1 被動(dòng)式房屋概述 被動(dòng)式房屋指采用各種節(jié)能技術(shù)構(gòu)造最佳的建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)和室內(nèi)環(huán)境,極大限度地提高建筑保溫隔熱性能和氣密性,使建筑物對(duì)采暖和制冷需求降到最低。在此基礎(chǔ)上,通過各種被動(dòng)式建筑手段,如自然通風(fēng)、自然采光、太陽能輻射和室內(nèi)非供暖熱源得熱等來實(shí)現(xiàn)室內(nèi)舒適的熱濕環(huán)境和采光環(huán)境,最大限度降低對(duì)主動(dòng)式機(jī)械采暖和制冷系統(tǒng)的依賴或完全取消這類設(shè)施。 德國最早提出該概念,德國從1977年頒布第一部保溫法規(guī)到2012年進(jìn)一步修改建筑節(jié)能條例(EnEv),共經(jīng)歷了六個(gè)節(jié)能階段,建筑采暖能耗已由最初的200kWh/(m2a)下降到目前45kWh/(m2a)的水平。2011年德國提出了新的房屋節(jié)能目標(biāo):自2019年1月1日起,將政府辦公建筑建成近零能耗房屋;自2021年1月1日起,將所有新建房屋建成近零能耗房屋。德國Rongen Architekte 建筑師事務(wù)所提供的德國被動(dòng)式房屋主要指標(biāo)見表1和表2。 表1 德國被動(dòng)式房屋主要指標(biāo)
表2 德國被動(dòng)房認(rèn)證指標(biāo) 2 被動(dòng)式房屋的核心技術(shù) 被動(dòng)式房屋誕生于德國,德國氣候與我國北方相似,屬于寒冷氣候區(qū),采用主要高新節(jié)能技術(shù)包括無熱橋的高效外保溫系統(tǒng)、采用雙Low-e高性能保溫隔熱外窗、高效熱回收新風(fēng)系統(tǒng)、房屋良好氣密性、充分利用太陽能和其它可再生能源以及智能化控制。 (1)無熱橋的高效外保溫系統(tǒng) 屋頂、外墻和地下室頂板的傳熱系數(shù)要滿足K≤0.15W/(m2.k)。非透明外圍護(hù)結(jié)構(gòu)需要用較厚的保溫材料完整包覆,不得出現(xiàn)由梁、板、柱等形成的結(jié)構(gòu)性熱橋,不得出現(xiàn)結(jié)露發(fā)霉現(xiàn)象。對(duì)于不可避免的由金屬連接件造成的熱橋要采取阻斷熱橋設(shè)施。這種構(gòu)造措施使得整個(gè)外圍護(hù)結(jié)構(gòu)起到冬季保溫、夏季隔熱的作用。 (2)采用雙Low-e高性能保溫隔熱外窗 外窗具有良好的采光、隔熱和保溫性能。外窗要滿足傳熱系數(shù)K≤0.8W/(m2.k)、玻璃的太陽能總透射比g≥0.35、玻璃選擇性系數(shù)S≥1.25的性能要求。這種性能的窗可以對(duì)不同波長的光線進(jìn)行選擇性透過。從而實(shí)現(xiàn)利用自然光滿足照明的同時(shí),在夏季將造成冷負(fù)荷的光線隔絕在室外,在冬季將輻射到的玻璃近紅外線反射回室內(nèi)。同時(shí)其氣密性等級(jí)不應(yīng)低于8級(jí)、水密性等級(jí)不應(yīng)低于6級(jí)和抗風(fēng)壓性能等級(jí)不應(yīng)低于9級(jí)。 (3)高效熱回收新風(fēng)系統(tǒng) 被動(dòng)房配有通風(fēng)效率≥ 75%的熱回收新風(fēng)系統(tǒng)。新風(fēng)經(jīng)過濾等級(jí)不低于G45進(jìn)入室內(nèi)??諝赓|(zhì)量要滿足CO2≤1000ppm的要求,并能全年自動(dòng)運(yùn)行。這樣的新風(fēng)系統(tǒng)在每次換氣時(shí)將能量損失控制到25%以內(nèi)。 (4)房屋良好氣密性 房屋應(yīng)具有包繞整個(gè)采暖體積的、連續(xù)完整的氣密層;每一居住單元應(yīng)具有包繞整個(gè)采暖體積的、連續(xù)完整的氣密層。房屋的氣密性必須滿足在室內(nèi)外壓差為50Pa的條件下,每小時(shí)的換氣次數(shù)不超過0.6次。即滿足n50=0.6要求。為了使氣密能夠達(dá)到規(guī)定要求,需要采取一系列技術(shù)措施處理外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的連接節(jié)點(diǎn)。如門窗與外墻的連接;穿墻管道的密封處理;安裝開關(guān)插座孔洞的密封等等。 (5)充分利用太陽能和其它可再生能源 因地制宜,充分利用可再生能源可以使建筑減少對(duì)化石能源的依賴和對(duì)一次能源的消耗。 (6)智能化控制 住戶可以根據(jù)自己的喜好設(shè)定室內(nèi)溫度和CO2濃度??照{(diào)機(jī)根據(jù)室內(nèi)CO2濃度和室內(nèi)溫度自動(dòng)運(yùn)行。這種方式一方面保障了室內(nèi)的舒適度另一方面也避免了新風(fēng)機(jī)的持續(xù)運(yùn)行,達(dá)到了節(jié)能的目的。 圖1 被動(dòng)房主要節(jié)能技術(shù)組圖 3 被動(dòng)式房屋在我國的推廣 德國被動(dòng)房建筑理念和方式不僅在北歐地區(qū)受到重視,在中國也已開展了大量的研究、實(shí)踐和推廣工作。最早開始于2008至2009年間由德國能源署和住房城鄉(xiāng)建設(shè)部建筑節(jié)能與科技司合作開展的“中國被動(dòng)式低能耗建筑示范項(xiàng)目”的研究,陸續(xù)在秦皇島、哈爾濱、浙江長興開展了示范項(xiàng)目建設(shè),截止目前已有近三十余項(xiàng)被動(dòng)房示范項(xiàng)目在全國各地實(shí)施,覆蓋了嚴(yán)寒、寒冷、夏熱冬冷、夏熱冬暖的四個(gè)氣候區(qū)(90%以上的項(xiàng)目處于嚴(yán)寒、寒冷地區(qū))。 圖2 全國各地實(shí)施的被動(dòng)房示范項(xiàng)目 2014年起住房城鄉(xiāng)建設(shè)部建筑節(jié)能與科技司聯(lián)合中國建筑節(jié)能協(xié)會(huì)在全國范圍開展了全國被動(dòng)式超低能耗綠色建筑技術(shù)培訓(xùn),2015年5月1日我國首部地方性被動(dòng)式居住建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)《河北省被動(dòng)式低能耗居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》正式實(shí)施,具體指標(biāo)如表3。 表3 河北省被動(dòng)式低能耗居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)主要技術(shù)指標(biāo) 讓每一次都是一次充電......
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