硕士论文网第2020-12-19期，本期硕士论文写作指导老师为大家分享一篇
建筑论文文章《被动式建筑设计的基本理论与方法研究》，供大家在写论文时进行参考。
本篇论文是一篇建筑硕士论文范文，被动式建筑设计方法对建筑师提出了新的要求和挑战，要求建筑师跳出线形思维、进入整体综合思维，整合思考建筑设计中的各种技术因素，综合运用各种设计方法。整合设计过程是指使一个整体系统的各部分之间能彼此有机、协调地工作，实现综合效益最大化。
1 绪论
1.1 研究背景
人类社会进入新世纪以来，全球气候变暖问题成为核心议题，也成为人类有 史以来面临的最大挑战。导致气候变化的原因有自然的因素和人为的因素，全球科学家经过长期的研究认为，工业革命以来，人类的各种活动是造成目前气候变化的主要原因。据估计，引起全球气候变暖的物质中有一半以上是在建筑的建造和使用过程中产生的。因此，设计和建造与环境和谐相处的建筑成为社会各界关注的热点问题之一。建筑是人类在恶劣的自然环境下保护自己、求得生存的产物，从巢居、穴居、散居到建房聚居的过程是人类适应自然、利用自然、改造自然的过程，也是人类不懈地改善生存环境的真实写照。 人类社会初期，生产水平落后，人们对气候的应对呈现一种被动的关系：寒冷地区的人们通过紧凑的设计、壁炉或暖炉来实现采暖，依靠砌筑厚墙来保持建筑物内部的温暖；湿热地区则通过通透的建筑形式和大挑檐适应特殊的气候环境。工业革命以后，人对自然的控制力大大加强，工程师设计的各种机械设备成了人们应对气候的主要手段，并得到了广泛的认可和应用，人们用机械设备可以主动地精确调节建筑室内气候，气候因素逐渐从建筑设计中隐去，人类可以自由地建造建筑。然而这种摒弃掉气候的建筑建造方式虽然可以获得宜人的居住环境，一定程度上满足了人的舒适要求，但却消耗和浪费 了大量的能源，带来了巨大的环境变化，影响了人们的身心健康，很大程度上也使得建筑的地域特色丧失。上世纪中后期，旨在通过变革生产、消费、生活方式来调整生态系统的全球生态运动兴起，重新审视与思考建筑与气候的关系是建筑界对其的回应。1963 年，V·奥戈雅出版了《设计结合气候》一书，标志着生物气候设计理论的确立。在该书中，他提出了应从人体热舒适的研究出发，采取被动式的设计方法，最大限度地利用太阳能、风能等可再生能源，降低建筑能耗。当时的许多建筑师受到了这一理论的影响，纷纷深入地研究所处地区的气候，进行了设计实践，一大批个性突出的具有地域特色、适应气候的建筑作品应运而生。1969 年，美国建筑师保罗·索勒瑞首次将 Ecology 和 Architecture 两词合并成 Acologies，即生态建筑学，从生态学的角度来认识建筑，将生态学的理论应用到建筑设计中，以此达到与自然和谐共生。生态建筑是建筑师以全新的视角审视建筑与自然关系的结果，建筑师们不再谈论“错置”“转换”或是“隐喻”等，更多的讨论当下与未来人类社会所面临的或是将要面对的生存问题。英国建筑师理查德·罗杰斯认为“建筑本身的发展也发生了很大的变化。在蓬皮杜中心的时代，谈到建筑最重要的是去设计每个人都喜欢的房子、广场……现在我更加重视利用风、阳光和水这些自然要素，并且强调生态学 Ecology 的重要性，这也是一个重要的变化。
1.2 研究目的及意义
被动式建筑设计基于全新自然观、新科学观、新技术观基础之上，是结合气候的建筑设计。然而当前对于被动式建筑设计的研究多局限于零星的、具体的设计策略研究，一些基础理论问题没有澄清，如被动式建筑是什么？其本质与特征是什么？其设计理念如何形成？被动式建筑的设计目标、过程与方法是什么？如何评价被动式建筑设计？实践中被动式建筑发展如何？对这些问题不能够清晰回答，就不能够选择及制定科学合理的被动式建筑的发展道路、发展模式和发展战略，就不能对被动式建筑的实践产生根本性、全局性的重大影响。被动式建筑是人类社会实践活动的产物，其目的是为了使人能够“诗意地栖居”因此，它是人所创造的，并且是为人所利用，就其根本而言，它的一切活动都离不开人。建筑观是建筑设计的“风向标”，贯穿于整个建筑设计过程，决定着建筑设计的思考方向。有什么样的建筑观，就有什么样的建筑实践。“真正建筑师的思想，接近于哲学家与诗人”。成功的建筑师离不开哲学的思辩，哲学对建筑设计的指导思想会带来重大的影响，从而左右建筑设计的原理与方法。因此，从建筑哲学视角出发，研究被动式建筑是什么、怎么做、做的怎么样等基础问题，从理论上形成系统的被动式建筑设计的基础框架，实践中形成对建筑师设计有指导意义的设计策略，实现绿色建筑技术与建筑设计的自然融合，使绿色建筑回归设计，这是本文的研究目的。从被动式建筑的基本概念界定出发，结合资源节约型和环境友好型社会建设，基于全新的自然观基础之上，寻求人、自然、建筑三者和谐统一，以发展和变化的新视角，不再将建筑物当作孤立、静止和单纯的建筑本体来看待，而是将建筑当作“气候、地质、水文、植被、医学、建筑物理学等学科大量信息的集结体”来研究，揭示被动式建筑的本质，构建被动式建筑设计的基础理论研究框架体系，系统地研究被动式建筑设计，可以丰富建筑设计理论及地域建筑学理论，也代表了“以人为本”、生态文明建设和可持续发展理论的研究方向。
2 被动式建筑设计基点：概念界定、本质特征及理论基础
本体论起源于哲学，牛津词典中把本体论解释成“存在的科学或研究”。本体论英文为 ontology，派生于希腊语的“onto (存在) ”和“lo-gia（箴言录）”，是关于存在（或有、是）本身（being as such）的学问，探究终极的存在，也就是事物内部的根本属性、质的规定性和本源。Gruber 认为“本体论是一套逻辑理论，该理论对一个概念给出了清晰的、局部的说明”，即本体论是概念化的详细描述。概念化即是使得概念清晰明了的过程。概念之间通常密切相关，而且同一个概念也可有多个词语来表达，模糊的概念严重影响学者及其他群体对概念术语的使用。如果建筑设计理论始终使用一些不能确定或模棱两可的概念的话，这一理论必定经不起批判和检验，也必然存在许多瑕疵和漏洞，同时，不确定的论述也导致所要表达的思想和观点缺乏意义。如果说本体论的研究是一套逻辑理论，是对一个概念给出清晰的说明，对被动式建筑设计做本体论层面的研究，即是解决被动式建筑设计中信息交流的语义概念化，这种概念化应具有尽可能的精确性（能准确地表达所要描述的对象）、完备性（尽可能没有歧义）、广泛性（尽可能被最多的群体所接受）等性质。什么是被动式建筑？它与可持续建筑、绿色建筑、低碳建筑、节能建筑等概念之间有什么联系与区别？被动式建筑发展演变的路径是什么？其发展现状如何？进行被动式设计的理论基础是什么？这是本章要回答的问题。
2.1 被动式建筑的概念界定
正如David A. Bainbridge 在他的著作《Passive Solar Architecture》（2011）中所说，20 世纪 80 年代以来非常广泛地被使用的绿色建筑、可持续建筑等概念已被各级政府及公众所接收，实践中也发展迅速。这些概念综合性较强，不能够使得建筑师将建筑能耗及建筑碳排放问题放在第一位，建筑设计中的被动式技术的应用并没有被建筑师看作是最基本问题。因此，重新使用“被动式建筑”这一概念来涵盖绿色建筑、可持续建筑、节能建筑、生态建筑等概念，使得气候设计被放置在首要位置，从技术层面上在建筑设计中首先实现被动式技术的应用，从而实现设计与技术的整合，实现建筑的可持续发展，就显得十分重要。大多数不同形态能量之间大都可以相互传递和转换。能源是可以直接或经转换提供人类所需的光、热、动力等任一形式能量的载能体资源，可分为可再生能源和不可再生能源。再生能源包括太阳能、风能、地热能、现代生物质能、海洋能、小水电等，不可再生能源包括煤、石油、天然气和核燃料等矿物能源。建筑能耗广义上是指建筑生命周期所消耗的能源，包括了建筑设计、建材制造、建筑建造、运营、修缮、改造、拆除和废弃物处理等各个阶段的能耗。狭义上，建筑能耗是指维持建筑功能和建筑物在运行过程中所消耗的能量，包括照明、采暖、空调、电梯、热水供应、烹调、家用电器以及办公设备等的能耗。与建筑自身品质相关的能耗包括采暖、照明能耗、通风能耗等。建筑能耗取决于三个方面：自然气候条件、建筑自身品质及室内舒适标准。严酷的气候条件、低劣的建筑品质及较高的舒适标准都意味着建筑能耗的增加。只有当建筑设计做到与气候结合时，才能够降低建筑能耗，提高室内舒适度。传统建筑在结合气候设计方面做的较好，而现代建筑在气候适应性方面表现的相当薄弱，其中最主要的原因是 20 世纪中期采暖空调设备的出现及技术的发展与成熟，使得建筑可以完全依赖人工设备调节室内气候与舒适，忽略了利用建筑设计要素应对室外气候，从而产生了很多“高能耗、低生态”的现代化建筑。这种割裂建筑与气候关系的设计范式持续到 20 世纪 70 年代时就遭到人们的批判。
2.2 被动式建筑的历史演变
人、建筑和气候之间相互依存，构成一个庞大的系统。被动式建筑发展史，揭示了人、建筑、气候之间关系的变化历程：人类社会初期，人被动地通过建筑来适应气候；20 世纪中期，人凌驾于气候之上设计及建造自己想要的建筑；20世纪八十年代以后，人主动地通过建筑来适应气候乃至创造气候。建筑作为人与气候的中介，反映了人与气候的关系的演变，从依附、控制到尊重。同时，被动式建筑发展的历史，也是人类文明发展的历史，从农耕文明、工业文明到生态文明，被动式建筑经历了从朴素的被动式建筑、被动式太阳能建筑演变到现代的被动式建筑的演变过程。最初的建筑是为了保护人们脆弱的身体而建造的：建筑为人类提供一个舒适的环境；避免有害的外在的干扰及保护。我国古代建筑被称为宫室，“上古穴居而野处，后世圣人易之以宫室，上栋下宇，以待风雨。”“室高足以避润湿，边足以圉风寒，上足以待风霜雨露。”随着社会的发展，建筑不仅仅是满足人们的物质需要，也慢慢地成为一种精神需要，如教堂、学校、政府房屋等，由此也形成了各具特色的建筑文化。从本质上看，建筑反映的是人对气候的“防”和“用”。建筑的产生是人对不利气候的“防”，不同形态的建筑反映了对气候的“用”。原始人类生产力水平低下，为了能够建造适用于居住而且能够满足一定舒适度的建筑，尽量地使用他们所知道和所能够得到的技术及材料，凭借对当时、当地自然环境的理解，使得建筑形成了取之于自然、用之于自然、最终回归于自然的特点。因此，人类在大自然面前处于被动的一面，受制于自然，自然总是被放在与人类对立的位置上来看待的，人类必须与自然抗争来取得生存。可以说，处于农耕文明阶段的人类在建造过程中，一直不自觉地运用当地资源，依据当地气候条件来进行，人们对自然（主要包括气候因素，如气温、日照、风速、风向等）的应对呈现出一种被动的关系，也是因为“被动”，对环境产生了较少的影响，与地球环境保持着基本平衡关系。这一时期的建筑可称为朴素的被动式建筑。
3 被动式建筑设计目标
3.1 建筑物理环境与建筑负荷
3.2 被动式建筑设计目标的构成
本章小结
4 被动式建筑设计方法与过程
4.1 被动式建筑的设计方法
4.2 被动式建筑设计过程
4.3 被动式建筑设计策略
本章小结
5 被动式建筑评价
5.1 被动式建筑评价的界定
5.2 被动式建筑评价的理论基础
5.3 被动式建筑微观评价模型
5.4 被动式建筑宏观评价
本章小结
6 被动式建筑设计实践
6.1 案例：甘泉县被动式住宅设计项目
6.2 我国被动式建筑发展的现状与前景
本章小结
7 结论与展望
随着技术和经济的发展，人们对建筑的需求标准也越来越高。能不能尽可能多地使用可再生能源、用尽可能少的化石能源的使用来满足人类的需求？能不能使我们重归自然、亲和自然、适应自然，而不是试图征服自然、战胜自然。这些都是当今建筑界亟待解决的问题。本文从人、建筑、气候大系统出发，对被动式建筑的概念内涵、设计理念、设计原则及目标、设计过程及基本方法、设计评价等进行系统研究，从本体论、认识论及价值论三个维度建立了被动式建筑的基础理论体系，使得对被动式建筑设计的研究从碎片化走向系统和融合。本文研究成果可以归纳为以下几个方面： （1）被动式建筑是指针对地域气候条件和社会经济文化背景，通过建筑设计方法体系，以保证建筑室内环境的舒适性、地域建筑风貌和传统生态经验的传承，同时尽可能利用太阳能、风能等自然能源，实现能源节约目标的建筑。被动式建筑基于全新的自然观、科学观及建筑观的基础之上，寻求人、自然、建筑的和谐统一，不将建筑物当作孤立、静止和单纯的建筑本体来看待，而是将建筑当作气候、地质、水文、植被、医学、建筑物理学等学科大量信息的集结体，将焦点深入并锁定到建筑设计的过程中，强调通过被动式技术的使用以实现绿色建筑、可持续建筑及低碳建筑所设定的目标，从而成为实现上述建筑类型的根本途径。被动式建筑和绿色建筑、可持续建筑的关系是目的与手段的关系。（2）被动式建筑设计目标包括功能目标、经济目标、环境目标和社会目标。被动式建筑的功能目标在于通过适宜技术的使用，获得最为舒适的建筑环境；经济目标体现在基于全寿命周期来分析建筑成本及收益；环境目标在于将建筑的环境影响控制在生态承载力水平内，实现人居环境与自然生态的和谐；社会目标在于实现社会公平性，包括代际公平和代内公平。代内公平主要是通过关注农村被动式建筑的推广；代际公平在于被动式建筑的低能耗性，能够最大程度保护后代享受人生态环境质量的权利，也在于建筑地域文化的传承。（3）基于系统论的基础上，提出被动式建筑整合设计方法和整合设计过程。被动式建筑设计的全过程，是建筑方案设计、建筑结构、暖通空调、给排水和建筑电气等多专业协同的设计过程，具体包括了设计前期、方案设计阶段、扩初阶段、施工图阶段、投标和施工阶段、建筑的使用阶段、入住阶段。最后，从布局规划、体量造型、围护结构、采暖及通风、自然采光等方面论述了被动式建筑的设计策略。（4）针对实践中被动式建筑设计标准缺乏、政府对被动式建筑政策支持不够等问题，从价值论层面上回答了被动式建筑“怎么样”的问题。运用层次分析法及模糊综合判断方法，初步建立了被动式建筑设计微观评价模型；运用投入产出方法，初步建立了被动式建筑的宏观评价模型，测算其对宏观经济及环境的影响。这一理论框架的建立，旨在解决如何将被动式技术融入到建筑设计中去。被动式建筑设计理论既是社会实践和科学发展的理论结晶，也是逻辑发展的必然。被动式建筑设计既是一项复杂的系统工程，又是被社会所逐渐重视的研究对象，因此，对其研究还不够深入和全面。对其进一步研究应包含以下几个方面：（1）应针对不同气候区，给出被动式建筑设计标准、设计策略及评价体系。（2）被动式建筑的经济分析，是后续研究与实践工作中必须着力关注的问题。（3）如果没有规范标准的监测，被动式建筑设计将无法有效完成。因此建立全面的被动式建筑评价体系势在必行。
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