某被动式住宅小区设计探讨

张延国（中国航天建设集团有限公司济南设计研究院,济南 250000）



某被动式住宅小区设计探讨

张延国
（中国航天建设集团有限公司济南设计研究院,济南 250000）

摘 要：现阶段我国北方供暖大部分还是以燃煤为主，清洁燃料使用比例低，在特定天气条件下，会起到加重空气污染的作用。因此冬季接连出现雾霾现象，我们不难联想到燃煤取暖成为造霾的一大主力。针对这一现象，建筑节能设计标准及绿色建筑评级体系等一系列出台及应用，体现出我国目前政策的倾向性。

关键词：被动式建筑；低碳建筑；建筑节能采暖能耗；绿色建筑；节能建筑设计标准

“被动房”（Passive House）的概念始于上世纪的德国，最初是指不用主动采暖和空调系统就可以维持舒适室内热环境的建筑。我国现在所说的“被动房”泛指“被动式低能耗建筑”，是指在建造成本经济、合理的前提下，通过建筑及设备技术，使建筑物对外热传导过程的热损失和通风系统中的热损失最小化，并通过合理利用太阳能、地热能及风能等可再生能源，使运行过程不消耗（或极少消耗）化石能源，室内环境达到健康舒适要求的建筑物。设计及施工过程主要通过控制：一是提高外围护结构（外墙、外窗、屋顶、地板）的保温性能及气密性；二是排风系统的高效率热量回收（热量回收率在75%以上）；三是可再生能源（太阳能、地热能等）合理利用。被动式低能耗建筑的建造成本略高于一般房屋，但节能率高达90%。

根据住房和城乡建设部与德国能源署合作并结合我国气候条件等因素，共同制定被动房的参数指标：

1 能耗要求

（1）年采暖一次能源需求量不大于15KWh/m2；

（2）年制冷一次能源需求量不大于15KWh/m2；

（3）建筑物总能耗（包括制冷、采暖及正常生活如照明等）不大于120KWh/m2。

2 建筑物本身及通风设备要求

（1）建筑物外墙、屋顶、地面传热系数K≤0.15W/（m2·k）；

（2）门窗传热系数K≤1.0W/（m2·k）；

（3）建筑物体形系数A/V≤0.4；

（4）建筑物围护结构气密性n50≤0.6次/h；

（5）外围护结构无热桥：热桥损失系数φ≤0.01w/（m·k）；

（6）通风设备热量回收率≥75%，耗电量＜0.45（w·h）/m³。

被动式建筑施工图设计主要从以下四个方面着手：防热桥及气密性、自然采光及遮阳、主动采暖、制冷、新风系统。

与传统项目不同,被动房项目为了实现极好的保温性能和密闭性能,采用的建造方式跟传统建筑项目都有所区别。以保温层来说,现在一般的项目,保温层只有5-7厘米,而被动房的保温层厚达20-25厘米。再如安装太阳能热水器支架,要先在支架下面垫上两层保温板才能固定,以免热量散失。窗框体采用超级保温复合框体，玻璃采用三玻两腔结构（双LOW-E、双暖边、充氩气），使其具有超强的保温性能。被动房要求设置遮阳设施，冬季尽量多的吸收太阳辐射得热以减少冬季主动采暖负荷；夏季尽量避免太阳辐射得热，以减少夏季主动空调负荷。被动房应注重可再生能源的利用如合理利用太阳能（太阳能辐射得热、太阳能热水以及光伏发电等）、地热能（地源热泵、水源热泵等）。考虑到被动房需要极少冷热负荷，清华同方根据实际工程量身研制出供被动房使用的冷暖一体机，大大的促进了被动房在我国的发展。由于被动房要求废气热回收率，新风机组必须满足被动房的要求，明确新风机组是否承担建筑内部的冷热负荷，是否需要具备制冷制热段，风管内空气流速与室内空气流速均应满足被动房要求。室外新风进入新风机组之前，经土壤直接预冷、热。各类新技术得应用，此类被动房与现在常见的建设项目相比,可节能90%以上。

被动式住宅存在普通建筑不可比拟的的优点：

（1）后期运行节能显著；外墙外窗等围护结构保温性能非常好，传热系数较普通住宅显著减小。室内设二氧化碳与温度探头智能控制冷暖机的启停；

（2）送入室内新风干净清洁；房间密封性非常好，与外界换气次数小于0.6次/h，室内所需新风经过热回收及粗效过滤后送入室内；

（3）室内温度范围波动小，温度较为适宜；由于被动式住宅外围护结构保温性、密封性好，热惰性高，室内温度精度高；

（4）采用清华同方新型产品带热回收式冷暖一体机代替传统采暖形式，无热水跑冒滴漏现象困扰；

（5）隔音效果好，减少外部噪音的污染；

（6）室温恒定在20℃，室内温和湿润，非常舒适。

由于被动房建设在我国还处于探索阶段还存在一些欠缺：

（1）新风量不足，设计的住宅新风量仅为90m³/h，按规范仅满足3个人的新风量要求。一般住户考虑3.5—4人，新风量90m³/h不满足居住建筑所需新风量。

居住建筑设计最小换气次数见表1：

表1

1）按90㎡户型 层高3.1m 每户按3.5～4人计算，20m2＜Fp=22.5～25.7m2≤50m2换气次数为0.5，体积90m2x3.1m=279m³则满足规范要求的最小新风换气量为279x0.5=139.5m³/h；

2）按120㎡户型 层高3.1m 每户按3.5～4人计算20m2＜Fp=30～34.3m2≤50m2换气次数为0.5，体积120m2x3.1m=372m³则满足规范要求的最小新风换气量为372x0.5=186m³/h；随着新风量的加大，会影响节能的效果。

（2）由于被动房着重强调建筑的气密性，导致室内过于密封，卫生间厨房局部排风会出现排不动的现象，室内气味较难清除。（3）初期建设成本投入高，每平米增加约600——1000元成本。（4）设计前期、施工过程中需要专业技术指导，要求精确度高、专业性强。

总之被动式建筑相比较于传统建筑在运行成本、舒适度、环境、照明、能耗、建筑寿命和隔音效果都有着绝对优势。建筑在能耗和运营成本上更优于传统建筑。可以预见，随着技术的不断进步和成本控制的优化，被动式建筑将在未来十年里走入人们的生活成为世界节能建筑的领头羊。

参考文献：

［1］《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》［S］.GB50736-2012.

［2］《公共建筑节能设计标准》［S］.GB50189-2015.

［3］《绿色建筑评价标准》［S］.GB/T-50738-2014.

［4］彭梦月.欧洲超低能耗建筑和被动房的标准、技术及实践［J］.建设科技,2011（05）：42.

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.12.249