被动房（住宅）之通风系统设计

肖孝徕 孟桃 李申昀 王力申

摘  要：该文介绍了被动房的设计理念、高效的新風热回收系统及设计、卫生间和厨房的通风设计、结合工程案例介绍了被动房新风系统的设计思路及设计原则，为其他被动房建筑的新风系统设计提供参考及借鉴作用。

关键词：被动房;新风热回收系统;节能;气流组织

中图分类号：TU83               文献标志码：A

1 被动房设计理念

1.1 被动房概念

被动房是在高效利用能源的同时为住户提供经济且满足舒适性标准的生态建筑，是众多节能建筑的一个分支，是满足ISO7730热舒适标准的建筑。它通过新鲜空气提供室内供暖、供冷需求，且无附加的空气再利用。

“被动”不是完全没有能耗，而是一种智能设计，即将自然通风、采光、太阳能和室内非供暖热源等各种被动节能手段与建筑围护结构、高效节能技术相结合来达到节能的目的。

1.2 被动房5个要素

被动房有5个素。1）良好的外保温系统。2）节能的透明维护结构。3）无热桥设计。4）良好的气密性。5）高效的新风热回收系统。以上5个要素须协调处理，缺一不可。

1.3 基本目标

被动房应满足如下认证标准中规定的指标。1）供暖、供冷负荷低于10 W/m2，或供暖、供冷年耗能不超过15 kWh/m2。2）总能耗控制在120 kWh/m2以内。3）n50≤0.6 次/h。

同时，被动房还应满足下述舒适性指标。1）超温概率≤10%。2）室内空气CO2含量≤1000ppm。3）室内温度维持在20 ℃～26 ℃，相对湿度40%～60%。4）室内围护结构内表面温差不得超过3 ℃，门窗室内一侧无结露现象。

2 新风热回收系统

新风热回收系统通常同时具备通风与供暖功能，其核心组成部分是具备热回收功能的送回风系统。新风热回收系统通过热回收装置使新排风进行热交换，回收排风中的能量。热回收效率是评价热回收装置换热性能的主要指标，其温度交换效率ηt和焓交换效率ηh应在没有预热的条件下测试，其计算公式如下。

式中，t1/h1—室外空气温度（℃）/焓（kJ/kg）。

t2/h2—新风出口温度（℃）/焓/（kJ/kg）。

t3/h3—室内空气温度（℃）/焓（kJ/kg）。

显热回收装置的温度交换效率≥75%;全热热回收装置的焓交换效率≥70%。

2.1 被动房通风原理

良好的气流组织，能使工作区形成均匀而稳定的温度、湿度、气流速度和洁净度场，以满足人体舒适和节能的要求。室内新风气流应从卧室、客厅和工作室等主要活动区（送风区）流向卫生间、浴室和厨房等功能区（排风区）。过道、餐厅、楼梯间等可作为过流区，通过空气流动间接得到送风和排风。室内气流示意图如图1所示。

2.2 新风系统主要功能

对气密性良好的密闭室内空间来说，新风系统显得尤为重要。高效带热回收的新风系统，其主要功能为：消除PM2.5、制冷/加热、加湿/除湿、防止污染物的堆积等。高效带热回收的新风系统，降低了通风系统热损失，提高了新风温度，增加了室内的舒适度。

3 新风系统设计

3.1 新风系统设计要求

新风系统设计有6点要求。1）单位风量耗功率应≤0.45 W/（m3/h）。2）室内主风管风速宜≤3 m/s;支管风速不宜大于2 m/s。3）送风口风速应根据送风方式及类型、安装高度、室内允许风速和噪声等确定，不宜大于3 m/s。 4）排风口不应设在送风射流区和人员长期停留的地点，不应与送风口相对布置，排风口的吸风风速不应大于3 m/s。5）室内空气流速不宜大于0.15 m/s。6）室内送风口应带有调节风量的功能。

3.2 新风量计算

在计算新风量时，应分别计算。1）人员所需新风量。2）排风量。3）满足最小换气次数的送风量。①根据总人数和人均新风量标准计算人员所需新风量，每人所需的最小新风量按照30 m3/h。②一般排风区包括卫生间、厨房、餐厅、储藏室等，根据不同排风区的排风量求和得总排风量。排风量应为新风量的90%～100%，以确保整个空调区域不出现负压。③PHI认证要求换气次数≥0.3 h-1。《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB50736—2012规定了居住建筑设计最小换气次数，根据换气次数和房间体积，即可得到房间送风量。

根据以上计算风量，结合项目实际情况，确定最终的新风量。

3.3 卫生间通风

卫生间排风如果直接排至室外，则造成极大的能源浪费，这与被动房的节能原则相悖。因此将新风热交换机组的回风口设置在卫生间，经能量回收后排至室外，满足卫生间通风需求。

3.4 厨房通风

中餐厨房排油烟量大，其排风和补风应为独立控制系统。设计时应遵循以下原则，尽可能地降低厨房通风造成的冷热负荷，同时满足改善厨房室内环境的要求。1）排油烟机的排气管接至排气道，排气道采用有防回流功能的定型产品。2）补风应从室外直接引入，入口处应设置保温密闭型电动风阀。3）补风口尽可能设置在灶台附近，缩短补风距离。4）厨房内可设一个新风热交换机组的排风口，但需避免厨房油烟对热交换器的污染。

3.5 过流口的设置

过流口作为空气流通的必经之路，在新风系统设计时不可忽视，通常有4种形式的过流口。1）内门与地面间预留的缝隙。2）隔墙设置通风短管。3）门上开通风百叶或者门框和墙体之间缝隙。4）平衡式通风口（内设消声材料）。结合项目实际情况进行设置。

4 工程案例

该案例为已通过PHI认证的被动房住宅项目，每户设一台新风热回收一体机来满足供冷供热需求。一体机显热热回收效率≥75%，有制冷和供暖需求时开启，其余时间尽量依靠自然通风方式供给新风。一体机具有防霜冻功能、内置G4+H11高效过滤器，PM2.5去除效率≥90%以上。

新风热回收一体机可通过室内检测的各种参数（CO2浓度、温度、湿度、PM2.5和TVOC等），选择内循环模式（节能模式）、全新风模式（免费供冷/供热模式）或者新风热回收模式。图2为一个典型户型的新风系统平面布置。

阀门联动有4点要求。1）电动阀1和电动阀2为保温密闭电动阀，与新风热回收一体机连锁启闭;2）电动阀3在内循环及停机时均关闭;3）电动阀4在排油烟风机开时关闭，排油烟风机关时开启;4）电动阀5与排油烟机连锁启闭。

5 结语

被动房具有高节能性、高舒适性和高质量等优势，高效带热回收的新风系统是达到此目的的关键所在。

进行气流组织设计时，应结合家具布置、室内装修、房间几何形状、送排风口位置及形式等各种因素，使室内人员活动区域空气的温湿度、洁净度和流速能更好地满足人体舒适性要求。

新风热回收一体机根据环境（CO2浓度、温度、湿度、PM2.5和TVOC等）设置情况进行自动监测和运行，在实现室内环境的同时，建筑能耗也控制在制冷、供暖、通风总能耗范围之内。

参考文献

[1]张小玲.被动式房屋：理想的高舒适度超低能耗建筑[J].建设科技，2012，11（10）：67-70.