谈被动房建筑

谈被动房建筑

武星光

北京首钢国际工程技术有限公司 北京市 100000

摘要：20世纪90年代，瑞典阿达姆森教授和德国菲斯特博士首先在“低能耗建筑”的基础上提出了“被动房”（PassiveHouse）的概念，旨在运用各种被动和主动的技术手段，利用最少的能源，甚至不使用空调和供暖系统，维持室内的热舒适和良好的空气品质。第一栋被动房于1991年在德国达姆施塔特建成，经过实际能耗监测，证明该被动房可较传统建筑节能90%。此后，被动房得到了广泛关注和快速发展，为建筑节能提供了新的系统思维和实践方法，逐渐成为欧洲及北美发达国家主流的建筑节能方向之一。截至2016年，全球范围内已有约60000栋被动式建筑。被动房技术在我国引入较晚，但目前也得到了本土化应用。2015年，住房与城乡建设部颁布了《被动式超低能耗绿色建筑技术导则（试行）》（以下简称《导则》），为我国被动房建设指明了方向。2019年实施的GB/T51350—2019《近零能耗建筑技术标准》中将“近零能耗建筑”定义为：“适应气候特征和场地条件，通过被动式建筑设计最大幅度降低建筑供暖、空调、照明需求，通过主动技术措施最大幅度提高能源设备与系统效率，充分利用可再生能源，以最少的能源消耗提供舒适室内环境的建筑”。被动房即属于近零能耗建筑之一。该标准通过正式条文从技术指标、建筑设计、施工、运行管理等方向对近零能耗建筑进行了全面的规定，对我国被动房发展起到了重要的推动作用。

关键词：被动房；建筑节能；建筑

引言

近年来，中国的能源消耗量和碳排放量居于世界首位，其中建筑能耗占全国总能耗超过1/3。因此，降低建筑能耗十分必要。被动式建筑属于近零能耗建筑技术体系，是最大程度利用自然条件结合被动式技术以减少耗能的建筑。建筑性能由多方面因素决定，建立逐步回归方程能较好地克服多重共线性问题，找出其中的主要因素。

1被动房的指标标准

“被动房”是被动式节能房的简称，通过充分利用太阳能、空气能、地热能等可再生能源，使所有消耗的一次性能源总和不超过120kW·h/（m2·a）的房屋。被动房的概念适用于世界各地，无论寒冷地区还是温暖地区均可建造，且建筑方式不受楼宇类型的限制，包括办公楼、住房、校舍、体育馆及工业用房。

2改造建筑标准

由于老旧建筑可能存在各种技术和预算方面的限制，建筑改造往往很难在实际工程中达到上述新建建筑的能耗标准。因此，PHI针对建筑改造提出目标较低的替代标准EnerPHit。改造可以选择遵循建筑部件标准或建筑能源需求标准进行。此两项标准均考虑了气象条件的影响，规定了不同气候区建筑围护结构的最大传热系数、最小热回收效率及最大单位采暖能耗等。此外，EnerPHit标准还提高了50Pa下渗透换气次数的限值至n50不大于1.0次/h。但目前我国被动房相关标准暂未对改造建筑进行明确的区分。

3被动房降低能耗的关键技术

3.1保温性原则

被动房应用连续的保温系统，围护体系的保温性能是设计和建造中最重要的技术措施，使用良好的保温材料包裹包括屋顶，墙体，底板或地下室顶板的整个建筑。

3.2气密性措施

建筑的围护结构是典型的多层多孔结构，内部存在空气渗透。当外部空气通过渗透缺陷点，热湿交换量较大时，可能会导致建筑构件断面结露、材料保温性能下降等一系列问题。且窗框与墙体、窗扇的连接缝隙会直接影响到冷风渗透热损失，因此须对建筑施以必要的气密性措施。被动房为达到超低能耗的目标，对建筑气密性的要求更高。提高气密性主要考验现场施工的精细程度，关键原则是气密层必须将整栋建筑完整包裹，禁止出现间断。因此，应尽量减少管线穿过气密层，管线在管线层分散排布，避免对气密性薄膜造成破坏。在必需的部件连接和穿墙处，应依据现场情况组合选用预制套管、聚氨酯或聚乙酯发泡填充、防水隔气膜或气密胶带等多种密闭措施。外墙插孔必须采用气密性插座盒。

3.3新风换气系统原则

通过有热交换的机械通风系统持续提供新风，其热回收效率应达到75%~90%。在冬季严寒或夏季潮湿气候条件下，应使用含湿度回收的热量回收通风系统（全热交换新风系统）。在遵循“外围优先”5个原则的前提下，本方案设计结合气候条件、建筑传统和本地特有的建筑材料，抓住“绿色、示范”两个关键因素，引入先进的绿色生态技术设计理念，建立区域性总体示范、引导和管控，达到了可持续、可推广的发展目标。

3.4门窗节能

首先，对于新建建筑，要在设计阶段根据当地气候条件特点，合理规划建筑朝向及各向窗墙比。其次，尽量降低外窗传热系数是各气候区通用的、提升围护结构热工性能的有效方式。国外被动房外窗的总传热系数（含窗框）一般为0.70~0.85W/（m2·K）。使用具有低发射率和低太阳辐射吸收率（Low-E）的3层隔热玻璃可以基本达到这一目标。玻璃隔层中间的空隙用真空或惰性气体（如氩气、氪气）填充，隔断材料使用聚丙烯等塑料制暖边条而非传统的铝金属间隔条，可有效阻隔传热并增加气密性。有条件的情况下，也可采用深色和有色玻璃以进一步降低夏季得热，但需将室内采光和人员视觉舒适纳入考虑范畴。

3.5无热桥设计

采用避免热桥的措施，如由阳台形成的突出混凝土板，窗户应安装在保温层内，地下室保温层选择既能承重又能保温的材料，尽可能使保温层以均匀的保温效果围绕整个建筑，选择高隔热性能的断桥窗框等。

3.6可再生能源利用

被动房的设计中，可再生能源不作为评价建筑性能的重点，但会根据可再生能源的使用比例判定不同的被动房等级：普通级、优级和特级。在场地条件允许的情况下，可再生能源是很好的节能途径，且被动式建筑自身的超低能耗也具备利用优势。德国本土的被动式建筑常用空气源热泵、地源热泵或生物质能装置作为辅助冷热源。此外，我国许多地区也有利用太阳能的优良条件。

3.7被动式超低能耗设计标准的本土化

被动房设计标准作为德国引进标准，其本土化过程需要结合当地气候，因地制宜。德国的气候条件下，优秀的被动式设计可以基本满足冬季的采暖需求，同时，夏季制冷需求不大，因此德国的被动房不需要额外的辅助制冷系统。但是，我国建筑气候区多样，气候条件与德国有明显差异，以夏热冬冷地区为例，有明显的制冷需求，新风系统产生的冷量之外，需要其他系统对制冷量进行补充。辅助系统的机组运行时会产生噪声。例如，布鲁克楼使用了干式风机盘管辅助控制室内的气温，室内的声环境成为影响使用者舒适和健康的重要因素。因此，超低能耗建筑设计标准脱胎于德国被动房设计标准，节能、舒适、健康是其关键词。本土化过程中，室内声环境的指标应当和能耗需求、气密性等一起成为主要指标之一。

结束语

（1）被动房技术可以有效降低建筑能耗，并且其在各个气候区的住宅建筑和商业建筑中均得到了有力验证。（2）被动房的主要传统技术包括保温措施、门窗节能、气密性措施、无热桥处理、热回收新风系统、可再生能源利用，目前已经形成了较为完整的施工设计方法，但在结合创新技术方面还较为欠缺。（3）目前被动房改造项目和商业办公建筑项目的比例较低，但其未来市场十分广阔，无论从社会需求还是长远回报上看，都应当给予其更多的关注。

参考文献

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