大连地区"被动房"应用学习浅谈

刘培艺+张莉

摘 要：文章以被动房的了解和学习为背景，通过被动房设计指标计算的学习和应用，粗浅分析了被动房在大连的可行性。希望通过文章的分析，能够对相关工作提供参考。

关键词：大连；被动房；学习

中图分类号：TU2 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）30-0158-02

1 概述

被动式房屋概念在德国已经有20年的历史了。世界第一幢被动式标准的建筑是位于德国中南部城市达姆施塔特市Kranichstein城区的一幢普通的三层高居住建筑，1991年经过节能改造以后投入使用，年终端耗能降低了约78%。

被动房主要依据为热平衡概念，通过优化的节能设计与节点处理、精细化的现场施工和优良的建筑材料而非尖端技术实现，性价比较高且极利于可持续发展。由于中国主要为冬暖夏热，冬冷夏热地区，所以在中国发展被动房的益处不可估量。

大连市位于北半球的暖温带地区，具有海洋性特点的暖温带大陆性季风气候，是东北地区最温暖的地方，年平均气温10.5℃，极端气温最高37.8℃，最低-19.13℃。[1]作为比较寒冷的大连地区在采暖方面有极大的需求，因此被动房在中国及至大连都普遍具有研究意义。

2 被动房项目意义

近年以来，中国经济发展的速度令世界震惊。伴随着经济的快速发展，各种生态问题显现。据资料报道，每年单位建筑面积能耗量为发达国家的2～3倍，我国建筑耗能的效率仅为发达国家的35%左右，用于建筑的能耗占全国总能耗40%以上[2]。其次，我国各大城市出现雾霾爆发之势，大连近年来渐渐出现污染天气，水污染，大气污染，雾霾等。据了解，大连每个采暖期约消耗煤炭260万吨，约占煤炭消耗总量的22%[3]。而被动房的能耗是现有50%节能标准建筑的1/6，是65%节能标准建筑的1/4。也就意味着，被动房对于急需改污染及资源短缺现状的我国是有益无害的。

3 被动房的学习

3.1 被动房的设计

被动房建设要求是一体化设计。一体化设计要求暖通和建筑物理专业设计人员，像结构工程师一样早期参与新建建筑的设计。

被动式房屋保温设计中，外墙外保温系统需要“建筑监管部门的一般许可”，该许可涉及材料性能（导热系数、防火性能和隔声性能）、保温层厚度和保温层在砌筑墙体上的固定方式。首选是单层保温。尽力避免采用穿过整个保温层的简单的钢支架和锚固件。窗户安装方式要盡可能减少热桥效应。出于对建筑物热舒适性和能量平衡的考虑，窗户安装完以后整窗的传热系数要求小于0.85W/（m2·K）。对门在保温和气密性方面提出和窗户一样的要求，且门扇必须经过气候试验。安装状态楼宇门的传热系数UD，安装状态必须≤0.80W/（m2·K）。四边有密封条，侧面和上面有两道密封，门槛处至少有一道密封。门槛处的安装热桥是关键，在设计工况下最低温度几乎都低于6℃。门须设耐踩踏、形状稳定的门槛挡口，高度H≤15mm。

对于被动房气密性构造设计，需要选择合适的材料。墙内侧的抹灰层、薄膜等是适合用于常规建筑构件的气密性材料。在一般气密性节点上可用气密性丙基酸胶带等进行密封，而一些费用经气密性节点则可以用包装胶带、绉布带等。被动房需进行无热桥结构，事实表明，认真构造细部节点，则按照外部尺寸计算的常规热损失已经包含了全部热桥损失。

3.2 被动房的施工

在保温层施工时，应注意保温层的连续性，注意良好粘贴。施工期间注意对保温材料的防护，注意外围护结构的防风性能。在窗户施工时，抹灰前检查气密性节点，安装时保证门窗密封条能够气密闭合，检查窗框的尺寸和材料，必要时采用负压红外成像检查缺陷。无热桥结构施工时，检查窗户节点是否与设计一致，楼板与外墙连接处必须有足够的保温覆盖，注意检查墙脚与底板的热桥效应。验收时采用红外成像法可帮助发现薄弱环节。室内负压热成像可以在气密性测试时一起使用。被动房新风系统施工时，检查新风主机，注意新风管道连接和主机安装时的噪声隔离，防止固体传声。新风吸风口尽可能高于地面3m，选择空气清新的合适的位置。检查新风管网，检查外围护结构内冷管道的防渗保温即防结露保温。送风阀门可以装在楼板下方约15cm高度，尽量装在门的上方；检查地埋管的密封性和落差等；检查是否易于检修和清洁。

为了保证气密性，施工工序设计非常重要。在做地坪前做好墙体抹灰；在盖住气密层前做风门压力测试。在压力测试过程中应同时检查、定位和修补发现的泄漏点；参与各工种在压力测试时均应到场，以便能够及时修补缺陷；做完压力测试后还可能在气密层内打孔时造成泄漏。

气密性测试主要内容为：在建筑物内外压差为50Pa下，测试建筑物的换气次数和查找建筑围护结构热工缺陷。测试采用DG-700型外窗气密性检测系统。该系统是目前最常用的气密性测试系统之一，主要用于测试建筑围护结构的气密性水平，并可用于对建筑整体性能进行评估。系统根据EN13829设计，测试过程满足标准相应要求。整个系统由密封加压系统、数据采集系统及数据后处理三部分组成。实验开始前，封闭建筑物内所有与外界连通的门窗、管道，同时关闭通风设备；测量建筑物楼板面积、体积等参数；记录建筑物内外温度和湿度；根据现场实际情况确定检测方法，两套DG-700 检测系统，通过主机与电脑进行连接。测试期间检查各个房间的封堵情况，及时发现建筑渗漏点，对渗漏点再次封堵。封堵完善之后重测，一直到符合要求为止。

3.3 被动房的能耗计算

外围护结构热传递计算公式：QT[kWh/a]=A·U·ft·Gt=外围护面积[m2]×外围护结构传热系数[W/m2·K]×温度校正系数×当地气候特征系数[kKh/a]；当建筑外表面处于采暖区与非采暖区，例如阁楼与楼层之间的楼板，地下室与楼层之间的楼板等，ft=0.6，未特别标明的时候ft=1。endprint

窗户Uw值（U-value of window）计算公式：Uw[W/m2·K]=（Ug·Ag+Uf·Af+Ψspacer·Ispacer）/（Ag+Af）<0.80W/m2·K，Ag+Af=Aw；窗户Uw安装值计算公式：Uw安装=（Ug·Aglass+Uf·Aframe+Ψspacer·Lglass+Ψinstalled·Linstalled）/Awindow；Ψ为线性热桥[W/m·k]，其数值不仅和材质有关系，也和装框的设计和安装有关系。通过窗户的能量损失负荷PT[kWh/a]=UW×AW×ΔT。

通风换气热损失计算公式：QL[kWh/a]=V·nL·cp·Gt=加热空间体积[m3]×有效空气交换率[h-1]×空气比热容[0.33Wh/m3·K]×当地气候特征系数[kKh/a]

能量的获得：（1）太阳能获得计算公式：Qs=r·g·Aw·G=折减系数×透射率×窗户面积×总辐射；阴影处r=0.75；玻璃占窗户的比例r=0.6-0.9（平均0.75）；太阳光非垂直照射r=0.85；玻璃表面不清洁r=0.95；（2）内部热能获得计算公式：QI=tHeat·qi·ATFA=供暖期时间长度×具体室内得热×实际居住面积。

3.4 被动房的经济计算

被动房的经济计算通常使用年金理论，即每年支出的费用≤每年节约的费用。

經济性计算公式：ΔI·ai，n+Z≤p·ΔE即一次性投资金额[￥]×年分期付款系统[1/a]+额外增加的年投资金额[￥/a]≤贷款期间平均能源价格[￥/kWh]×年节约能源[kWh/a]。实际利率r[%]=（1+Z）/（1+j）-1=（1+银行正常利率[%]）/（1+通货膨胀[%]）-1；年分期付款系数a[1/a]=i/[1-（1+i）-n]，i[%]：年分期付款利率=r。

例：某约500m2的别墅的外墙通过被动式房屋墙体的改造，在采暖期可节约采暖年耗42000kWh/a。评估周期为20年，贷款期内的平均油价为12ct/kWh，年分期付款利率为4%。其经济性为：年分期付款系数a=4%/[1-（1+4%）-20]=7.36%，一次性投资额ΔI≤p·ΔE/ai，n=（42000×12/100）/7.36%=68478.26元。

4 结束语

本文以在大连实施被动房为起始，学习了被动房的理念，被动房的设计，被动房的施工，被动房的能耗计算公式，被动房的经济计算公式。

被动房建设要求是一体化设计，力求无限接近“无热桥构造”。施工时需注意各节点密封以及连续性，注意新风系统的噪声和温度问题。被动房的核心理念就是维持热平衡，没有很多复杂不可控，所以被动房的塑造性强，若被大力推广开发，可能会受到更多人的认可，引领中国建筑市场走向更高的新平台。

参考文献：

[1]百度百科.大连[DB/OL].https：//baike.baidu.com/item/%E5%A4%A7%E8%BF%9E/152852？fr=aladdin#3_3，2017.

[2]张 晔.论建筑行业对全球主要环境问题的贡献[J].山西建筑，2010：347-348.

[3]达公.行业动态[J].中国建设信息供热制冷，2008，10.endprint