被動(dòng)式房屋

 　　1簡(jiǎn)介

　　1被動(dòng)式房屋不僅適用于住宅，還適用于辦公建筑、學(xué)校、幼兒園、超市等。

　　被動(dòng)式房屋的概念最早源于瑞典隆德大學(xué)的Bo Adamson教授和德國(guó)達(dá)姆施塔特房屋與環(huán)境研究所(Institut für Wohnen und Umwelt)的Wolfgang Feist博士在1988年5月的一次討論。通過(guò)一系列的研究和德國(guó)黑森州政府的資助，被動(dòng)式房屋的概念逐步確立起來(lái)。

　　1990年最早的一批被動(dòng)式房屋在德國(guó)達(dá)姆施塔特建成。1996年(Passivhaus-Institut)在達(dá)姆施塔特成立，致力于推廣和規(guī)范被動(dòng)式房屋的標(biāo)準(zhǔn)。此后有越來(lái)越多的被動(dòng)式房屋落成。

　　2、19世紀(jì)70年代，建筑師和科學(xué)家就開(kāi)始研究零能耗的房屋，把能耗降到零是十分苛刻的，盡管從理論的角度它是可行的，但是因?yàn)闃O高的造價(jià)和復(fù)雜的工藝，至今為止還只是停留在科研項(xiàng)目層面。

　　低能耗建筑(供熱能源需求用量< 70 kWh/m²a)，因其優(yōu)越的性能價(jià)格比，所以很快的普及開(kāi)來(lái)。

　　隨著節(jié)能的需求更為迫切，被動(dòng)式節(jié)能屋發(fā)展開(kāi)來(lái)。

　　如果把被動(dòng)式節(jié)能屋結(jié)合上更多的太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備，那么也就實(shí)現(xiàn)了“零能耗”的房屋，因?yàn)闆](méi)有誰(shuí)愿意住在一個(gè)沒(méi)有冰箱和電視的房子里。

　　3、截止至2010年，僅在德國(guó)就有13000多座被動(dòng)式節(jié)能屋投入了使用(2012年全世界有37000座)，有獨(dú)棟房屋、公寓、學(xué)校、辦公樓、游泳館等。特別是多層建筑，更能體現(xiàn)它的優(yōu)勢(shì)，例如位于Innsbruck的能容納354個(gè)住戶的“Lodenareal”項(xiàng)目，是世界上最大的被動(dòng)建筑。

　　4、被動(dòng)房屋的基本原則就是能效。杰出的保溫墻體、創(chuàng)新的門窗技術(shù)、高效的建筑通風(fēng)、電器節(jié)能都是解決能效的基礎(chǔ)。

　　2定義

　　是指加熱系統(tǒng)。被動(dòng)式節(jié)能屋不需要主動(dòng)加熱，它基本上是依靠被動(dòng)收集來(lái)的熱量來(lái)使房屋本身保持一個(gè)舒適的溫度。使用太陽(yáng)、人體、家電及熱回收裝置等帶來(lái)的熱能，不需要主動(dòng)熱源的供給。

　　可以用兩個(gè)壺來(lái)的散熱情況來(lái)說(shuō)明被動(dòng)式與主動(dòng)式。下圖為用熱成像儀照出來(lái)的紅外線透視圖照片，反應(yīng)兩個(gè)壺的熱量散發(fā)情況。左側(cè)的壺表面顏色較淺，表示表面溫度較低，散發(fā)出的熱量少，基本依靠被動(dòng)收集的熱量來(lái)保溫，是“被動(dòng)式的”，右側(cè)的壺表面顏色較深，表示表面溫度高，散發(fā)出的熱量多，如要保溫還需要主動(dòng)加熱，是“主動(dòng)式的”。

　　建筑理念

　　第一、因地制宜

　　被動(dòng)式節(jié)能屋的概念適用于世界各地，無(wú)論寒冷地區(qū)還是溫暖地區(qū)都可建設(shè)被動(dòng)式房屋，其基本的方式是一致的。依據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件，房屋的建筑結(jié)構(gòu)材料的用量會(huì)有些差異。在寒冷地區(qū)關(guān)心的是墻體厚度，保溫層厚度。而在炎熱地區(qū)更關(guān)心的是制冷方法，例如遮陽(yáng)、窗戶通風(fēng)以保證在夏天也能保持舒適的室內(nèi)環(huán)境。任何被動(dòng)式房屋的個(gè)性特點(diǎn)都要依據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件進(jìn)行優(yōu)化。

　　在中歐被動(dòng)房屋的建設(shè)有很多實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，只是簡(jiǎn)單的應(yīng)用中歐地區(qū)的建筑設(shè)計(jì)，特別是保溫、窗戶、遮陽(yáng)的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)，在不同地區(qū)直接拷貝應(yīng)用是不可行的。因?yàn)槊總€(gè)地區(qū)都有自身的建筑傳統(tǒng)，有自身特有的建筑材料，例如海南當(dāng)?shù)赜幸环N用來(lái)制作房蓋的草，該草具有防腐、抗?fàn)€、遮陽(yáng)效果特別好(太陽(yáng)曬不透)、廉價(jià)等特性，完全可以達(dá)到被動(dòng)式房屋的要求。每個(gè)地區(qū)都有自身的氣候條件。被動(dòng)式房屋不是高科技技術(shù)與昂貴材料的堆砌，而是可以做到真正的普及，讓公眾消費(fèi)的起。故此，被動(dòng)式房屋的建造，要充分利用當(dāng)?shù)氐馁Y源，當(dāng)?shù)氐慕ㄖ鹘y(tǒng)。在不同地區(qū)的建造有成本分析，計(jì)算投入的成本(建筑成本)與每年可節(jié)省的資源費(fèi)用(油、電、氣等)，可以預(yù)計(jì)節(jié)省的費(fèi)用多少年可以補(bǔ)回多投入的成本。

　　例如在斯德哥爾摩以北80公里的Åkersberga建造的被動(dòng)式房屋，它的PHPP軟件計(jì)算供熱值為14.6 kWh/(m2a)，而此建筑如果放在慕尼黑只需要一半的供熱就夠了。

　　第二、更舒適，更節(jié)能

　　我國(guó)規(guī)定在長(zhǎng)江以南的建筑是沒(méi)有供暖設(shè)施的，此舉雖極大的節(jié)省能源，但人們的生活環(huán)境卻不很舒適，凍傷較為常見(jiàn)，而被動(dòng)式房屋追求的是，在低耗能的條件下，得到極為舒適的生活環(huán)境。保溫窗、隔熱外圍護(hù)、熱回收裝置是被動(dòng)式房屋的主要組成部分，從外表看，它和一般建筑沒(méi)什么區(qū)別，所以被動(dòng)式房屋只是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，并不是一個(gè)工藝方法。

　　3特點(diǎn)

　　外圍護(hù)結(jié)構(gòu)

　　保溫層特別厚。如下圖：

　　內(nèi)部空腔填充保溫材料的粘土磚樣品

　　外墻粘貼特厚泡沫保溫板板材的施工現(xiàn)場(chǎng)

　　被動(dòng)式房屋墻體、窗戶構(gòu)造立體剖切示意圖

　　黃色部分為保溫層，左側(cè)為一般房屋的保溫層厚度，右側(cè)為被動(dòng)式房屋的保溫層厚度。

　　“被動(dòng)式房屋”所需的不僅能減少熱量的損失，而且還能增加保溫和舒適度。即使在寒冷的霜凍天氣里，室內(nèi)側(cè)玻璃也能超過(guò)17°C。

　　被動(dòng)式住宅窗的指標(biāo)：

　　A、 Uw值≤0.8W/(m²K)

　　B、Ug - 1.6 W/(m²K) &middot;g < 0，g值一般都在0.5左右。這個(gè)條件滿足了，表明被動(dòng)窗在冬季窗戶得到的太陽(yáng)熱能大于由于傳導(dǎo)流失的能量。

　　被動(dòng)式房屋對(duì)窗的性能要求極高，目前國(guó)內(nèi)可生產(chǎn)此種窗的窗企寥寥無(wú)幾。但可喜的是在2012年已經(jīng)有國(guó)內(nèi)窗企開(kāi)始與前文提到的“被動(dòng)式節(jié)能屋研究所”(Passivhaus-Institut)接觸，對(duì)建筑外窗的節(jié)能等一系列問(wèn)題展開(kāi)討論與合作。并已經(jīng)研制出一款符合被動(dòng)式房屋用窗標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品——森鷹PASSIVE120。窗框體采用超級(jí)保溫復(fù)合框體，玻璃采用三玻兩腔結(jié)構(gòu)(雙LOW-E、雙暖邊、充氬氣)，使其具有超強(qiáng)的保溫性能?？梢詽M足“被動(dòng)式房屋”的保溫要求。

　　建筑結(jié)構(gòu)無(wú)熱橋

　　建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的一些部位，在室內(nèi)外溫差的作用下，形成熱流相對(duì)密集、內(nèi)表面溫度較低的區(qū)域。這些部位成為傳熱較多的橋梁，故稱為熱橋(thermal bridges)，有時(shí)又可稱為冷橋(cold bridges)。

　　所謂熱橋效應(yīng)，即熱傳導(dǎo)的物理效應(yīng)，由于樓層和墻角處有混凝土圈梁和構(gòu)造柱，而混凝土材料比起砌墻材料有較好的熱傳導(dǎo)性(混凝土材料的導(dǎo)熱性是普通磚塊導(dǎo)熱性的2至4倍)，同時(shí)由于室內(nèi)通風(fēng)不暢，秋末冬初室內(nèi)外溫差較大，冷熱空氣頻繁接觸，墻體保溫層導(dǎo)熱不均勻，產(chǎn)生熱橋效應(yīng)，造成房屋內(nèi)墻結(jié)露、發(fā)霉甚至滴水。

　　被動(dòng)式房屋的無(wú)熱橋建筑結(jié)構(gòu)可避免上述現(xiàn)象的發(fā)生。

　　良好的密封

　　在正負(fù)壓檢測(cè)時(shí)，對(duì)氣體流失有嚴(yán)格要求。因如果密封不好，會(huì)產(chǎn)生冷熱氣體對(duì)流，從而造成熱量流失。

　　換氣系統(tǒng)

　　主動(dòng)通風(fēng)(逆流空氣/空氣熱交換)提供了高質(zhì)量的空氣，同時(shí)利用排廢氣余熱的至少75%對(duì)抽進(jìn)的新風(fēng)加熱，此時(shí)廢氣和新鮮空氣并沒(méi)有混合。因?yàn)楸粍?dòng)屋密封得非常好，可以讓空氣變換最優(yōu)化，嚴(yán)格控制在0.4/h(每小時(shí)空氣交換率)。

　　室外新鮮冷空氣，通過(guò)綠色的管道線路，首先進(jìn)入室內(nèi)能量回收通風(fēng)系統(tǒng)的核心控制部件， 室內(nèi)含有一定熱量的廢氣，通過(guò)黃色的管道線路，也匯集進(jìn)入室內(nèi)能量回收通風(fēng)系統(tǒng)的核心控制部件。 能量回收通風(fēng)系統(tǒng)，將廢氣中的大部分熱量留住，加熱進(jìn)入室內(nèi)的新鮮空氣。 預(yù)熱的新鮮空氣，通過(guò)藍(lán)色的管道線路，送到各個(gè)房間。 熱量回收之后的廢氣，通過(guò)管道線路排到室外。

　　室內(nèi)能量回收通風(fēng)系統(tǒng)、太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)+鍋爐熱水系統(tǒng)+地暖系統(tǒng)+散熱器采暖+生活熱水——熱水交換存儲(chǔ)混合系統(tǒng)，示意圖。