摘 要:通過對(duì)被動(dòng)式住宅的分析,探討被動(dòng)式住宅的技術(shù)設(shè)計(jì),使住宅不再主動(dòng)向外需求能源,營(yíng)造良好的、低碳的住宅室內(nèi)空間。
關(guān)鍵詞:被動(dòng)式住宅;設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn);采暖能耗;技術(shù)措施
秦皇島在水一方小區(qū)位于河北省的北部,背靠燕山山脈,面向蔚藍(lán)的大海,這里是北方的寒冷地區(qū),臨近秦皇島山海關(guān)就是東北地界。寒冷的冬季到來了,北方進(jìn)入采暖期,這時(shí)候你會(huì)不會(huì)想到秦皇島在水一方小區(qū)還有不需要采暖就可以溫暖過冬的樓房?在這里,我要帶你一起體驗(yàn)一下在水一方的被動(dòng)式住宅。本文將借助數(shù)據(jù),為大家介紹相關(guān)事例。
什么是被動(dòng)式住宅呢?概括的說被動(dòng)房屋的名稱是由德文PASSIVHAUS翻譯而來。被動(dòng)房屋極大地提高建筑保溫隔熱性和氣密性,不再主動(dòng)向外需求能源,室內(nèi)人們生活中所產(chǎn)生的熱量(如電器、燈具、烹飪、洗滌等)及太陽向室內(nèi)傳遞的熱量就可基本滿足冬季室內(nèi)溫度,并通過熱(冷)回收裝置將室內(nèi)廢氣中的熱(冷)量回收,從而顯著地降低能源需求,實(shí)現(xiàn)室內(nèi)舒適的居住環(huán)境,是能量效益最佳房屋。利用自然的力量實(shí)現(xiàn)舒適溫度環(huán)境的“被動(dòng)式住宅”越來越受到關(guān)注。即使在冬夜也能保暖等,許多頗具挑戰(zhàn)性的嘗試正在展開。隨著測(cè)量設(shè)備及評(píng)估軟件的進(jìn)步,如今已經(jīng)可以定量掌握效果,高精度設(shè)計(jì)被動(dòng)式住宅的條件已經(jīng)具備。
被動(dòng)式住宅看上去設(shè)計(jì)難度似乎比較大。不過,如果正確掌握進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)的基本思路,便可實(shí)現(xiàn)舒適的溫度環(huán)境。
1984年被動(dòng)式住宅設(shè)計(jì)建設(shè)的先驅(qū)者之一、神戶藝術(shù)工科大學(xué)教授小玉 一郎,他設(shè)計(jì)建筑了私宅“筑波之家”,并因此而備受關(guān)注。該住宅在設(shè)計(jì)上,白天充分利用陽光進(jìn)行蓄熱,夜間利用通風(fēng)進(jìn)行蓄冷等,不用依靠機(jī)械設(shè)備進(jìn)行制冷及供暖。
自那之后已經(jīng)過了28年時(shí)間。小玉教授強(qiáng)調(diào)道:“現(xiàn)在的設(shè)計(jì)基本思路與當(dāng)時(shí)完全相同。不過,建筑材料的隔熱性能已經(jīng)明顯提高,溫?zé)岘h(huán)境測(cè)量設(shè)備及預(yù)測(cè)工具也有了很大進(jìn)步。如果能夠充分利用這些優(yōu)勢(shì),應(yīng)該能夠?qū)崿F(xiàn)精度更高的設(shè)計(jì)。”
1 被動(dòng)房屋主要設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)(與65%設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)比較)
注:秦皇島氣象資料:采暖室外計(jì)算溫度-8.2℃,冬季空調(diào)室外計(jì)算溫度-10.7℃;夏季空調(diào)室外計(jì)算溫度30.2℃,相對(duì)濕度47%-80%。
2 被動(dòng)房屋與65%房屋采暖能耗比較
3 如何達(dá)到這些技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)
首先,被動(dòng)房屋圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫隔熱措施:
260厚的聚苯板如同厚厚的棉衣穿在建筑的屋面外墻等外側(cè),被動(dòng)房專用保溫外窗窗框:維卡82系列塑鋼節(jié)能型材;玻璃:①鋼化中空玻璃(5+16Ar+5+12Ar+5)mm;②鋼化LOW-E中空真空玻璃(5+15A+5+0.15V+5)mm,傳熱系數(shù):K=0.9W/(m2.k);被動(dòng)房專用保溫密封入戶門:傳熱系數(shù):K=0.8-1.0W/(m2.k)。
其次。被動(dòng)房屋防熱橋措施:種植露臺(tái)的樓板與主體結(jié)構(gòu)斷開;種植露臺(tái)樓板靠挑梁支撐;設(shè)備電氣管線傳外墻或者屋面也都有精細(xì)的處理:設(shè)備電氣管線穿屋頂穿外墻部位做法上都加上了厚厚的聚苯板,不讓寒氣有絲毫的機(jī)會(huì)進(jìn)入建筑內(nèi)部。
再有,被動(dòng)房屋圍護(hù)結(jié)構(gòu)氣密性:專業(yè)密封膠封堵抗裂網(wǎng)斜鋪抗裂砂漿填滿。
最次,被動(dòng)房屋冷熱水風(fēng)一體化系統(tǒng):新風(fēng)換氣熱回收系統(tǒng)。
被動(dòng)房屋新風(fēng)換氣熱回收率大于75%,損失的25%熱量由建筑內(nèi)(太陽輻射熱、電氣、人體散熱)自身產(chǎn)生的熱量大部分都能滿足。在不能滿足室內(nèi)溫度的情況下,空氣源熱泵會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)補(bǔ)充熱量。
被動(dòng)房屋空氣系統(tǒng)專用機(jī)
外形尺寸:
室內(nèi)機(jī):903*660*1800
室外機(jī):900*397*547
制冷量:2718 W
輸入功率:1053.1 W
制熱量:3380 W
輸入功率:1008 W
風(fēng)機(jī)功率:90W
整機(jī)能效比(COP)2.8;制熱+熱回收能效比(COP)5.5;熱回收率大于75%。
在冬季-10°C環(huán)境下,制熱能效比(COP)最小為2.4(相當(dāng)于一次能耗為0.8);夏季利用制冷余熱可制熱水(水箱容積:150L)。與傳統(tǒng)供暖方式相比,該系統(tǒng)節(jié)能潛力巨大。
4 被動(dòng)房屋節(jié)能效果
按秦皇島地區(qū)五個(gè)月采暖期計(jì)算,被動(dòng)式房屋總建筑面積27076m2,與節(jié)能65%傳統(tǒng)供熱方式比較的節(jié)能效果如下:
節(jié)約標(biāo)煤321噸/年;減少二氧化碳排放866.7噸/年;節(jié)約采暖費(fèi)約45.3萬元/年。
通過在水一方被動(dòng)式住房設(shè)計(jì)摸索,我們得到了被動(dòng)式房屋重要原則:
(1)外墻極好的保溫措施;(2)體積緊湊,良好的A/V比;(3)無熱橋設(shè)計(jì);(4)極佳的氣密性;(5)高效的熱回收;(6)節(jié)電的樓宇設(shè)備;(7)冬季極大的利用太陽能。
值得說明的是在水一方項(xiàng)目是住房與城鄉(xiāng)建設(shè)部2011年科學(xué)技術(shù)項(xiàng)目,同時(shí)還是低能耗建筑示范項(xiàng)目,也是國(guó)際科技合作項(xiàng)目(中德合作)。整個(gè)小區(qū)里面采用了高層建筑太陽能熱水一體化;中水利用(自建日處理2000m3中水站;雨水收集系統(tǒng);地下車庫光導(dǎo)照明;太陽能路燈等技術(shù)。這些技術(shù)措施都走在全國(guó)地產(chǎn)行業(yè)的前端。
以上僅是設(shè)計(jì)過程中總結(jié)的點(diǎn)滴體會(huì),篇幅所限,僅談及皮毛。但被動(dòng)式住宅在我國(guó)尚處于探索階段,尚有許多不完善的技術(shù)需要專業(yè)人士繼續(xù)研究,日趨完善。