关键词：被动房建筑；超低能耗；节能技术
前言
全国约90%的建筑为高能耗类型建筑，而建筑能耗约占总能耗的30%。同时国内能源储备相对匮乏，但我国能源消耗却占世界总能耗的10%。因此，建设节能绿色环保类型的建筑（如采用超低能耗节能技术的被动房建筑）是大势所趋，也是可持续发展战略的必然要求。
1、被动式超低能耗建筑（被动房）
1.1节能概念
（1）被动房通过综合利用多种节能技术，构建最佳的建筑围护体系和室内环境，极大限度地提高建筑的保温隔热性能和气密性，使能耗降低到最小化，进而使建筑物对供暖和制冷的需求降到最低。
（2）相对于使用电、油、气、煤等资源的主动式供暖和制冷技术的建筑，被动房主要依靠不消耗能源的被动式供暖和制冷技术，便可使室内的四季温度平稳地保持在18~26℃，始终保持高保温性、高气密性、高隔音性和高舒适度。
（3）被动房内设置的热回收、供热、制冷等多种功能的高效热回收通风设施，具有自动开启、停机和自动补充热量或降温的功能，显著降低能耗需求。
1.2设计思路
（1）设计和建造被动房的关键在于最大限度地减少建筑的热量损失，从广义耗能的理论上可理解为达到“近零能耗”。
（2）结合不同气候条件、不同建筑类型、不同特殊要求、不同制约条件及项目的实际情况，科学、灵活运用被动房的设计原理，体现“被动优先”、“主动优化”的设计理念。
（3）针对被动房围护结构的保温、气密性和新风三个系统，采用一体化设计的方法。
1.3关键技术
被动房设计需要适应所在地域的气候特征和自然条件，采用高品质保温隔热性能及气密性能的围护结构，采用高效的新风和热回收技术，最大程度地降低建筑供暖制冷需求，并充分利用可再生能源，以极少的能源消耗提供高舒适度的室内环境。
（1）加强建筑围护体系的保温性能
高效的外保温系统是隔热设计的核心。采用超厚外保温材料的外墙，室内墙体采用高蓄热重质材料，用以抵御冬季室外低温与夏季太阳辐射及室外高温对室内环境的影响，极大限度地提高保温隔热性能和气密性，使热传导损失最小化。
（2）提高建筑的气密性能
提高采用密封结构建筑的气密性能，可以减少由渗风带入的冷、热量，减少室内外热量交换，降低建筑总能耗。被动房的高气密性，既可减少空气渗透所导致的冷热负荷损失，也可有效发挥其通风功能。外窗洞口、空调支架与栏板、穿墙预埋件、屋顶连接处、建筑物阴阳角、包角等部位应采用相应的密封材料和配件隔绝传热，确保高气密性能。
（3）无热桥设计和构造
“热桥效应”是热传导物理效应，是建筑围护结构中的一些部位，在室内外温差作用下形成热流相对密集、内表面温差较低的区域（部位相连处、相汇处、边缘处、角部处），由于热量溢出而损失陡增，成为热损失较多的部位——“热桥”。要使热桥效应最小化，必须加强关键节点的设计与施工，具体措施为：使建筑物外围护包裹在保温层内；避免构件穿透保温隔热平面和外突；阳台宜采用预安装等措施。
（4）高效新风热回收系统
高效新风热回收系统可引进新风和进行热回收。采用高效热回收装置的新风系统，充分利用可再生能源和室内生活热量，实现高舒适度的居住环境。
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（5）低热负荷供暖方式
通过多种绿色技术手段（建筑的保温隔热性能、气密性、机械送新风并进行热回收及再生能源等）最大程度的满足室内舒适的环境，大大降低对一次能源的消耗，最大限度的降低对主动供暖系统的依赖。
（6）充分利用地热能、太阳能等可再生能源
被动房利用可再生能源主要有地源热泵供暖制冷系统（利用地层表明浅层地热资源作为冷热源进行能量转换的供暖空调系统）、光伏发电系统、太阳能热水系统（系利用太阳能转化为电能和热能）等。
1.4结构类型与适用范围
被动房集多种绿色建筑节能技术为一体，不仅适用于住宅、办公、学校、幼儿园、养老院、研究实验等各类建筑，还可适用对已建建筑的改造。
被动房的结构类型可采用钢筋混凝土结构、钢结构、木结构、以及不同结构类型的组合。采用不同结构类型的组合，可以发挥结构体系的性能和优势，有利于发挥被动房超低能耗绿色建筑特性。
例如：
（1）世博会“汉堡之家”在发挥结构功能上采取了独特的设计手段。为保证上一层结构的悬挑长度来实现对底层“遮阳”的功效，采用了“X”形杆件构成的“层梁”结构体系，以分担横向的弯矩和剪力。
（2）山东建筑大学教学实验综合楼被动房项目为国内首个采用钢框架装配式被动式超低能耗公共建筑，是在被动房的基础上融入“钢结构”与“装配式”相结合的设计理念，实现钢结构、被动房、装配式技术的创新组合。
（3）采用被动式超低能耗建筑的上海西虹桥项目售楼处，结构体系为装配式预应力混凝土框架。预制构件的预应力筋采用曲线形状配置，有效改善和提升了构件的性能与品质。项目首次采用3D打印技术与装配式结构相结合，并应用BIM技术使装配式建筑的技术更直观合理。
2、被动房建筑实例分析
中建科成都产业化研发中心项目建于成都市天府新区新兴工业园区内，是国内首个被动式绿色建筑三星装配式智能化建筑。研发中心为4层建筑，包括南楼、北楼和中间连廊三部分。建筑主体全部采用装配式框架结构。建筑整体预制率67.85%。研发中心楼集办公研发、公寓餐饮、技术展示等功能为一体。中德双方初步确定夏热冬冷地区项目的预期能耗指标为：供冷供暖与除湿需求≤40kW·h/(m2·a)以内；供暖需求≤5kW·h/(m2·a)，一次能源消耗≤120kW·h/(m2·a)。
本项目为冬冷夏热地区被动式超低能耗装配式建筑示范项目，由德国能源署提供全程技术咨询和全程质量管控。主要技术亮点有：
（1）公寓采用装配式剪力墙结构、预制化复合夹心保温外墙板。核心是实现外墙板水平缝、垂直缝等接缝部位的气密性构造、门窗洞口构配件安装的构造设计，从而实现无热桥保温隔热。
（2）其他节能技术包括：采用高性能保温隔热外窗；办公和公寓楼南向采用活动外遮阳；新风经地道风预热预冷后，进一步进行高效热回收处理；辅助冷热源拟采用地埋管热泵系统，服务于示范楼内的生活热水系统；公寓楼一层厨房余热进行回收再利用。
3、结语
建筑节能是建设节约型社会的前提条件。据测算，被动房能耗仅为普通节能建筑的10%~25%，其极低的能源消耗同时降低了对非可再生能源的消耗，大力推动了节能建筑的可持续发展。被动房技术可为用户提供高品质的居住环境，如室内全年有新鲜空气，不潮湿，无霉菌，有效改善了空气质量和生活环境。另外，被动房建筑中使用的中空节能玻璃技术，在完成节能减排目标和应对气候变化等方面同样具有巨大的节能优势，已经引起部分节能型建材行业的逐步升级，未来必将会被大力推广和全面应用。
参考文献：
[1]张小玲.被动式低能耗房屋对外门窗性能与安装的要求[J].住宅产业，2014，(S1):57-58.
[2]彭梦月.被动房示范项目围护结构关键节点设计与构造[J].建设科技，2013，(9).
论文作者:张玉阁
论文发表刊物:《建筑实践》2020年01期
论文发表时间:2020/4/27
标签：建筑论文; 三星论文; 结构论文; 被动式论文; 气密性论文; 性能论文; 节能论文; 《建筑实践》2020年01期论文;