浅谈被动式低能耗绿色建筑在园林建设中的应用

何琮

摘 要：随着社会的进步和发展，我国能源危机开始突显出来，所以节能环保就成为现在社会的热点。现在的建筑师能够设计出新型的节能建筑，这样可以有效解决能源危机而且还可以提高人民的居住生活水平以免环境会受到影响，提高了经济收益，节约了成本，力争建设成为具备生态型、低能耗绿色建筑。采用先进节能设计理念和施工技术，最大限度降低建筑物对能源的消耗及废物排放，努力建设被动式低能耗建筑，从而缩短与国际发达国家的距离。

关键词：被动式低能耗绿色建筑

前言

“低能耗建筑和被动房”的概念是在德国上世纪80 年代低能耗建筑的基础上建立起来的，1988年瑞典隆德大学的阿达姆森教授和德国的菲斯特博士首先提出这一概念， 他们认为 “被动房” 建筑应该是不用主动的采暖和空调系统就可以维持舒适室内热环境的建筑。1991年在德国的达姆施塔特建成了第一座“被动房”建筑， 在建成至今的十几年里， 一直按照设计的要求正常运行，取得了很好的效果。“超低能耗建筑”并不是一种能耗标准，而是一种兼顾能效性能和最佳舒适度的综合方案。其最显著的优点是高效的保温隔热效果。即在非极寒或高温的天气，不用有源的供暖和空调系统仍可拥有舒适的室内小气候。在建筑通过维护结构的热损失和通风热损失最小化的情况下，采用高效热回收通风设施不仅给建筑提供足够的新鲜空气，还可以通过对新鲜空气后加热或后制冷来满足采暖或制冷的需求。

一、“被动式低能耗建筑”理念

“被动式低能耗建筑”并非只是概念，还有严格的量化标准，如“被动房屋”对能源的需求是每年不超过50千瓦时每平方米，采暖需求则是每年每平方米15千瓦时以下。相比之下同等规模建筑每年的能源需求至少要300千瓦时每平方米。

二、“被动式低能耗建筑”的量化标准

一是室内环境到达舒适状态，拟达到技术指标：室内温度18度-26度；相对湿度40%-60%；二氧化碳含量<1000ppm；超温频率<10%；外围护结构内表面温度差<3度；允许噪声级<35dB；房屋气密性N50<0.6/h；新风热回收系统，热回收效率大于75%；PM2，5过滤系统，PM2，5<50（国标70为优）。

二是降低建筑采暖空调耗能，拟达到技术指标：建筑供热一次能源需求<15kw.h（m2.a）；最大供热负荷<10w/m2；制冷一次能源需求<15kw.h/（m2，a）；全年供热（制冷）、生活热水和日常用电一次能源总耗量<120kw，h/（m2.a）.

被动式低能耗建筑，是指仅通过建筑的新风系统供暖及制冷，并且只需要DIN 1946规定的新风量就可以满足ISO 7730中热舒适度的要求。基本不需要额外加装采暖、制冷设备的高能效建筑。“超低能耗建筑”是指综合能效非常高的建筑。其已接近于零的能源需求，主要通过可再生能源满足，包括建筑自身及所在地产能， 或非远程区域产能。德国建筑基本达到有害温室气体零排放量的标准

三、“被动式低能耗建筑”的基本原则

被动式低能耗建筑可以归纳为以下五个基本原则：

1保温材料

应用良好的保温材料包裹整个建筑，包括屋顶，墙体，底板或地下室顶板。典型的保温水平因气候而异。通常情况下，屋面的保温应优于墙面，墙面优于底板。石墨聚苯板是在传统EPS材料基礎上添加功能性物质天然鳞片石墨改性而成。它除了保持EPS材料原有的优 势外，材料的导热性能、强度和阻燃性能得到了更大的提 升，成为国内外被动房设计师及开发商的首选保温材料。

2避免热桥

避免热桥，例如阳台造成的突出混凝土板，或在非采暖制冷的地下室中，穿入地下室顶替板砌体内墙。窗户应安装在保温层内。为地下室保温层选择既能承重又能保温的材料。尽可能使保温层以均匀的保温效果围绕整个建筑，选择高度隔热的断桥窗框。

3门窗

使用高品质低辐射（low-e）玻璃，用惰性气体充填。在许多气候条件下，传热系数U值约0.6W/（m2k），太阳得热系数g值50%至60%的三玻窗是合适的。在温和气候区，低辐射双玻窗可能就足够了。对于制冷需要为主的炎热地区，带遮阳的双玻或三玻窗是正确的选择。

4气密设计

周密考虑气密设计，建立一个非常气密的外围护。所有节点和接口都要设计为气密。气密可以避免不适感，减少温湿调节能耗需求，提高室内空气品质，并降低未经控制的潮湿气流损害热围护的风险。通常在每个被动房气密外围护完成后，都要以“鼓风门测试”测量气密性。在50Pa（n50）的压力差下，换气次数应低于0.6h-1。

5持续新风

通过有热交换的机械通风系统，持续提供新风。这种系统的优点和上述的气密性优点作用下。热回收的效率应达到75%至90%，该数字受气候影响。对于冬季严寒或夏季潮湿的气候，应使用含湿度回收的热量回收通风系统（全热交换新风系统）。

根据不同的气候，对以上手段未能完全避免的小量剩余热负荷，需用机械手段满足制冷、采暖、除湿等一种或多种任务。这方面有多种不同的选择，例如小型化的常规设备，或专门为被动房开发的新技术。

四、被动式低能耗建筑案例

1被动式低能耗建筑目的及设计原则

达到德国被动房的技术标准。遵循被动优先，主动优化，经济合理的原则，充分利用自然采光、自然通风，可再生能源，并结合围护结构的保温隔热和遮阳措施，降低建筑的用能需求。

2方案具体技术措施

1朝向

建筑的总体规划和总平面设计有利于冬季日照和夏季的自然通风。建筑的主朝向选择本地区最佳朝向或接近最佳朝向，且避开冬季主导风向。建筑总平面布置和设计时，不使大面积围护结构外表面朝向冬季主导风向，在迎风面尽量少开门窗或其它孔洞，减少作用在围护结构外表面的冷风渗透。为减少冷风侵入南向外门和东西侧外门均设门斗，为减少热桥门斗与主体结构相互独立。

2建筑体形系数

寒冷地区建筑体形的变化直接影响建筑供暖能耗的大小。建筑体形系数越大，单位建筑面积对应的外表面面积越大，传热损失就越大本工程建筑体形系数，本工程的体形系数为0.31，不大于0.40（德国被动房标准）.

3建筑设计

1）窗墙面积比 窗墙面积比的确定要综合考虑多方面的因素，其中最主要的是不同地区冬、夏季日照情况（日照时间长短、太阳总辐射强度、阳光入射角大小）、季风影响、室外空气温度、室内采光设计标准以及外窗开窗面积与建筑能耗等因素。通过自然采光模拟和遮阳的模拟，该工程的窗墙面积比分别为，南向0.30、北向0.25，东西向0.08， 满足标准的要求。

2）外窗的选择 被动式房屋对窗的性能要求极高，目前国内可生产此种窗的窗企寥寥无几。但可喜的是在2012年已经有国内窗企开始与“被动式节能屋研究所”接触，对建筑外窗的节能等一系列问题展开讨论与合作。并已经研制出一款符合被动式房屋用窗标准的产品——森鹰PASSIVE120。窗框体采用仿木超级保温复合框体，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。窗户整体传热系数达到0.8（国标要求2.70，德国被动房要求0.8）。可以满足“被动式房屋”的保温要求。

3）遮阳系统 通过电动外遮阳不锈钢窗的太阳辐射得热夏季增大了空调负荷，冬季则减小了供暖负荷，外遮阳效果比较好。本工程南向、东西向窗户考虑电动的活动外遮阳。

4）導光管 设计优先利用自然采光。自然采光不能满足照明要求的场所，有条件时宜采用导光、反光装置等方式，将天然光引入室内，作为人工照明的补充。本工程的地下室和顶层部分房间采用天然光导管，并采用照明控制系统对人工照明进行自动控制，当天然光对室内照明达不到照度要求时，控制系统自动开启人工照明，直到满足照度要求。

4建筑热工设计

1）围护结构传热系数 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厘米，而被动房的保温层厚达20-25厘米。在被动房的建设中，很多被传统项目忽略的建设细节都要有所关照。

比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。玻璃窗都是特制的三层窗，甚至包括房间内部墙上安装的插座，也要进行特殊的处理，以加强保温和密闭。虽然在需要的情况下，可以采用制冷制暖等方式调节室温，但即便如此，再加上新风照明等系统的耗能，被动房与现在常见的建设项目相比，仍然能节能90%以上。

2）无热桥设计 采用无热桥设计，门斗独立于主体结构，避免热桥的出现，具体施工见图。

5暖通空调和智能化设计

采用高效的空气-空气能量回收装置，通风系统显热热回收效率不低于75%，并配以新风预热系统。屋顶同时设置有光伏电池板，以满足走廊照明和部分新风加热的功能。在室内环境质量控制方面，内部装设室内PM2.5监测系统，能够定量分析室内外环境空气质量的差别。

建筑能耗监测和控制系统将实现对全楼各种用能设施的分项计量集中展示，并展示主要功能区域的实时室内控制参数，并根据这些参数部分实现对设备运行的控制功能。

五、结论

通过建设部与德国能源署的合作，委派德国专家在项目中扮演着技术知识的传播者、质量保证措施实施者和项目管理者的角色在与监理单位、施工单位的共同努力下将被动式“超低能耗”公共建筑的示范项目落地。采用先进节能设计理念和施工技术，最大限度降低建筑物对能源的消耗及废物排放，争取实现低能耗，低排放，成为国内被动式低能耗绿色建筑的示范。为被动式低能耗绿色公共建筑标准的制定提供可靠数据依据，从而带动建设行业的全新变革。一项成功的景观建筑作品，不仅要立足于本土，传颂传统文化，而且要放眼世界，掌握世界最新设计理念，创新发展，把握未来。