淺談被動式低能耗建筑

■張恒斌，孫擴軍

■1.臨沂市規劃建筑設計研究院，山東 臨沂 276007;2.青島市旅游規劃建筑設計研究院，山東 青島 266071

1 背 景

在人類社會日益發達的今天，隨著科技的發展，人口數量快速增長，人們生活水平日益提高，能源的需求量也必然會越來越大。另一方面，緊隨能源使用而來的環境問題也是當前急需解決的問題之一。正是在這樣的大背景下，一些國家提出了更高節能性能的建筑的中長期發展目標、技術路線等政策法規文件。主要經濟體通過相關項目的設置和推廣逐步推進更高節能性能的建筑相關工作。

被動式低能耗建筑作為一種經濟技術可行的更高節能性能的建筑得到了歐洲主要國家的認可和應用。被動房源于德國，德國地處寒冷地區，其被動房技術主要用于解決冬季供暖問題。被動式居住建筑在滿足人們對室內舒適度的同時，極大地降低對化石能源的需要，為實現城鄉可持續發展提供良好的城市發展模式。被動式房屋采暖熱需求為每年每平方米15kWh，也就是相當于鍋爐端的耗煤量每年每平方米2.77kg，是我們國家實際采暖耗煤量的1/4～1/10，甚至取消采暖系統，室內仍然可以借人體散熱，照明和太陽得熱達到20℃以上的溫度。實踐證明，在中國寒冷地區現有條件下推廣被動式低能耗建筑，居住環境改善是明顯的，建筑能耗降低是顯著的，技術上是可行的，經濟上是可承受的。

目前，國內有中德合作秦皇島在水一方、哈爾濱溪樹庭院、福建南安項目和朗詩布魯克項目等被動式超低能耗建筑試點項目，除秦皇島在水一方進行部分房間試運行外，其他項目均未投入運行，因此本項目作為山東省響應黨中央節能減排和建設美麗中國的號召，積極開展被動式低能耗住宅在山東省的示范，先行先試，積累經驗，引領我國建筑節能的方向。

2 典型項目案例

“在水一方”居住區位于秦皇島市海港區大湯河畔，北臨和平大街、東臨西港路、南臨濱河路、西臨大湯河，與入海口相連，規劃占地840畝，建筑面積150萬平方米，分A、B、C、D、E、F 六個區。

中德被動式低能耗房屋示范項目位于C區，共有9棟示范樓，總面積80344平方米。中德兩國技術人員根據秦皇島的氣候條件，設置了室內環境指標和能耗指標作為該項目的預期目標。在確保室內舒適環境的同時使能耗降到最低。其具體指標如下:(1)室內環境指標。室內溫度20～26℃;超溫頻率≤10%;室內二氧化碳含量=1000ppm;圍護結構內表面溫度的溫差不得超過3℃;門窗的室內一側無結露現象;噪音限值:機房=35dB、功能房 =30dB、起居室 =30dB、臥室 =30dB。(2)能耗指標。采暖需求=15kWh/(m2·a)、采暖負荷=10W/m2;制冷需求=15kWh/(m2·a)、制冷負荷=15W/m2;房屋總一次能源=120kWh/(m2·a)。

3 項目的主要應用技術包括如下幾類

3.1 無熱橋的高效外保溫系統

屋頂、外墻和地下室頂板的傳熱系數要滿足K≤0.15W/(m2·K)。非透明外圍護結構需要用較厚的保溫材料完整包覆，不得出現由梁、板、柱等形成的結構性熱橋，不得出現結露發霉現象。對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施。這種構造措施使得整個外圍護結構起到冬季保溫、夏季隔熱的作用。

3.2 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S≥1.25的性能要求。這種性能的窗可以對不同波長的光線進行選擇性透過。同時其氣密性等級不應低于8級、水密性等級不應低于6級和抗風壓性能等級不應低于9級。

3.3 高效熱回收新風系統

被動房配有通風效率≥75%的熱回收新風系統。新風經過濾等級不低于G4進入室內。空氣質量要滿足CO2≤1000ppm的要求，并能全年自動運行。這樣的新風系統在每次換氣時將能量損失控制到25%以內。

3.4 房屋良好氣密性

房屋應具有包繞整個采暖體積的、連續完整的氣密層;每一居住單元應具有包繞整個采暖體積的、連續完整的氣密層。房屋的氣密性必須滿足在室內外壓差為50Pa的條件下，每小時的換氣次數不超過0.6次，即滿足n50=0.6要求。為了使氣密能夠達到規定要求，需要采取一系列技術措施處理外圍護結構的連接節點。

3.5 防潮防水技術

外圍護結構構造和材料性能要保證被動式房屋圍護結構不能出現結露發霉的現象。如屋面和外墻的防水隔氣層和防水透氣層、外窗和外墻連接的防水隔氣層和防水透氣層。穿墻管道、外窗與外墻之間的膨脹密封條等。

3.6 充分利用太陽能和其它可再生能源

(1)利用太陽能滿足室內冬季得熱要求。房屋的主朝向宜為南向。中國絕大部分地區夏季太陽角高，陽光不易曬入室內，冬季太陽角低，陽光可以很容易照射進室內，使室內得到來自太陽輻射帶來的熱量。

(2)利用太陽光照射滿足采光和日間照明要求。利用光導裝置將陽光導入地下車庫滿足照明需求，完全節省了車庫的照明用電。

(3)利用太陽能解決生活熱水需求。如利用房屋的日照時間長且太陽光充足的建筑表面，安裝太陽能熱水器。

3.7 保障房屋耐久性的材料與技術

被動式房屋從構造上使外圍護主體結構處在保護層里面，免受風霜雨雪的侵蝕。這樣的房屋會比普通房屋有更好的耐久性。它應該可以正常使用200～300年，甚至更長的時間。這就要求被動式房屋所用材料必須具有良好的耐久性。被動式房屋所用的窗與墻的密封材料、防水材料必須有良好的防老化性能;移動遮陽系統必須有耐紫外線和防風雨措施;墻體保溫系統的材料均要有良好的耐久性等。這樣才能保證房屋的性能不喪失。

3.8 高厚度外墻外保溫防火技術

被動房的外墻外保溫材料厚度一般超過200mm。確保外墻外保溫系統沒有火災隱患采取兩方面的技術:一方面采用外保溫材料不會在施工過程中被電焊引燃，在火災中過程本身不會加大火災蔓延，無毒氣釋放;另一方面采用防火構造阻止火災蔓延，每層設置環繞型的巖棉防火隔離帶，或在門窗洞口三側設置防火隔離帶。

3.9 智能化控制

住戶可以根據自己的喜好設定室內溫度和CO2濃度。空調機根據室內CO2濃度和室內溫度自動運行。這種方式一方面保障了室內的舒適度，另一方面也避免了新風機的持續運行，達到了節能的目的。

3.10 噪聲防護

示范工程達到了通過管網和輔助通道傳遞聲音限值，滿足機房≤35dB、臥室和起居室≤30dB目標要求。為了實現這一目標，采取了一系列技術措施。主要包括:采用隔聲性能良好的外窗、樓板之間的隔聲、管道隔聲、鄰戶之間隔聲和鄰室之間的隔聲等。