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对欧洲“被动房”的思考

发布时间:2019-12-02 20:19:00 作者 : 佚名 来源 :网络 围观 :
欧洲国家对节能建筑的研究和实践一直都十分活跃而卓有成效,不少新的概念和技术都源自欧洲,“被动房”(Passive House)作为节能建筑的一种类型,由于其具有独特的研究出发点和逐渐成熟的设计、建造和评价体系,在欧洲国家越来越受到社会各界的青睐,成为学术研究和设计实践的有一个关注点。
 
  “被动房”建筑的基本情况:
 
  “被动房”建筑的定义
 
  按照欧盟委员会支持的欧洲“被动房”促进项目中对“被动房”的定义,“被动房”是指不通过传统的采暖方式和主动的空调形势来实现舒适的冬季和夏季室内环境的建筑。
 
  各国研究者比较一致的观点认为“被动房”最大特点在于通过被动式设计,使得建筑对采暖和空调需求的最小化。
 
  由于“被动房”的研究与实践始于德国,根据德国的气候条件,目前欧洲大多数的“被动房”的技术措施着眼于冬季采暖需求的最小化。
 
  “被动房”建筑概念的创立
 
  “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,1988年瑞典德隆大学的阿达姆森教授和德国的费斯特博士首先提出这一概念,他们认为“被动房”应该是不用主动的采暖和空调系统就可以维持舒适内热环境的建筑。
 
  1991年在德国的达姆施塔特建成了第一座“被动房”,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。
 
  1996年,费斯特博士在德国达姆施塔特创建了“被动房”研究所(PHI)。该研究所是目前“被动房”研究最权威的机构之一。
 
  在欧洲已经有上万座“被动房”建成,并且“被动房”的理念已经不再只局限于住宅建筑中,在一些公共建筑中,也逐渐开始采用“被动房”的标准进行建设
 
  “被动房标准”
 
  “被动房标准”实际上是一个实现建筑超低能耗的设计标准,目前这个标准并非官方制定,而是研究者们达成一个共识。
 
  在欧洲国家,要真正被认证为“被动房”必须满足2条标准:1)建筑每年的采暖能耗不超过15kwh/㎡;2)建筑每年总年耗(采暖、空调、生活热水、照明、家电等)不超过120kwh/㎡。
 
  按照这些标准,建筑的冬季采暖可以被减少到欧洲现有同类型建筑的10%以内,建筑每年的总能耗可以减少到30%以内,二氧化碳的排放可以减少到50%以内。
 
  在欧洲目前大约一万座被认证为“被动房”的建筑中,都是按照这个标准建造的,他们大多数都是居住建筑,也包括一些办公楼、学校、幼儿园、超市等公共建筑。
 
  “被动房”设计的主要措施
 
  目前的“被动房”项目中,设计和建造“被动房”建筑时主要致力于解决冬季的采暖问题,其设计理念的核心思想在于最大限度地减少建筑的热量损失。其技术措施可以归纳为4个方面。
 
  加强建筑维护体系的保温性能
 
  建筑维护体系主要由外墙、屋面和外窗组成,加强围护体系的保温性能是“被动房”建筑设计和建造中最为重要的技术措施。正如人在冬季最重要的御寒手段就是穿上保暖衣服一样,这是一个非常简单的道理。
 
  而“被动房”正是充分发挥了这一原则。在考虑现有建筑材料的性能和价格的基础上,为建筑穿上一件最保暖的外套,并把可能存在的“冷桥”尽量阻隔掉。
 
  建筑外墙和屋面是围护体系主体,在欧洲目前的“被动房”中,外墙和屋面的保温材料较多地采用XPS挤塑聚苯板以及岩棉等。为达到“被动房标准”,所采用的厚度都非常大。
 
  例如:德国达姆施塔特建成的第一座“被动房”建筑中,外墙采用275mm的EPS聚苯保温板,其传热系数为0.14w/(㎡·K);屋面采用了445mm的岩棉保温,其传热系统达到0.1w/(㎡·K)。
 
  在其他已建成的“被动房”项目中,外墙和屋面的传热系数通常都在0.1w/(㎡·K)左右。
 
  外窗的保温性能对玻璃和窗框要求读很高,在不少欧洲国家现有的建筑中,大多数采用双层中空玻璃和断桥铝合金的窗框,其传热系数为2.4w/(㎡·K),还远远达不到“被动房”外窗的保温性能要求。
 
  目前已建成的“被动房”中,建筑外窗通常采用3层中空玻璃以及带保温夹层的窗框,其传热系数可达0.8 w/(㎡·K)以下。
 
  在围护结构的阻热性能明显提高以后,“冷桥”就成为一个影响围护体系保温效果的重要因素。在现有建筑的设计中,“冷桥”也已经成为一个被关注的问题,但是远没有在“被动房”设计中那样尽可能的被避免。在“被动房”里,尽量避免“冷桥”存在。
 
  提高建筑的气密性能
 
  基于“被动房”的理念,建筑应该是一个尽量不受室外环境干扰的独立系统。因此,建筑围护结构应该具有可以隔绝室内外空气渗透的功能,这一点在冬季尤为重要,所以,“被动房”建筑与室外空气交换都是通过可以控制的机械系统来实现。
 
  建筑的气密性能对于“被动房”非常重要,好的密闭性除了可以降低热量损失以外,还可以控制室内环境的湿度和保护建筑结构。
 
  在“被动房”建筑设计中,不少窗扇都是固定不可以打开的,部分可开启窗扇在关闭时也要满足很高的气密性要求。
 
  在“被动房标准”中有一条不做严格要求但是推荐采用的指标,就是在建筑的气密性测试中,要求在室内外50Pa压力差的情况下,每小时的空气渗透量不能超过建筑总容积的60%。
 
  在欧洲各国的现有建筑中,这一指标都还远不能达到要求,通常在200%-400%之间,而在德国达姆施塔特建成的第一座“被动房”中,这一指标仅为30%,有效地减少了冬季热量的损失。
 
  机械送新风并进行热回收
 
  当建筑的气密性能大大提高以后,适宜的通风换气方式对于“被动房”就尤为重要了。
 
  要保持室内空气的清洁与健康,必须要满足一定的新风量,在欧洲各国中,新风量的指标从室内空气每小时换气0.4~0.9次,我国北京居住建筑节能设计标准中规定的冬季换气指标为0.5次,与欧洲各国的要求大致相同。
 
  在现有建筑中,开启窗户和门窗缝隙的渗透是实现建筑冬季换气的常用方式,但这样无疑会带来大量的热量损失,并且产生室内吹冷风的不舒适感。
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