建筑節(jié)能與被動(dòng)房技術(shù)體系的發(fā)展

建筑節(jié)能與被動(dòng)房技術(shù)體系的發(fā)展摘要：本文對(duì)建筑節(jié)能與被動(dòng)房技術(shù)體系的發(fā)展進(jìn)行了系統(tǒng)的介紹，包括被動(dòng)房技術(shù)體系的核心指標(biāo)、被動(dòng)房模型邊界條件、被動(dòng)房設(shè)計(jì)要點(diǎn)、以及建筑被動(dòng)房改造等。同時(shí)對(duì)被動(dòng)房的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)進(jìn)行了系統(tǒng)的分析，并針對(duì)建筑節(jié)能被動(dòng)房的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了深入的探討。關(guān)鍵詞：建筑節(jié)能；被動(dòng)房技術(shù)；發(fā)展引言：被動(dòng)房建筑是一種通過利用太陽(yáng)能、地?zé)崮艿瓤稍偕茉词共膳牡囊淮文茉床怀^15千瓦/平米的房屋，因此，被動(dòng)房建筑的主要特點(diǎn)就是實(shí)現(xiàn)了建筑房屋的低耗能。而對(duì)于被動(dòng)房技術(shù)來說，實(shí)現(xiàn)其低耗能的技術(shù)措施主要是通過高隔熱、隔音、以及建筑氣密性的控制和可再生能源的利用得以實(shí)現(xiàn)?？偟膩碚f，被動(dòng)房建筑的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)和設(shè)計(jì)指標(biāo)比較復(fù)雜，因此，在下文中本文針對(duì)這一問題進(jìn)行了深入的研究。一、被動(dòng)房的最初起源被動(dòng)房最初是指在寒冷條件下，建筑房屋不需要利用采暖系統(tǒng)，僅靠自身的圍護(hù)結(jié)構(gòu)便能實(shí)現(xiàn)保溫性能的節(jié)能房屋。在該理念下，最初的被動(dòng)房作品是1883年挪威建造的弗拉姆號(hào)極地考察船。在當(dāng)時(shí)的年代，這艘船只可以在不用任何采暖設(shè)備的情況下，深入基地考察，并能使船體內(nèi)部保持適宜的溫度。隨后在歐洲的一些寒冷地區(qū)，部分建筑師和工程師小范圍的嘗試了建造不適用采暖設(shè)備便能夠?qū)崿F(xiàn)房屋內(nèi)部保溫的住房。但事實(shí)上，當(dāng)時(shí)建造的房屋還不能稱為真正意義上的被動(dòng)房。其主要原因是由于當(dāng)時(shí)人們并沒有意識(shí)到建筑氣密性的重要性，因此在當(dāng)時(shí)的被動(dòng)房建造過程中，缺乏高性能的門窗系統(tǒng)，同時(shí)由于圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)得過于復(fù)雜，使得建造成本大大提高。由于這一缺陷，人們也開始不斷地對(duì)建筑氣密性進(jìn)行研究，在長(zhǎng)遠(yuǎn)的研究歷程中，建筑被動(dòng)房逐漸達(dá)到了當(dāng)今時(shí)代的標(biāo)準(zhǔn)。二、被動(dòng)房的概念及技術(shù)要點(diǎn)1、被動(dòng)房的概念被動(dòng)房的概念產(chǎn)生于1988年，最早的研究與實(shí)踐始于德國(guó)，是指不通過傳統(tǒng)的采暖方式和主動(dòng)的空調(diào)形式來實(shí)現(xiàn)舒適的冬季和夏季室內(nèi)環(huán)境的建筑。比起能耗低但室內(nèi)舒適度較差的傳統(tǒng)建筑和室內(nèi)足夠舒適但能耗非常高的高端建筑，被動(dòng)房的最大特點(diǎn)在于實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)居住環(huán)境下的低能耗。據(jù)測(cè)算，在一些寒冷地區(qū)，被動(dòng)房屋冬季采暖能耗是普通節(jié)能建筑的1/10~1/4；若折算成國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)，建筑節(jié)能率約為92%。（目前江蘇省要求居住建筑節(jié)能率為50%，正在擬定65%的標(biāo)準(zhǔn)預(yù)計(jì)今年頒布執(zhí)行）被動(dòng)房通過采用先進(jìn)節(jié)能設(shè)計(jì)理念和施工技術(shù)使建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)達(dá)到最優(yōu)化，極大限度地提高建筑的保溫、隔熱和氣密性能，并通過新風(fēng)系統(tǒng)的高效熱（冷）回收裝置將室內(nèi)廢氣中的熱（冷）量回收利用，從而顯著降低建筑的采暖和制冷需求。在此基礎(chǔ)上，被動(dòng)房還通過有效地利用自然通風(fēng)、自然采光、太陽(yáng)輻射等來實(shí)現(xiàn)舒適的室內(nèi)溫度、濕度和采光環(huán)境，最大限度降低對(duì)主動(dòng)式機(jī)械采暖或制冷系統(tǒng)的依賴。2、被動(dòng)房的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)前我國(guó)的被動(dòng)房項(xiàng)目是由德國(guó)能源署與住建部科技中心共同開展認(rèn)證，主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)包括技術(shù)指標(biāo)和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)兩個(gè)方面。相對(duì)來說，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是被動(dòng)房的判定依據(jù)，同時(shí)也是被動(dòng)房的建設(shè)目標(biāo)；而設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)是為了確保房屋建造完成后，被動(dòng)房能夠滿足技術(shù)指標(biāo)中提出的具體要求。一般來說技術(shù)指標(biāo)包括能耗指標(biāo)和舒適性指標(biāo)兩個(gè)大的方面。在能耗指標(biāo)方面，被動(dòng)房標(biāo)準(zhǔn)和我國(guó)的住房建筑節(jié)能65%標(biāo)準(zhǔn)相比較，在供熱能耗需求量方面，被動(dòng)房的標(biāo)準(zhǔn)一般是＜15KW.h(m^a),而我國(guó)的節(jié)能65%標(biāo)準(zhǔn)則是＜58KW.h(m.a)；在最大米暖負(fù)荷上，被動(dòng)房標(biāo)準(zhǔn)要求＜10W/m，而我國(guó)的節(jié)能65%標(biāo)準(zhǔn)則是要求＜32W/m；而對(duì)于生活熱水、家庭用電的年一次能源總消耗上被動(dòng)房的標(biāo)準(zhǔn)要求是必須要＜120KW.h(m.a)，而我國(guó)的在這方面并沒有提出相應(yīng)的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)。而在被動(dòng)房能效控制指標(biāo)方面，被動(dòng)房要求絕熱U＜0.15W/(mK)，Uw＜0.8W/(mK)，無熱橋；氣密性n50＜0.6/h；通風(fēng)采用＞75%WRG；電力需求最多0.45Wh/m3。在舒適性指標(biāo)方面，被動(dòng)房屋要求室內(nèi)溫度需要保持在20-26°C范圍內(nèi)；超溫頻率＜5%；室內(nèi)相對(duì)濕度40-60%室內(nèi)二氧化碳含量＜1000ppm；室內(nèi)噪音，臥室＜25dB，起居室＜30dB；而房屋氣密性在室內(nèi)溫差為50帕?xí)r，每小時(shí)的換氣次數(shù)不得超過0.6次。3、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)目前來說，我國(guó)還沒有制定相應(yīng)的被動(dòng)房設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，因此在被動(dòng)房的設(shè)計(jì)上沿用了德國(guó)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。一般情況下，對(duì)于屋面、外墻、地下室頂板的被動(dòng)房設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求U=0.15，傳熱系數(shù)為W/(m.K)；外門窗設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為U=0.8，傳熱系數(shù)W/(m.K)；氣密性n50＜0.6/h；體型系數(shù)為A/V＜0.4；室內(nèi)溫度需要控制在20C-26C之間；室內(nèi)相對(duì)濕度要保持在40%-60%之間；超溫頻率不能超過5%；廢棄熱量會(huì)使率＞75%；為維護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面溫度差＜3C；室內(nèi)空氣流速平均流速＜0.15m/s。三、被動(dòng)房的技術(shù)措施1、保溫性技術(shù)控制措施圍護(hù)體系的保溫性能是被動(dòng)房設(shè)計(jì)和建造中最重要的技術(shù)措施。建筑外墻和屋面是圍護(hù)體系主體，當(dāng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫層達(dá)到一定厚度時(shí)，房屋通過外圍護(hù)結(jié)構(gòu)損失的能量達(dá)到最低。在冬季可以憑借房屋自然得熱維持室內(nèi)在20C以上；在夏季足以抵抗太陽(yáng)輻射傳到室內(nèi)。[1]在已建成的被動(dòng)房項(xiàng)目中，保溫材料通常在200mm以上，防火等級(jí)B1以上，方能確保外墻及屋面的傳熱系數(shù)達(dá)到0.15W/(m2?K)以下。外窗的保溫性能對(duì)玻璃和窗框提出了很高的要求，在江蘇省住建廳新頒布的《居住建筑標(biāo)準(zhǔn)化外窗系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》中，對(duì)整窗(雙層中空玻璃加斷橋鋁合金窗框)傳熱系數(shù)的要求是不超過2.4W/(m2?K)，這與被動(dòng)房外窗傳熱系數(shù)不超過0.8W/(m2?K)的要求相去甚遠(yuǎn)。為達(dá)到這一要求，被動(dòng)房外窗通常采用3層LOW-E玻璃，玻璃間充惰性氣體(氬氣或氪氣)，配合帶保溫夾層的窗框；外窗進(jìn)行外掛式固定，窗框邊緣嵌在外保溫層內(nèi)。2、氣密性技術(shù)控制措施氣密性對(duì)于被動(dòng)房非常重要，它的密閉性除了可以降低熱量損失以外，還可以控制室內(nèi)環(huán)境的濕度和保護(hù)建筑結(jié)構(gòu)；并能顯著降低通過管網(wǎng)和輔助通道的聲音傳遞，從而有效降噪。在被動(dòng)房標(biāo)準(zhǔn)中有一條不做嚴(yán)格要求但是推薦采用的指標(biāo)，就是在建筑的氣密性測(cè)試中，要求在室內(nèi)外50Pa壓力差的情況下，每小時(shí)的空氣滲透量不能超過建筑總?cè)莘e的60％，在歐洲各國(guó)的現(xiàn)有建筑中，這一指標(biāo)通常在200％-400％之間。四、我國(guó)被動(dòng)房發(fā)展的趨勢(shì)研究1、國(guó)內(nèi)目前的被動(dòng)房發(fā)展趨勢(shì)由于被動(dòng)房兼具建筑品質(zhì)和節(jié)能減排兩方面的重要意義，得到了有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)的高度重視，住建部姜偉新部長(zhǎng)先后四次到秦皇島檢查、指導(dǎo)“在水一方”被動(dòng)房項(xiàng)目。全國(guó)各地也紛紛開展被動(dòng)房建設(shè)的初步嘗試，自2011年被動(dòng)房引入國(guó)內(nèi)以來，不到三年的時(shí)間內(nèi)，已完成新建項(xiàng)目2處，進(jìn)行項(xiàng)目設(shè)計(jì)施工近20處，分布黑龍江、河北、福建、新疆、山東等多個(gè)省份，在全國(guó)形成“搶占先機(jī)”的競(jìng)爭(zhēng)格局2、園區(qū)被動(dòng)房發(fā)展就目前而言，我國(guó)國(guó)內(nèi)的被動(dòng)房建筑還沒有具有示范意義的被動(dòng)房項(xiàng)目。而相對(duì)來說我國(guó)的園區(qū)建筑一直以來在建筑節(jié)能與綠色建筑領(lǐng)域比較重視。因此，對(duì)于我國(guó)的被動(dòng)房發(fā)展來說，一定會(huì)運(yùn)用到園區(qū)建筑中。也就是說我國(guó)的被動(dòng)房發(fā)展將會(huì)在我國(guó)的園區(qū)建筑中大力推行。由此可見園區(qū)被動(dòng)房建筑也是我國(guó)被動(dòng)房發(fā)展的重要趨勢(shì)之一。結(jié)束語(yǔ)：綜上所述，我國(guó)的被動(dòng)房技術(shù)體系還處于一個(gè)發(fā)展中階段，在今后的建筑設(shè)計(jì)中具有充足的發(fā)展空間。雖然在技術(shù)上我國(guó)的被動(dòng)房設(shè)計(jì)技術(shù)還是依賴于德國(guó)提出的標(biāo)準(zhǔn)，但在今后的發(fā)展中，我國(guó)勢(shì)必能夠在被動(dòng)房建設(shè)項(xiàng)目上取得成果。結(jié)合目前我國(guó)被動(dòng)房建設(shè)的實(shí)況，在當(dāng)今時(shí)代我國(guó)應(yīng)該加大對(duì)被動(dòng)房建設(shè)項(xiàng)目的研究和投入，并針對(duì)相應(yīng)的規(guī)范和技術(shù)措施，為我國(guó)的被動(dòng)房建筑提供一些具有示范性作用的被動(dòng)房建設(shè)項(xiàng)目。參考文獻(xiàn)：盧求.德國(guó)建筑節(jié)能與被動(dòng)房技術(shù)體系的發(fā)展J].中國(guó)建筑金屬結(jié)構(gòu)，2016,09：36-41.房濤，高輝，郭娟利，楊帆.德國(guó)被動(dòng)房對(duì)我國(guó)建筑節(jié)能發(fā)展的啟示——以寒冷地區(qū)居住建筑為例