被動屋“漢堡之家”人性化的研究

(武漢工程大學(xué)土木工程與建筑學(xué)院 武漢 湖北 430070)

一、引言

近年來，中國隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們生活質(zhì)量也逐漸提高，人們對居住房子需求量也隨之變多，這促進(jìn)了建筑業(yè)的迅速發(fā)展。對于中國來說，中國是一個人口眾多的國家，能源是有限的，但人們對能源消耗是無止境的。作為世界上最大的發(fā)展中國家，在能源的利用和綠色建筑這些方面相對比較薄弱。相對建筑物所耗的能源最大的，而節(jié)能綠色建筑在中國雖然起步較晚，但是已經(jīng)到了一個非展不可的階段。另一方面，隨著中國的城鎮(zhèn)化快速發(fā)展，每年的建筑物的數(shù)量不斷快速增長，對土地、水、能源以及環(huán)保等問題已日益加劇。對于這些問題，僅僅依靠限制資源、能源的使用和加大開采是無法解決問題的根本，我們必須盡快找到解決問題的方法。顯然對于中國這個發(fā)展中國家要用阻止建筑業(yè)發(fā)展、限制能源這些方面的途徑來解決問題是不可能實現(xiàn)的。因此，目前我們唯一解決這個問題的方式就是“如何利用能源”。被動屋“漢堡之家”為我們開辟了一條節(jié)能建筑之路。“被動屋”是建筑節(jié)能理念和各種技術(shù)的一個結(jié)合體，可以通過利用太陽能、地?zé)崮艿瓤稍偕茉词共膳牡囊淮文茉床怀^15千瓦·小時/平方米的房屋。對于節(jié)約能源的問題，被動屋可以最大利用化的使用能源，可以做到充分利用能源，減少能量流失從而達(dá)到我們目的。在我國上海市的“漢堡之家”已經(jīng)被認(rèn)證為被動屋，也是在我國被動式節(jié)能建筑第一個被動屋。

二、被動屋建筑設(shè)計及結(jié)構(gòu)

雙層表皮結(jié)構(gòu)：雙層表皮結(jié)構(gòu)是用雙層表皮作為表皮的衍生物使得建筑內(nèi)部空間發(fā)生了微妙的變化,也使得表皮具有了自身獨(dú)立的空間系統(tǒng)。讓建筑變的系統(tǒng)化、人性化。熱量緩沖空間的概念可以延伸到一整個立面甚至是一整建筑。這引導(dǎo)了本質(zhì)上“建筑物內(nèi)的建筑”這種設(shè)計。盡管這層表皮看起來好像是多余的，是浪費(fèi)材料，但是當(dāng)執(zhí)行適當(dāng)，它可以是非常有效的表皮系統(tǒng)。這些雙層表皮設(shè)計可以在低技術(shù)的木結(jié)構(gòu)居住建筑中看到，也可以在先進(jìn)的幕墻建筑中看到。

三、建筑朝向

我國從古至今的任何建筑就一直開始很注重地理位置，現(xiàn)在也是一樣，一般建筑都是坐南朝北占大多數(shù)。一個建筑要充分的利用資源，要懂得接納大自然給予的恩惠，要最大化利用能量。建筑要有效地利用蓄熱體來做到利用太陽得熱或者保溫，這個必須要充分的利用太陽對建筑的朝向。這說明了建筑的最適合的朝向就是它的東西方向是主軸線，這樣建筑就可以擁有在南向的被動式太陽窗，在北側(cè)盡量少開洞口，這樣以保溫，不會讓室內(nèi)溫度、能量流失。在住宅式的建筑中，最有有效的平面是把經(jīng)常白天活動的房間放在南側(cè)，更多在晚上使用的房間(例如：臥室)放在北面。

四、通風(fēng)和循環(huán)

對于每個建筑來說通風(fēng)和循環(huán)都是非常重要一個布設(shè)，要是把它設(shè)計好可以減少很多能量流失。假如我們唯一目標(biāo)就是讓室外溫度不舒適的氣候環(huán)境下控制建筑內(nèi)部的溫度，那樣主要從如何讓熱量留住或是保存熱量或熱量流出這些方面考慮就可以了。然而除非是極地研究實驗室，一般情況下，這是不夠的。在大多數(shù)地方，都有一些室外溫度是令人愉快的時間，如果只考慮的話，使用室外的新鮮空氣代替空調(diào)和一些機(jī)械設(shè)備來為整個建筑通風(fēng)是很好的。在室外溫度沒那么理想的情況下，我們也還可以用自然通風(fēng)代替機(jī)械冷卻。這不僅需要更多的去了解自然，還要需要重新學(xué)習(xí)一些過去古老的被遺忘的技術(shù)。

空氣運(yùn)動的第一個規(guī)則是熱空氣會上升。幾個世紀(jì)以來，建筑設(shè)計就是利用了這個事實來使空氣循環(huán)起來，典型的就是利用煙囪或者高聳的空間，在這些空間中熱空氣上升形成拉力。拉動建筑底部的空氣，這個過程就叫煙囪效應(yīng)。

煙囪效應(yīng)并不要求必須有一個煙囪或者塔樓。作為一個最近的創(chuàng)新，我們建議在一個住宅中間安裝一個陽光中庭周圍的房間都對著中庭開門，風(fēng)就可以從外面進(jìn)入房間循環(huán)起來。隨著陽光中庭內(nèi)的空氣溫度會升高，會從中庭頂部的通風(fēng)口排出來。結(jié)合使用風(fēng)扇，煙囪效應(yīng)可以極大地減少建筑對空調(diào)的需求。從而減少建筑對能源的消耗，合理借助大自然的恩惠。

五、蓄熱材料

由于太陽角度隨緯度和季節(jié)的交替，從而使得建筑所接受太陽輻射的程度不同。太陽輻射在主動性太陽能項目中是一個重要因素，并且它在被動式太陽能設(shè)計中也是同樣占據(jù)重要的成分。被動式太陽能中要考慮每個季節(jié)所獲得太陽能的數(shù)量和角度。所以就是需要一個種能獲取太陽能和分配支出太陽能的材料見表1：

表1 構(gòu)件材料及功能

圖1

六、絕熱保溫材料應(yīng)用的選擇

(1)按溫度范圍選擇保溫材料。(2)優(yōu)先選用具有最低熱導(dǎo)系數(shù)的保溫材料。(3)保溫材料應(yīng)有良好化學(xué)穩(wěn)定性。(4)保溫材料應(yīng)有足夠的機(jī)械強(qiáng)度。

“被動屋”在未來必定將成為建筑行業(yè)的主導(dǎo)。目前，“漢堡之家”的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，其中有兩大特點(diǎn)，第一是它本身具有非常良好的隔熱性，第二是有非常良好的氣密性。被動房只需要普通房子的10%左右的能源。這樣就可以節(jié)約能源。被動屋制造的價格會比一般的房子貴一點(diǎn)，但是在長期的能源節(jié)能，這樣被動屋的制造費(fèi)反而比一般的房子的便宜，而且被動屋在不久的將來科技的進(jìn)步的，隨之，節(jié)能技術(shù)越來越高。這是被動屋以后會成為主導(dǎo)建筑的原因之一。現(xiàn)在被動屋就開始在中國上海開始試點(diǎn)，這是就是一個起點(diǎn)。被動屋發(fā)展的前景非常大。被動屋的節(jié)能效果非常顯著，但是還是可以更加完美，如何讓建筑變的更節(jié)能呢？那就是建筑人性化、智能化。給建筑賦予生命，讓它變的可以自己我補(bǔ)給，自我調(diào)節(jié)。可以從幾個方面繼續(xù)發(fā)展被動屋：1.充分利用自然給予我們?nèi)祟愖匀荒茉矗尮?jié)能建筑和自然構(gòu)成一個互相轉(zhuǎn)換的系統(tǒng)，這樣可以達(dá)到自然和節(jié)能建筑互利雙贏的效果。2.可以讓被動屋的被動式和主動式構(gòu)成相互相成，讓被動式技術(shù)和主動式技術(shù)相互融合。