浅谈被动式低能耗建筑

■张恒斌，孙扩军

■1.临沂市规划建筑设计研究院，山东 临沂 276007;2.青岛市旅游规划建筑设计研究院，山东 青岛 266071

1 背 景

在人类社会日益发达的今天，随着科技的发展，人口数量快速增长，人们生活水平日益提高，能源的需求量也必然会越来越大。另一方面，紧随能源使用而来的环境问题也是当前急需解决的问题之一。正是在这样的大背景下，一些国家提出了更高节能性能的建筑的中长期发展目标、技术路线等政策法规文件。主要经济体通过相关项目的设置和推广逐步推进更高节能性能的建筑相关工作。

被动式低能耗建筑作为一种经济技术可行的更高节能性能的建筑得到了欧洲主要国家的认可和应用。被动房源于德国，德国地处寒冷地区，其被动房技术主要用于解决冬季供暖问题。被动式居住建筑在满足人们对室内舒适度的同时，极大地降低对化石能源的需要，为实现城乡可持续发展提供良好的城市发展模式。被动式房屋采暖热需求为每年每平方米15kWh，也就是相当于锅炉端的耗煤量每年每平方米2.77kg，是我们国家实际采暖耗煤量的1/4～1/10，甚至取消采暖系统，室内仍然可以借人体散热，照明和太阳得热达到20℃以上的温度。实践证明，在中国寒冷地区现有条件下推广被动式低能耗建筑，居住环境改善是明显的，建筑能耗降低是显著的，技术上是可行的，经济上是可承受的。

目前，国内有中德合作秦皇岛在水一方、哈尔滨溪树庭院、福建南安项目和朗诗布鲁克项目等被动式超低能耗建筑试点项目，除秦皇岛在水一方进行部分房间试运行外，其他项目均未投入运行，因此本项目作为山东省响应党中央节能减排和建设美丽中国的号召，积极开展被动式低能耗住宅在山东省的示范，先行先试，积累经验，引领我国建筑节能的方向。

2 典型项目案例

“在水一方”居住区位于秦皇岛市海港区大汤河畔，北临和平大街、东临西港路、南临滨河路、西临大汤河，与入海口相连，规划占地840亩，建筑面积150万平方米，分A、B、C、D、E、F 六个区。

中德被动式低能耗房屋示范项目位于C区，共有9栋示范楼，总面积80344平方米。中德两国技术人员根据秦皇岛的气候条件，设置了室内环境指标和能耗指标作为该项目的预期目标。在确保室内舒适环境的同时使能耗降到最低。其具体指标如下:(1)室内环境指标。室内温度20～26℃;超温频率≤10%;室内二氧化碳含量=1000ppm;围护结构内表面温度的温差不得超过3℃;门窗的室内一侧无结露现象;噪音限值:机房=35dB、功能房 =30dB、起居室 =30dB、卧室 =30dB。(2)能耗指标。采暖需求=15kWh/(m2·a)、采暖负荷=10W/m2;制冷需求=15kWh/(m2·a)、制冷负荷=15W/m2;房屋总一次能源=120kWh/(m2·a)。

3 项目的主要应用技术包括如下几类

3.1 无热桥的高效外保温系统

屋顶、外墙和地下室顶板的传热系数要满足K≤0.15W/(m2·K)。非透明外围护结构需要用较厚的保温材料完整包覆，不得出现由梁、板、柱等形成的结构性热桥，不得出现结露发霉现象。对于不可避免的由金属连接件造成的热桥要采取阻断热桥设施。这种构造措施使得整个外围护结构起到冬季保温、夏季隔热的作用。

3.2 采用双Low-e高性能保温隔热外窗

外窗具有良好的采光、隔热和保温性能。外窗要满足传热系数K≤0.8W/(m2·k)、玻璃的太阳能总透射比g≥0.35、玻璃选择性系数S≥1.25的性能要求。这种性能的窗可以对不同波长的光线进行选择性透过。同时其气密性等级不应低于8级、水密性等级不应低于6级和抗风压性能等级不应低于9级。

3.3 高效热回收新风系统

被动房配有通风效率≥75%的热回收新风系统。新风经过滤等级不低于G4进入室内。空气质量要满足CO2≤1000ppm的要求，并能全年自动运行。这样的新风系统在每次换气时将能量损失控制到25%以内。

3.4 房屋良好气密性

房屋应具有包绕整个采暖体积的、连续完整的气密层;每一居住单元应具有包绕整个采暖体积的、连续完整的气密层。房屋的气密性必须满足在室内外压差为50Pa的条件下，每小时的换气次数不超过0.6次，即满足n50=0.6要求。为了使气密能够达到规定要求，需要采取一系列技术措施处理外围护结构的连接节点。

3.5 防潮防水技术

外围护结构构造和材料性能要保证被动式房屋围护结构不能出现结露发霉的现象。如屋面和外墙的防水隔气层和防水透气层、外窗和外墙连接的防水隔气层和防水透气层。穿墙管道、外窗与外墙之间的膨胀密封条等。

3.6 充分利用太阳能和其它可再生能源

(1)利用太阳能满足室内冬季得热要求。房屋的主朝向宜为南向。中国绝大部分地区夏季太阳角高，阳光不易晒入室内，冬季太阳角低，阳光可以很容易照射进室内，使室内得到来自太阳辐射带来的热量。

(2)利用太阳光照射满足采光和日间照明要求。利用光导装置将阳光导入地下车库满足照明需求，完全节省了车库的照明用电。

(3)利用太阳能解决生活热水需求。如利用房屋的日照时间长且太阳光充足的建筑表面，安装太阳能热水器。

3.7 保障房屋耐久性的材料与技术

被动式房屋从构造上使外围护主体结构处在保护层里面，免受风霜雨雪的侵蚀。这样的房屋会比普通房屋有更好的耐久性。它应该可以正常使用200～300年，甚至更长的时间。这就要求被动式房屋所用材料必须具有良好的耐久性。被动式房屋所用的窗与墙的密封材料、防水材料必须有良好的防老化性能;移动遮阳系统必须有耐紫外线和防风雨措施;墙体保温系统的材料均要有良好的耐久性等。这样才能保证房屋的性能不丧失。

3.8 高厚度外墙外保温防火技术

被动房的外墙外保温材料厚度一般超过200mm。确保外墙外保温系统没有火灾隐患采取两方面的技术:一方面采用外保温材料不会在施工过程中被电焊引燃，在火灾中过程本身不会加大火灾蔓延，无毒气释放;另一方面采用防火构造阻止火灾蔓延，每层设置环绕型的岩棉防火隔离带，或在门窗洞口三侧设置防火隔离带。

3.9 智能化控制

住户可以根据自己的喜好设定室内温度和CO2浓度。空调机根据室内CO2浓度和室内温度自动运行。这种方式一方面保障了室内的舒适度，另一方面也避免了新风机的持续运行，达到了节能的目的。

3.10 噪声防护

示范工程达到了通过管网和辅助通道传递声音限值，满足机房≤35dB、卧室和起居室≤30dB目标要求。为了实现这一目标，采取了一系列技术措施。主要包括:采用隔声性能良好的外窗、楼板之间的隔声、管道隔声、邻户之间隔声和邻室之间的隔声等。