被动式太阳能采暖建筑的集热构件一般采用南向垂直布置的方式。条文中根据不同的累年1月平均气温、水平面或南向垂直墙面1月太阳平均辐照度，将被动式太阳能采暖划分为四个气候区。
某地方是否可以采用被动太阳能采暖设计，应该用不同的指标进行分类。被动太阳能采暖设计除了1月水平面和南向垂直墙面太阳辐照度主要因素外，还与一年中最冷月的平均温度有直接的关系，当太阳辐射很强时，即使最冷月的平均温度较低，在不采用其他能源采暖，室内最低温度也能达到10℃以上。因此，本标准用累年1月南向垂直墙面太阳辐照度与1月室内外温差的比值作为被动太阳能采暖建筑设计气候分区的一级指标，同时采用南向垂直面的太阳辐射量作为二级分区指标更为科学。
图1中各气候区具体城市依据本地的累年1月平均气温、1月水平面和南向垂直墙面太阳辐照度值，南向辐射温差比。靠近相邻不同气候区城市作比较，选择气候类似的邻近城市作为气候分区区属。
建筑设计阶段是决定建筑全年能耗的重要环节。在建筑规划及建筑设计过程中，应充分考虑地域气候条件和太阳能资源，巧妙地利用室外气候的季节变化和周期性波动规律，综合运用保温隔热、热质构件的蓄放热特性、自然通风、被动采暖
表2被动式降温气候分区
被动降温气候分区七月平均气温T（℃）七月平均相对湿度φ(%)典型城市
最佳气候区A区(CHIa)T≥26φ＜50吐鲁番，若羌，克拉玛依，哈密，库尔勒
B区(CHIb)T≥26φ≥50
天津，石家庄，上海，南京，合肥，南昌，济南，郑州，武汉，
长沙，广州，南宁，海口，重庆，西安，福州，杭州，桂林，香
港，台北，澳门，珠海，常德，景德镇，宜昌，蚌埠，达县，信
阳，驻马店，安康，南阳，济南，郑州，商丘，徐州，宜宾
适宜气候区A区(CHⅡa)22＜T＜26φ＜50
乌鲁木齐，敦煌，民勤，库车，喀什，和田，莎车，安西，民
丰，阿勒泰
B区(CHⅡb)22＜T＜26φ≥50
北京，太原，沈阳，长春，吉林，哈尔滨，成都，贵阳，兰州，
银川，齐齐哈尔，汉中，宝鸡，酉阳，雅安，承德，绥德，通
辽，黔西，安达，延安，伊宁，西昌，天水，
可利用气候区(CHⅢ)18＜T≤22#昆明，呼和浩特，大同，盘县，毕节，张掖，会理，玉溪，小金，民和，敦化，昭通，巴塘，腾冲，昭觉
不需降温气候区(CHⅣ)T≤18#拉萨，西宁，丽江，康定，林芝，日喀则，格尔木，马尔康，昌都，道孚，九龙，松潘，德格，甘孜，玉树，阿坝，稻城，红原，若尔盖，理塘，色达，石渠
图5  7月平均干球温度等高线分布图图6  7月相对湿度等于50%分界图
降温技术等建筑气候设计方法，以最大限度地降低建筑全年调节的能量需求。
3、被动式降温气候分区可按表2分为四个气候区。
降温分区的主要思路为，当最热月温度高于舒适的温度时，应采用遮阳等被动降温措施。根据空气湿
度不同，降温分区又可分为湿热和干热两种类型，并根据最热月的相对湿度、平均温度确定分区指标。
根据累年七月平均温度和七月平均相对湿度指标，将被动太阳能降温气候分区划分为条文中表3.0.5所示的四个区，被动降温应充分利用遮蔽太阳辐射、增强自然通风、蒸发冷却等被动式降温措施。被动降温技术的效率主要由夏季太阳辐照度、平均温度、相对湿度来确定。因此，本规范采用累年7月平均气温和相对湿度作为被动太阳能建筑降温设计气候分区的指标。
4、被动式太阳能建筑设计应体现共享、平衡、集成的理念。
规划、建筑、结构、暖通空调、电气与智能化、经济等各专业应紧密配合。
本条文规定被动式太阳能建筑设计应体现学科和专业之间的结合，尤其强调各专业间的相互配合，被动式太阳能建筑技术是多学科、多层面、多技术相融合的综合性事业，在相关技术的实用性、先进性与操作性等方面需要共享、平衡与集成，才能使设计的被动式太阳能建筑性能发挥得更好。
5、以采暖为主地区的被动式太阳能建筑规划宜符合下列规定：
1、当仅采用被动式太阳能集热部件供暖时，集热部件在冬至日应有4h以上日照；
2、宜在建筑冬季主导风向一侧设置挡风屏障。
通常冬季9时至15时之间6h中太阳辐射照度值占全天总太阳辐射照度的90%左右，若前后各缩短半小时（9:30～14:30），则降为75%左右。因此，为在冬季能获得较多的太阳热辐射，被动式太阳能建筑日照间距应保证冬至日正午前后4h～6h的日照世界，并且在9时至15时之间没有较大遮挡。
冬季防风不仅能提高户外活动空间的舒适度，同时也能减少建筑由冷风渗透引起的热损失。在冬季上风向处，利用地形或周边建筑、构筑物及常绿植被为建筑竖立起一道风屏障，避免冷风的直接侵袭，有效减少建筑物冬季的热损失。距4倍建筑高度处的单排、高密度的防风林（穿透率为36%）能使风速会降低90%，同时可以减少被遮挡的建筑60%的冷风渗透量，节约15%的常规能源消耗。适当的防风林的高度、密度与间距会有很好的挡风效果。
6、冬季被动太阳能采暖
冬季被动太阳能采暖的室内计算温度宜大于13℃；夏季被动降温的室内计算温度宜为29℃~31℃，高温高湿地区取值宜低于29℃。
从表3看出，在13℃～18℃之间人体感觉微凉，会产生适宜的轻微冷应激反应。采用被动式太阳能技术措施的目的是节能减排，不能保证满足人体的舒适度要求；主动式太阳能技术和常规采暖降温技术，能充分达到舒适度的要求。因此室内采暖计算温度取13℃，能满足人体的耐受要求。
表3 PET及相应人体热感觉
PET（℃）人体感觉生理应激水平
<4很冷极端冷应激反应
4~8冷强烈冷应激反应
8~13凉中等冷应激反应
13~18微凉轻微冷应激反应
18~23舒适无冷应激反应
23~29温暖轻微热应激反应
29~35暖中等热应激反应
35~41热强烈热应激反应
s>41很热极端热应激反应南方大部分地区夏季高温高湿气候居多，同时无风日较多，室内温度过高，人会觉得闷热难耐，因此室内温度的取值略低于北方地区。另外，通过对南、北方一些夏季较炎热的主要城市典型气候年夏季室外温度变化数据的统计分析可知，南方地区平均日较差为7℃左右；北方
地区为9℃左右，都具有夜间自然通风降温的潜力。
7、建筑采暖方式应根据采暖气候分区、太阳能利用效率和房间热环境设计指标，按表4进行选用。
表4 建筑采暖方式
被动式太阳能建筑采暖气候分区推荐选用的单项或组合式采暖方式最佳气候区
最佳气候A区
集热蓄热墙式、附加阳光间式、直接
受益式、对流环路式、蓄热屋顶式
最佳气候B区
集热蓄热墙式、附加阳光间式、对流
环路式、蓄热屋顶式适宜气候区
适宜气候A区
直接受益式、集热蓄热墙式、附加阳
光间式、蓄热屋顶式
适宜气候B区
集热蓄热墙式、附加阳光间式、直接
受益式、蓄热屋顶式
适宜气候C区
集热蓄热墙式、附加阳光间式、蓄热
屋顶式
可利用气候区
集热蓄热墙式、附加阳光间式、蓄热
屋顶式
一般气候区直接受益式、附加阳光间式五种太阳能系统的集热形式、特点和适用范围见表5。
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表5  被动式太阳能建筑基本集热方式及特点
基本集热方式集热及热利用过程特点及适应范围
直接受益式
1．采暖房间开设大面积南向玻璃窗，晴天时阳光直接射入室内，使室温上升。
2．射入室内的阳光照到地面、墙面上，使其吸收并储存一部分热量。
3．夜晚室外降温时，将保温帘或保温窗扇关闭，此时蓄存在地板和墙内的热量开始释放，使室温维持在一定水平
1．构造简单，施工、管理及维修方便。2．室内光照好，便于建筑外形处理。3．晴天时升温快，白天室温高，但日夜波幅大。
4．较适用于主要为白天使用的房间
集热蓄热墙式
1．在采暖房间南墙上设置带玻璃外罩的吸热墙体，晴天时接受阳光照射。
2．阳光透过玻璃外罩照到墙体表面使其升温，并将间层内空气加热。
3．供热方式：被加热的空气靠热压经上下风口与室内空气对流，使室温上升；受热的墙体传热至内墙面，夜晚以辐射和对流方式向室内供热
1．构造较直接受益式复杂，清理及维修稍困难。
2．晴天时室内升温比直接受益式慢。但由于蓄热墙体可在夜晚向室内供热，日夜波幅小，室温较均匀。
3．适用于全天或主要为夜间使用的房间，如卧室等
附加阳光间式
1．在带南窗的采暖房间外用玻璃等透明材料围合成一定的空间。
2．阳光透过大面积透光外罩，加热阳光间空气；并射到地面、墙面上使其吸收和储存一部分热能；一部分阳光可直接射入采暖房间。
3．阳光间得热的供热方式：靠热压经上下风口与室内空气循环对流，使室温上升；受热墙体传热至内墙面，夜晚以辐射和对流方式向室内供热
1．材料用量大，造价较高。但清理、维修较方便。
2．阳光间内晴天时升温快温度高，但日夜温差大。应组织好气流循环，向室内供热；否则易产生白天过热现象。
3．阳光间内可放置盆花，用于观赏、娱乐、休息等多种功能；也可作为入口兼起冬季室内外空间的缓冲区作用
白天
夜晚蓄热屋顶式
1.冬季采暖季节，晴天白天打开盖板，将蓄热体暴露在阳光下，吸收热量；夜晚盖上隔热板保温，使白天吸收了太阳能的蓄热体释放热量，并以辐射和对流的形式传到室内。
2．夏季白天盖上隔热盖，阻止太阳能通过屋顶向室内传递热量，夜间移去隔热盖，利用天空辐射、长波辐射和对流换热等自然传热过程降低屋顶池内蓄热体的温度从而达到夏天降温的目的。
1．适合冬季不太寒冷且纬度低的地区。2．要求系统中盖板的热阻要大，且封装蓄热材料容器的密闭性好。
3．使用相变材料，可提高热效率
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