何琮

摘 要：隨著社會的進步和發(fā)展，我國能源危機開始突顯出來，所以節(jié)能環(huán)保就成為現(xiàn)在社會的熱點?，F(xiàn)在的建筑師能夠設計出新型的節(jié)能建筑，這樣可以有效解決能源危機而且還可以提高人民的居住生活水平以免環(huán)境會受到影響，提高了經(jīng)濟收益，節(jié)約了成本，力爭建設成為具備生態(tài)型、低能耗綠色建筑。采用先進節(jié)能設計理念和施工技術，最大限度降低建筑物對能源的消耗及廢物排放，努力建設被動式低能耗建筑，從而縮短與國際發(fā)達國家的距離。

關鍵詞：被動式低能耗綠色建筑

前言

“低能耗建筑和被動房”的概念是在德國上世紀80 年代低能耗建筑的基礎上建立起來的，1988年瑞典隆德大學的阿達姆森教授和德國的菲斯特博士首先提出這一概念， 他們認為 “被動房” 建筑應該是不用主動的采暖和空調系統(tǒng)就可以維持舒適室內熱環(huán)境的建筑。1991年在德國的達姆施塔特建成了第一座“被動房”建筑， 在建成至今的十幾年里， 一直按照設計的要求正常運行，取得了很好的效果?！俺湍芎慕ㄖ辈⒉皇且环N能耗標準，而是一種兼顧能效性能和最佳舒適度的綜合方案。其最顯著的優(yōu)點是高效的保溫隔熱效果。即在非極寒或高溫的天氣，不用有源的供暖和空調系統(tǒng)仍可擁有舒適的室內小氣候。在建筑通過維護結構的熱損失和通風熱損失最小化的情況下，采用高效熱回收通風設施不僅給建筑提供足夠的新鮮空氣，還可以通過對新鮮空氣后加熱或后制冷來滿足采暖或制冷的需求。

一、“被動式低能耗建筑”理念

“被動式低能耗建筑”并非只是概念，還有嚴格的量化標準，如“被動房屋”對能源的需求是每年不超過50千瓦時每平方米，采暖需求則是每年每平方米15千瓦時以下。相比之下同等規(guī)模建筑每年的能源需求至少要300千瓦時每平方米。

二、“被動式低能耗建筑”的量化標準

一是室內環(huán)境到達舒適狀態(tài)，擬達到技術指標：室內溫度18度-26度；相對濕度40%-60%；二氧化碳含量<1000ppm；超溫頻率<10%；外圍護結構內表面溫度差<3度；允許噪聲級<35dB；房屋氣密性N50<0.6/h；新風熱回收系統(tǒng)，熱回收效率大于75%；PM2，5過濾系統(tǒng)，PM2，5<50（國標70為優(yōu)）。

二是降低建筑采暖空調耗能，擬達到技術指標：建筑供熱一次能源需求<15kw.h（m2.a）；最大供熱負荷<10w/m2；制冷一次能源需求<15kw.h/（m2，a）；全年供熱（制冷）、生活熱水和日常用電一次能源總耗量<120kw，h/（m2.a）.

被動式低能耗建筑，是指僅通過建筑的新風系統(tǒng)供暖及制冷，并且只需要DIN 1946規(guī)定的新風量就可以滿足ISO 7730中熱舒適度的要求?；静恍枰~外加裝采暖、制冷設備的高能效建筑?！俺湍芎慕ㄖ笔侵妇C合能效非常高的建筑。其已接近于零的能源需求，主要通過可再生能源滿足，包括建筑自身及所在地產(chǎn)能， 或非遠程區(qū)域產(chǎn)能。德國建筑基本達到有害溫室氣體零排放量的標準

三、“被動式低能耗建筑”的基本原則

被動式低能耗建筑可以歸納為以下五個基本原則：

1保溫材料

應用良好的保溫材料包裹整個建筑，包括屋頂，墻體，底板或地下室頂板。典型的保溫水平因氣候而異。通常情況下，屋面的保溫應優(yōu)于墻面，墻面優(yōu)于底板。石墨聚苯板是在傳統(tǒng)EPS材料基礎上添加功能性物質天然鱗片石墨改性而成。它除了保持EPS材料原有的優(yōu) 勢外，材料的導熱性能、強度和阻燃性能得到了更大的提 升，成為國內外被動房設計師及開發(fā)商的首選保溫材料。

2避免熱橋

避免熱橋，例如陽臺造成的突出混凝土板，或在非采暖制冷的地下室中，穿入地下室頂替板砌體內墻。窗戶應安裝在保溫層內。為地下室保溫層選擇既能承重又能保溫的材料。盡可能使保溫層以均勻的保溫效果圍繞整個建筑，選擇高度隔熱的斷橋窗框。

3門窗

使用高品質低輻射（low-e）玻璃，用惰性氣體充填。在許多氣候條件下，傳熱系數(shù)U值約0.6W/（m2k），太陽得熱系數(shù)g值50%至60%的三玻窗是合適的。在溫和氣候區(qū)，低輻射雙玻窗可能就足夠了。對于制冷需要為主的炎熱地區(qū)，帶遮陽的雙?；蛉４笆钦_的選擇。

4氣密設計

周密考慮氣密設計，建立一個非常氣密的外圍護。所有節(jié)點和接口都要設計為氣密。氣密可以避免不適感，減少溫濕調節(jié)能耗需求，提高室內空氣品質，并降低未經(jīng)控制的潮濕氣流損害熱圍護的風險。通常在每個被動房氣密外圍護完成后，都要以“鼓風門測試”測量氣密性。在50Pa（n50）的壓力差下，換氣次數(shù)應低于0.6h-1。

5持續(xù)新風

通過有熱交換的機械通風系統(tǒng)，持續(xù)提供新風。這種系統(tǒng)的優(yōu)點和上述的氣密性優(yōu)點作用下。熱回收的效率應達到75%至90%，該數(shù)字受氣候影響。對于冬季嚴寒或夏季潮濕的氣候，應使用含濕度回收的熱量回收通風系統(tǒng)（全熱交換新風系統(tǒng)）。

根據(jù)不同的氣候，對以上手段未能完全避免的小量剩余熱負荷，需用機械手段滿足制冷、采暖、除濕等一種或多種任務。這方面有多種不同的選擇，例如小型化的常規(guī)設備，或專門為被動房開發(fā)的新技術。

四、被動式低能耗建筑案例

1被動式低能耗建筑目的及設計原則

達到德國被動房的技術標準。遵循被動優(yōu)先，主動優(yōu)化，經(jīng)濟合理的原則，充分利用自然采光、自然通風，可再生能源，并結合圍護結構的保溫隔熱和遮陽措施，降低建筑的用能需求。

2方案具體技術措施

1朝向

建筑的總體規(guī)劃和總平面設計有利于冬季日照和夏季的自然通風。建筑的主朝向選擇本地區(qū)最佳朝向或接近最佳朝向，且避開冬季主導風向。建筑總平面布置和設計時，不使大面積圍護結構外表面朝向冬季主導風向，在迎風面盡量少開門窗或其它孔洞，減少作用在圍護結構外表面的冷風滲透。為減少冷風侵入南向外門和東西側外門均設門斗，為減少熱橋門斗與主體結構相互獨立。

2建筑體形系數(shù)

寒冷地區(qū)建筑體形的變化直接影響建筑供暖能耗的大小。建筑體形系數(shù)越大，單位建筑面積對應的外表面面積越大，傳熱損失就越大本工程建筑體形系數(shù)，本工程的體形系數(shù)為0.31，不大于0.40（德國被動房標準）.

3建筑設計

1）窗墻面積比 窗墻面積比的確定要綜合考慮多方面的因素，其中最主要的是不同地區(qū)冬、夏季日照情況（日照時間長短、太陽總輻射強度、陽光入射角大?。?、季風影響、室外空氣溫度、室內采光設計標準以及外窗開窗面積與建筑能耗等因素。通過自然采光模擬和遮陽的模擬，該工程的窗墻面積比分別為，南向0.30、北向0.25，東西向0.08， 滿足標準的要求。

2）外窗的選擇 被動式房屋對窗的性能要求極高，目前國內可生產(chǎn)此種窗的窗企寥寥無幾。但可喜的是在2012年已經(jīng)有國內窗企開始與“被動式節(jié)能屋研究所”接觸，對建筑外窗的節(jié)能等一系列問題展開討論與合作。并已經(jīng)研制出一款符合被動式房屋用窗標準的產(chǎn)品——森鷹PASSIVE120。窗框體采用仿木超級保溫復合框體，玻璃采用三玻兩腔結構（雙LOW-E、雙暖邊、充氬氣），使其具有超強的保溫性能。窗戶整體傳熱系數(shù)達到0.8（國標要求2.70，德國被動房要求0.8）?？梢詽M足“被動式房屋”的保溫要求。

3）遮陽系統(tǒng) 通過電動外遮陽不銹鋼窗的太陽輻射得熱夏季增大了空調負荷，冬季則減小了供暖負荷，外遮陽效果比較好。本工程南向、東西向窗戶考慮電動的活動外遮陽。

4）導光管 設計優(yōu)先利用自然采光。自然采光不能滿足照明要求的場所，有條件時宜采用導光、反光裝置等方式，將天然光引入室內，作為人工照明的補充。本工程的地下室和頂層部分房間采用天然光導管，并采用照明控制系統(tǒng)對人工照明進行自動控制，當天然光對室內照明達不到照度要求時，控制系統(tǒng)自動開啟人工照明，直到滿足照度要求。

4建筑熱工設計

1）圍護結構傳熱系數(shù) 被動房項目為了實現(xiàn)極好的保溫性能和密閉性能，采用的建造方式跟傳統(tǒng)建筑項目都有所區(qū)別。以保溫層來說，現(xiàn)在一般的項目，保溫層只有5厘米，而被動房的保溫層厚達20-25厘米。在被動房的建設中，很多被傳統(tǒng)項目忽略的建設細節(jié)都要有所關照。

比如安裝太陽能熱水器支架，要先在支架下面墊上兩層保溫板才能固定，以免熱量散失。玻璃窗都是特制的三層窗，甚至包括房間內部墻上安裝的插座，也要進行特殊的處理，以加強保溫和密閉。雖然在需要的情況下，可以采用制冷制暖等方式調節(jié)室溫，但即便如此，再加上新風照明等系統(tǒng)的耗能，被動房與現(xiàn)在常見的建設項目相比，仍然能節(jié)能90%以上。

2）無熱橋設計 采用無熱橋設計，門斗獨立于主體結構，避免熱橋的出現(xiàn)，具體施工見圖。

5暖通空調和智能化設計

采用高效的空氣-空氣能量回收裝置，通風系統(tǒng)顯熱熱回收效率不低于75%，并配以新風預熱系統(tǒng)。屋頂同時設置有光伏電池板，以滿足走廊照明和部分新風加熱的功能。在室內環(huán)境質量控制方面，內部裝設室內PM2.5監(jiān)測系統(tǒng)，能夠定量分析室內外環(huán)境空氣質量的差別。

建筑能耗監(jiān)測和控制系統(tǒng)將實現(xiàn)對全樓各種用能設施的分項計量集中展示，并展示主要功能區(qū)域的實時室內控制參數(shù)，并根據(jù)這些參數(shù)部分實現(xiàn)對設備運行的控制功能。

五、結論

通過建設部與德國能源署的合作，委派德國專家在項目中扮演著技術知識的傳播者、質量保證措施實施者和項目管理者的角色在與監(jiān)理單位、施工單位的共同努力下將被動式“超低能耗”公共建筑的示范項目落地。采用先進節(jié)能設計理念和施工技術，最大限度降低建筑物對能源的消耗及廢物排放，爭取實現(xiàn)低能耗，低排放，成為國內被動式低能耗綠色建筑的示范。為被動式低能耗綠色公共建筑標準的制定提供可靠數(shù)據(jù)依據(jù)，從而帶動建設行業(yè)的全新變革。一項成功的景觀建筑作品，不僅要立足于本土，傳頌傳統(tǒng)文化，而且要放眼世界，掌握世界最新設計理念，創(chuàng)新發(fā)展，把握未來。