被動房（住宅）之通風系統設計

肖孝徠 孟桃 李申昀 王力申

摘 ?要：該文介紹了被動房的設計理念、高效的新風熱回收系統及設計、衛生間和廚房的通風設計、結合工程案例介紹了被動房新風系統的設計思路及設計原則，為其他被動房建筑的新風系統設計提供參考及借鑒作用。

關鍵詞：被動房;新風熱回收系統;節能;氣流組織

中圖分類號：TU83 ? ? ? ? ? ? ? 文獻標志碼：A

1 被動房設計理念

1.1 被動房概念

被動房是在高效利用能源的同時為住戶提供經濟且滿足舒適性標準的生態建筑，是眾多節能建筑的一個分支，是滿足ISO7730熱舒適標準的建筑。它通過新鮮空氣提供室內供暖、供冷需求，且無附加的空氣再利用。

“被動”不是完全沒有能耗，而是一種智能設計，即將自然通風、采光、太陽能和室內非供暖熱源等各種被動節能手段與建筑圍護結構、高效節能技術相結合來達到節能的目的。

1.2 被動房5個要素

被動房有5個素。1）良好的外保溫系統。2）節能的透明維護結構。3）無熱橋設計。4）良好的氣密性。5）高效的新風熱回收系統。以上5個要素須協調處理，缺一不可。

1.3 基本目標

被動房應滿足如下認證標準中規定的指標。1）供暖、供冷負荷低于10 W/m2，或供暖、供冷年耗能不超過15 kWh/m2。2）總能耗控制在120 kWh/m2以內。3）n50≤0.6 次/h。

同時，被動房還應滿足下述舒適性指標。1）超溫概率≤10%。2）室內空氣CO2含量≤1000ppm。3）室內溫度維持在20 ℃～26 ℃，相對濕度40%～60%。4）室內圍護結構內表面溫差不得超過3 ℃，門窗室內一側無結露現象。

2 新風熱回收系統

新風熱回收系統通常同時具備通風與供暖功能，其核心組成部分是具備熱回收功能的送回風系統。新風熱回收系統通過熱回收裝置使新排風進行熱交換，回收排風中的能量。熱回收效率是評價熱回收裝置換熱性能的主要指標，其溫度交換效率ηt和焓交換效率ηh應在沒有預熱的條件下測試，其計算公式如下。

式中，t1/h1—室外空氣溫度（℃）/焓（kJ/kg）。

t2/h2—新風出口溫度（℃）/焓/（kJ/kg）。

t3/h3—室內空氣溫度（℃）/焓（kJ/kg）。

顯熱回收裝置的溫度交換效率≥75%;全熱熱回收裝置的焓交換效率≥70%。

2.1 被動房通風原理

良好的氣流組織，能使工作區形成均勻而穩定的溫度、濕度、氣流速度和潔凈度場，以滿足人體舒適和節能的要求。室內新風氣流應從臥室、客廳和工作室等主要活動區（送風區）流向衛生間、浴室和廚房等功能區（排風區）。過道、餐廳、樓梯間等可作為過流區，通過空氣流動間接得到送風和排風。室內氣流示意圖如圖1所示。

2.2 新風系統主要功能

對氣密性良好的密閉室內空間來說，新風系統顯得尤為重要。高效帶熱回收的新風系統，其主要功能為：消除PM2.5、制冷/加熱、加濕/除濕、防止污染物的堆積等。高效帶熱回收的新風系統，降低了通風系統熱損失，提高了新風溫度，增加了室內的舒適度。

3 新風系統設計

3.1 新風系統設計要求

新風系統設計有6點要求。1）單位風量耗功率應≤0.45 W/（m3/h）。2）室內主風管風速宜≤3 m/s;支管風速不宜大于2 m/s。3）送風口風速應根據送風方式及類型、安裝高度、室內允許風速和噪聲等確定，不宜大于3 m/s。 4）排風口不應設在送風射流區和人員長期停留的地點，不應與送風口相對布置，排風口的吸風風速不應大于3 m/s。5）室內空氣流速不宜大于0.15 m/s。6）室內送風口應帶有調節風量的功能。

3.2 新風量計算

在計算新風量時，應分別計算。1）人員所需新風量。2）排風量。3）滿足最小換氣次數的送風量。①根據總人數和人均新風量標準計算人員所需新風量，每人所需的最小新風量按照30 m3/h。②一般排風區包括衛生間、廚房、餐廳、儲藏室等，根據不同排風區的排風量求和得總排風量。排風量應為新風量的90%～100%，以確保整個空調區域不出現負壓。③PHI認證要求換氣次數≥0.3 h-1。《民用建筑供暖通風與空氣調節設計規范》GB50736—2012規定了居住建筑設計最小換氣次數，根據換氣次數和房間體積，即可得到房間送風量。

根據以上計算風量，結合項目實際情況，確定最終的新風量。

3.3 衛生間通風

衛生間排風如果直接排至室外，則造成極大的能源浪費，這與被動房的節能原則相悖。因此將新風熱交換機組的回風口設置在衛生間，經能量回收后排至室外，滿足衛生間通風需求。

3.4 廚房通風

中餐廚房排油煙量大，其排風和補風應為獨立控制系統。設計時應遵循以下原則，盡可能地降低廚房通風造成的冷熱負荷，同時滿足改善廚房室內環境的要求。1）排油煙機的排氣管接至排氣道，排氣道采用有防回流功能的定型產品。2）補風應從室外直接引入，入口處應設置保溫密閉型電動風閥。3）補風口盡可能設置在灶臺附近，縮短補風距離。4）廚房內可設一個新風熱交換機組的排風口，但需避免廚房油煙對熱交換器的污染。

3.5 過流口的設置

過流口作為空氣流通的必經之路，在新風系統設計時不可忽視，通常有4種形式的過流口。1）內門與地面間預留的縫隙。2）隔墻設置通風短管。3）門上開通風百葉或者門框和墻體之間縫隙。4）平衡式通風口（內設消聲材料）。結合項目實際情況進行設置。

4 工程案例

該案例為已通過PHI認證的被動房住宅項目，每戶設一臺新風熱回收一體機來滿足供冷供熱需求。一體機顯熱熱回收效率≥75%，有制冷和供暖需求時開啟，其余時間盡量依靠自然通風方式供給新風。一體機具有防霜凍功能、內置G4+H11高效過濾器，PM2.5去除效率≥90%以上。

新風熱回收一體機可通過室內檢測的各種參數（CO2濃度、溫度、濕度、PM2.5和TVOC等），選擇內循環模式（節能模式）、全新風模式（免費供冷/供熱模式）或者新風熱回收模式。圖2為一個典型戶型的新風系統平面布置。

閥門聯動有4點要求。1）電動閥1和電動閥2為保溫密閉電動閥，與新風熱回收一體機連鎖啟閉;2）電動閥3在內循環及停機時均關閉;3）電動閥4在排油煙風機開時關閉，排油煙風機關時開啟;4）電動閥5與排油煙機連鎖啟閉。

5 結語

被動房具有高節能性、高舒適性和高質量等優勢，高效帶熱回收的新風系統是達到此目的的關鍵所在。

進行氣流組織設計時，應結合家具布置、室內裝修、房間幾何形狀、送排風口位置及形式等各種因素，使室內人員活動區域空氣的溫濕度、潔凈度和流速能更好地滿足人體舒適性要求。

新風熱回收一體機根據環境（CO2濃度、溫度、濕度、PM2.5和TVOC等）設置情況進行自動監測和運行，在實現室內環境的同時，建筑能耗也控制在制冷、供暖、通風總能耗范圍之內。

參考文獻

[1]張小玲.被動式房屋：理想的高舒適度超低能耗建筑[J].建設科技，2012，11（10）：67-70.