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摘要:被动式房屋是将自然通风、自然采光、太阳能辐射和室内非供暖热源得热等各种被动式节能手段与建筑围护结构高效节能技术相结合建造而成的低能耗建筑。这种建筑在显著提高室内环境舒适性的同时,可大幅度减少建筑使用能耗,最大限度地降低对主动式机械采暖和制冷系统的依赖。被动房不仅仅是建筑节能发展的必然趋势,而且应该是建筑发展的必然趋势。
关键词:被动房;发展;必然趋势
1、被动式房屋在国外的发展状况
被动式房屋的概念由瑞典隆德大学阿达姆森(BoAdamson)教授于1980年代提出,自德国物理学家沃尔夫冈•法伊斯特(WolfgangFeist)于1991年建造出全世界第一个具有现代意义的被动式房屋以来,至今已建成的被动式房屋近6万栋,总建筑面积达4000万m2。建筑类型涉及居住、办公、学校、养老院、工厂、超市、宾馆,等等。一些对节能减排比较重视的国家和地区纷纷提出了新的建筑节能目标。德国在福岛核电站事故后,率先宣布放弃使用核能,而核能占其能源供应的40%。2011年,德国提出了新的节能目标,即自2019年1月1日起,政府办公建筑将实现(近)零能耗;自2021年1月1日起,所有的新建建筑将建成(近)零能耗;2050年所有建筑要节约80%的一次能源。实现上述目标将为德国节省40%左右的社会终端能耗。
奥地利政府在相关专家数年的调查研究结果基础上,制定了能源自供自足循环经济政策,按照现在的实现速度,奥地利有望在2040年实现“不再依赖化石能源”和“全国CO2零排放”的“梦想”,成为世界上第一个无化石能源消耗的国家。比利时是世界上最早在全国范围内实施只建造“被动式房屋”的国家。从2015年1月1日起,比利时所有新建建筑将按被动式房屋标准建造。2009年12月18日欧盟决议:“要最大限度地利用建筑潜在的能源……自2020年起,所有新建建筑必须达到‘近零能耗建筑’标准”。此项规定意味着:新建建筑要达到零排放建筑标准,建筑物所需能源由可再生能源替代,对建筑物的改造也必须最大限度地发掘其内在的能源潜力。这些国家和地区逐渐将房屋建设成被动式房屋,不但将极大地节省能源,使其建筑摆脱对化石能源的依赖,而且房屋寿命可以得到极大的延长,资源与环境可以得到有效的保护。可以毫不夸张地说被动式房屋是人类得到永续发展的必经之路。
2、国内发展情况
被动式建筑的优势在国内受到重视。全国各地都掀起了“被动房”热潮。作为严寒地区的黑龙江省等部分企业走在了前沿,无论在项目实践、产品技术创新还是自主科研方面都取得了良好成果。如2011年,黑龙江辰能房产公司落成了中德合作被动式住宅——辰能•溪树庭院。这是当时中国仅有的两个中德技术合作“被动式”节能建筑示范项目之一。河北省已建成的“在水一方”被动式绿色建筑节能率高达92%,经科学计算,“在水一方”8万多平方米被动式超低能耗绿色建筑与传统建筑相比,年节约标准煤998吨,减少二氧化碳排放2595吨。2016年,湖南株洲青龙湾田园国际新区楼盘落成,改楼盘是国内“被动房”技术标准建立后,第一批由国内PHI认证的技术人员设计完成的作品。
3、被动房设计的三大构成要素
一是讲究体型和朝向:被动式节能的建筑在设计上尽可能地减少外墙面积,缩小体型系数,这关系到建筑本身外墙受热和散热的问题。此外,房屋的朝向也很重要,这关系到能否更好地利用太阳能资源;东西向很少开窗,如果想大面积开窗,必须有相应的自然或人工遮阳设施(树木、百页、遮阳篷)。
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二是墙体密封性强:被动房是不需要暖气设备的。要保持室内温度,首先依靠很好的保温层和房子的密封性,尽量避开热桥,从地下室开始到屋顶结束,要对房屋进行高效保温,还必须对门、窗进行特殊的保温隔热处理。
三是通风性要好:由于房子的密封性高,因此被动房的通风显得更为重要,以防止霉变。由于通风会损失大部分能量,所以需要新一代的通风设备、设施,以保证新鲜空气被吸入首先进入主卧和起居等房间,污浊空气被从卫生间和厨房排出,同时通过热循环交换器使新风被旧风加热,尽可能减少通风热损失。
4、被动房技术在国内的发展状况和趋势
4.1 被动房技术对国内建筑市场的影响
在北方,已落成成的哈尔滨“溪树庭院”和秦皇岛“在水一方”被动式房屋受到消费者的青睐。与节省采暖费相比,人们更看重它的舒适性和安全性。被动式房屋可以实现在冬季不采暖的条件下,维持室内20℃以上的温度。利用这一手段,可以在不给国家增加能源消耗的前提下,满足人们对冬季室内温度的需求,并使人们拥有比普通房屋更加舒适安全的室内环境。而在长江以南,特别是夏热冬冷地区,夏季需要隔热冬季又没有市政供热,被动房这一种高效保温的技术产品开始在建筑市场上不断走俏。
4.2被动房技术在国内落地生根
德国被动房被作为被动式超低能耗建筑理念的重要的参考标准在世界范围内被广泛吸收和应用。不同于德国的单一气候,我国地域广阔,横跨多个气候带,五大建筑气候分区气候特点差异大。从我国各地气候数据可以看出,对我国不同气候区进行统一的能耗要求是不科学的。我国不同气候区差异大,东西南北的供暖和空调需求极不均衡,因此我国不同气候区气候的差异使得全国无法实施统一的被动式超低能耗建筑能耗指标,德国被动房指标体系更是无法适用。
在立足于我国基本国情,吸收和借鉴欧洲被动式低能耗建筑体系的基础上,我国一批前沿科研人员通过细致分析国内现有被动式超低能耗建筑试点工程,充分考虑经济发展水平、产业情况、建筑特点、居民生活习惯的因素,科学合理地制定了中国“被动式超低能耗建筑指标体系”。目前,我国被动式超低能耗建筑已定义为“被动式超低能耗建筑指通过最大限度提高建筑围护结构保温隔热性能和气密性,充分利用自然通风、自然采光、太阳辐射和室内非供暖热源得热等被动式技术手段,将供暖和空调需求降到最低,实现舒适的室内环境并与自然和谐共生的建筑。”
2015年,由中国建科院编制的《被动式超低能耗建筑技术导则》(试行)经过多次的修订编辑后终于发行。该导则标志着我国超低能耗绿色建筑技术终于进入自我建立标准并逐渐与世界接轨的高度。《导则》中分别明确了建筑保温系统、门窗的性能特征,热桥设计、气密设计和遮阳设计的技术要求,新风热回收系统、供冷供暖系统和通风系统的设计标准等等。其中最具本土特色的设计标准为“以气候特征为引导的方案设计”,这要求被动房技术的应用在设计之初就应该结合项目所在的地理位置,因地制宜地解决各种地理气候影响所带来的实际问题,使之符合中国特色的超低能耗建筑的发展。
除此之外,被动房技术的发展,亦推动着国内绿色建材评价标准的提升。绿色建材和装备技术是发展中国被动式建筑重要的物质基础和手段,被动式建筑需特殊高效的保温材料,高性能的围护结构及热回收的新风系统,很多技术和材料与传统技术要求不一样,而这种新技术的应用要求必然对各种材料的生产、运输、使用、循环等等全过程提出新的评价标准。
结束语
被动房在欧洲已经发展、研究了20余年,已形成一套从法律法规、设计、施工、产品供应等方面的完善体系。我国在积极地借鉴欧洲经验及技术的同时,更要结合我国的实际情况,发展有中国特色的被动房技术和设计标准,制定严格的法律法规、出台积极的政策,为可持续性建筑的发展提供有力保障。
参考文献:
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[2]张正普.被动房技术在苏南地区村镇住宅中的应用研究[D].东南大学,2016.
[3]张小玲.被动房——房屋发展的必然趋势[J].动感(生态城市与绿色建筑),2015,01:46-49
[4]徐伟——被动式超低能耗绿色建筑. 中国绿色建筑2016
论文作者:何颖赋
论文发表刊物:《基层建设》2017年第25期
论文发表时间:2017/12/11
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