被動式房屋

 　　1簡介

　　1被動式房屋不僅適用于住宅，還適用于辦公建筑、學(xué)校、幼兒園、超市等。

　　被動式房屋的概念最早源于瑞典隆德大學(xué)的Bo Adamson教授和德國達姆施塔特房屋與環(huán)境研究所(Institut für Wohnen und Umwelt)的Wolfgang Feist博士在1988年5月的一次討論。通過一系列的研究和德國黑森州政府的資助，被動式房屋的概念逐步確立起來。

　　1990年最早的一批被動式房屋在德國達姆施塔特建成。1996年(Passivhaus-Institut)在達姆施塔特成立，致力于推廣和規(guī)范被動式房屋的標(biāo)準(zhǔn)。此后有越來越多的被動式房屋落成。

　　2、19世紀(jì)70年代，建筑師和科學(xué)家就開始研究零能耗的房屋，把能耗降到零是十分苛刻的，盡管從理論的角度它是可行的，但是因為極高的造價和復(fù)雜的工藝，至今為止還只是停留在科研項目層面。

　　低能耗建筑(供熱能源需求用量< 70 kWh/m²a)，因其優(yōu)越的性能價格比，所以很快的普及開來。

　　隨著節(jié)能的需求更為迫切，被動式節(jié)能屋發(fā)展開來。

　　如果把被動式節(jié)能屋結(jié)合上更多的太陽能發(fā)電設(shè)備，那么也就實現(xiàn)了“零能耗”的房屋，因為沒有誰愿意住在一個沒有冰箱和電視的房子里。

　　3、截止至2010年，僅在德國就有13000多座被動式節(jié)能屋投入了使用(2012年全世界有37000座)，有獨棟房屋、公寓、學(xué)校、辦公樓、游泳館等。特別是多層建筑，更能體現(xiàn)它的優(yōu)勢，例如位于Innsbruck的能容納354個住戶的“Lodenareal”項目，是世界上最大的被動建筑。

　　4、被動房屋的基本原則就是能效。杰出的保溫墻體、創(chuàng)新的門窗技術(shù)、高效的建筑通風(fēng)、電器節(jié)能都是解決能效的基礎(chǔ)。

　　2定義

　　是指加熱系統(tǒng)。被動式節(jié)能屋不需要主動加熱，它基本上是依靠被動收集來的熱量來使房屋本身保持一個舒適的溫度。使用太陽、人體、家電及熱回收裝置等帶來的熱能，不需要主動熱源的供給。

　　可以用兩個壺來的散熱情況來說明被動式與主動式。下圖為用熱成像儀照出來的紅外線透視圖照片，反應(yīng)兩個壺的熱量散發(fā)情況。左側(cè)的壺表面顏色較淺，表示表面溫度較低，散發(fā)出的熱量少，基本依靠被動收集的熱量來保溫，是“被動式的”，右側(cè)的壺表面顏色較深，表示表面溫度高，散發(fā)出的熱量多，如要保溫還需要主動加熱，是“主動式的”。

　　建筑理念

　　第一、因地制宜

　　被動式節(jié)能屋的概念適用于世界各地，無論寒冷地區(qū)還是溫暖地區(qū)都可建設(shè)被動式房屋，其基本的方式是一致的。依據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件，房屋的建筑結(jié)構(gòu)材料的用量會有些差異。在寒冷地區(qū)關(guān)心的是墻體厚度，保溫層厚度。而在炎熱地區(qū)更關(guān)心的是制冷方法，例如遮陽、窗戶通風(fēng)以保證在夏天也能保持舒適的室內(nèi)環(huán)境。任何被動式房屋的個性特點都要依據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件進行優(yōu)化。

　　在中歐被動房屋的建設(shè)有很多實踐經(jīng)驗，只是簡單的應(yīng)用中歐地區(qū)的建筑設(shè)計，特別是保溫、窗戶、遮陽的節(jié)點設(shè)計，在不同地區(qū)直接拷貝應(yīng)用是不可行的。因為每個地區(qū)都有自身的建筑傳統(tǒng)，有自身特有的建筑材料，例如海南當(dāng)?shù)赜幸环N用來制作房蓋的草，該草具有防腐、抗?fàn)€、遮陽效果特別好(太陽曬不透)、廉價等特性，完全可以達到被動式房屋的要求。每個地區(qū)都有自身的氣候條件。被動式房屋不是高科技技術(shù)與昂貴材料的堆砌，而是可以做到真正的普及，讓公眾消費的起。故此，被動式房屋的建造，要充分利用當(dāng)?shù)氐馁Y源，當(dāng)?shù)氐慕ㄖ鹘y(tǒng)。在不同地區(qū)的建造有成本分析，計算投入的成本(建筑成本)與每年可節(jié)省的資源費用(油、電、氣等)，可以預(yù)計節(jié)省的費用多少年可以補回多投入的成本。

　　例如在斯德哥爾摩以北80公里的Åkersberga建造的被動式房屋，它的PHPP軟件計算供熱值為14.6 kWh/(m2a)，而此建筑如果放在慕尼黑只需要一半的供熱就夠了。

　　第二、更舒適，更節(jié)能

　　我國規(guī)定在長江以南的建筑是沒有供暖設(shè)施的，此舉雖極大的節(jié)省能源，但人們的生活環(huán)境卻不很舒適，凍傷較為常見，而被動式房屋追求的是，在低耗能的條件下，得到極為舒適的生活環(huán)境。保溫窗、隔熱外圍護、熱回收裝置是被動式房屋的主要組成部分，從外表看，它和一般建筑沒什么區(qū)別，所以被動式房屋只是一個標(biāo)準(zhǔn)，并不是一個工藝方法。

　　3特點

　　外圍護結(jié)構(gòu)

　　保溫層特別厚。如下圖：

　　內(nèi)部空腔填充保溫材料的粘土磚樣品

　　外墻粘貼特厚泡沫保溫板板材的施工現(xiàn)場

　　被動式房屋墻體、窗戶構(gòu)造立體剖切示意圖

　　黃色部分為保溫層，左側(cè)為一般房屋的保溫層厚度，右側(cè)為被動式房屋的保溫層厚度。

　　“被動式房屋”所需的不僅能減少熱量的損失，而且還能增加保溫和舒適度。即使在寒冷的霜凍天氣里，室內(nèi)側(cè)玻璃也能超過17°C。

　　被動式住宅窗的指標(biāo)：

　　A、 Uw值≤0.8W/(m²K)

　　B、Ug - 1.6 W/(m²K) &middot;g < 0，g值一般都在0.5左右。這個條件滿足了，表明被動窗在冬季窗戶得到的太陽熱能大于由于傳導(dǎo)流失的能量。

　　被動式房屋對窗的性能要求極高，目前國內(nèi)可生產(chǎn)此種窗的窗企寥寥無幾。但可喜的是在2012年已經(jīng)有國內(nèi)窗企開始與前文提到的“被動式節(jié)能屋研究所”(Passivhaus-Institut)接觸，對建筑外窗的節(jié)能等一系列問題展開討論與合作。并已經(jīng)研制出一款符合被動式房屋用窗標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品——森鷹PASSIVE120。窗框體采用超級保溫復(fù)合框體，玻璃采用三玻兩腔結(jié)構(gòu)(雙LOW-E、雙暖邊、充氬氣)，使其具有超強的保溫性能?？梢詽M足“被動式房屋”的保溫要求。

　　建筑結(jié)構(gòu)無熱橋

　　建筑圍護結(jié)構(gòu)中的一些部位，在室內(nèi)外溫差的作用下，形成熱流相對密集、內(nèi)表面溫度較低的區(qū)域。這些部位成為傳熱較多的橋梁，故稱為熱橋(thermal bridges)，有時又可稱為冷橋(cold bridges)。

　　所謂熱橋效應(yīng)，即熱傳導(dǎo)的物理效應(yīng)，由于樓層和墻角處有混凝土圈梁和構(gòu)造柱，而混凝土材料比起砌墻材料有較好的熱傳導(dǎo)性(混凝土材料的導(dǎo)熱性是普通磚塊導(dǎo)熱性的2至4倍)，同時由于室內(nèi)通風(fēng)不暢，秋末冬初室內(nèi)外溫差較大，冷熱空氣頻繁接觸，墻體保溫層導(dǎo)熱不均勻，產(chǎn)生熱橋效應(yīng)，造成房屋內(nèi)墻結(jié)露、發(fā)霉甚至滴水。

　　被動式房屋的無熱橋建筑結(jié)構(gòu)可避免上述現(xiàn)象的發(fā)生。

　　良好的密封

　　在正負(fù)壓檢測時，對氣體流失有嚴(yán)格要求。因如果密封不好，會產(chǎn)生冷熱氣體對流，從而造成熱量流失。

　　換氣系統(tǒng)

　　主動通風(fēng)(逆流空氣/空氣熱交換)提供了高質(zhì)量的空氣，同時利用排廢氣余熱的至少75%對抽進的新風(fēng)加熱，此時廢氣和新鮮空氣并沒有混合。因為被動屋密封得非常好，可以讓空氣變換最優(yōu)化，嚴(yán)格控制在0.4/h(每小時空氣交換率)。

　　室外新鮮冷空氣，通過綠色的管道線路，首先進入室內(nèi)能量回收通風(fēng)系統(tǒng)的核心控制部件， 室內(nèi)含有一定熱量的廢氣，通過黃色的管道線路，也匯集進入室內(nèi)能量回收通風(fēng)系統(tǒng)的核心控制部件。 能量回收通風(fēng)系統(tǒng)，將廢氣中的大部分熱量留住，加熱進入室內(nèi)的新鮮空氣。 預(yù)熱的新鮮空氣，通過藍色的管道線路，送到各個房間。 熱量回收之后的廢氣，通過管道線路排到室外。

　　室內(nèi)能量回收通風(fēng)系統(tǒng)、太陽能熱水系統(tǒng)+鍋爐熱水系統(tǒng)+地暖系統(tǒng)+散熱器采暖+生活熱水——熱水交換存儲混合系統(tǒng)，示意圖。