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摘要：被动式住宅起源德国，通过住宅本身的构造做法达到高效的保温隔热性能，并利用太阳能和家电设备的散热为居室提供热源，减少或不使用主动供应的能源。适用世界各地，因地制宜，具有高舒适性、高节能性特点，成为一个行业标准。
关键词：被动式住宅、起源、建筑理念、特点
起源
被动式住宅起源于20世纪90年代的德国著名金融中心城市法兰克福。
这类住宅使用超厚的绝热材料和复杂的门窗，主要通过住宅本身的构造做法达到高效的保温隔热性能，并利用太阳能和家电设备的散热为居室提供热源，减少或不使用主动供应的能源，即便是需要提供其他能源，也尽量采用清洁的可再生能源。建筑师为房子设计了密封的外壳，所以房屋几乎没有任何热量散失，也没有任何冷风吹进来。“被动式房屋”不仅能够通过阳光加热，甚至可以利用家电或居住者身体释放的热量保温。
在德国，“被动式房屋”的建筑成本仅比传统房屋高出5%-7%。新型设计采用了精巧的中央通风系统，进气管和排气管并排安置，温暖空气排出去的同时，清洁的冷空气引进来，热交换效率可达90%。
“被动式住宅”行业在德国已经蓬勃发展，法兰克福的学校就采用这种技术建造校舍。此外，其流行范围正在扩展。欧洲委员会（European Commission）正推动该类房屋的建筑，欧洲议会（European Parliament）也提议，在2011年之前新建筑要符合“被动住宅”标准。
如今，Passivhaus已经成为一个行业标准，其要求是每平米每年的采暖能耗低于10度电。这个标准非常高，比目前德国的平均标准低18倍，比英国低16倍。从这个数字就可以看出老式房屋的浪费有多严重。
Passivhaus达到这一目标靠的是5条：1，墙体隔热；2，减小窗户面积；3，接缝处密闭；4，杜绝不必要的空气交换通道；5，通风前对空气进行热交换。
据Feist计算，建造一幢独门独院的Passivhaus所花费用比普通房屋贵15000欧元，节约的能源按照今天的价格需要12年就能收回成本。但实际情况比这个估计要差。据统计，因为大部分建筑公司都缺乏经验，第一批这类房屋的建造成本都会比原计划贵40%左右。但随着经验的提升，Feist的预算是不难达到的。
节能房屋虽然贵，但住过的居民都说好，原因在于这种房子提高了生活质量。
目前全世界已建成的，达到此标准的房屋不足15000幢，但这个趋势已是不可阻挡。比如，英国政府要求到2016年时所有英国新盖的房子都必须达到 “零排放”（Zero Carbon），也就是说，除了节能标准很高外，所需能源必须来自风电太阳能或者生物质能这类可再生能源。
建筑理念
一、因地制宜
被动式节能屋的概念适用于世界各地，无论寒冷地区还是温暖地区都可建设被动式房屋，其基本的方式是一致的。依据当地的气候条件，房屋的建筑结构材料的用量会有些差异。在寒冷地区关心的是墙体厚度，保温层厚度。而在炎热地区更关心的是制冷方法，例如遮阳、窗户通风以保证在夏天也能保持舒适的室内环境。任何被动式房屋的个性特点都要依据当地的气候条件进行优化。
在中欧被动房屋的建设有很多实践经验，只是简单的应用中欧地区的建筑设计，特别是保温、窗户、遮阳的节点设计，在不同地区直接拷贝应用是不可行的。因为每个地区都有自身的建筑传统，有自身特有的建筑材料，例如海南当地有一种用来制作房盖的草，该草具有防腐、抗烂、遮阳效果特别好（太阳晒不透）、廉价等特性，完全可以达到被动式房屋的要求。每个地区都有自身的气候条件。被动式房屋不是高科技技术与昂贵材料的堆砌，而是可以做到真正的普及，让公众消费的起。故此，被动式房屋的建造，要充分利用当地的资源，当地的建筑传统。在不同地区的建造有成本分析，计算投入的成本（建筑成本）与每年可节省的资源费用（油、电、气等），可以预计节省的费用多少年可以补回多投入的成本。
例如在斯德哥尔摩以北80公里的Å；kersberga建造的被动式房屋，它的PHPP软件计算供热值为14.6 kWh/（m2a），而此建筑如果放在慕尼黑只需要一半的供热就够了。
二、更舒适，更节能
我国规定在长江以南的建筑是没有供暖设施的，此举虽极大的节省能源，但人们的生活环境却不很舒适，冻伤较为常见，而被动式房屋追求的是，在低耗能的条件下，得到极为舒适的生活环境。保温窗、隔热外围护、热回收装置是被动式房屋的主要组成部分，从外表看，它和一般建筑没什么区别，所以被动式房屋只是一个标准，并不是一个工艺方法。
特点
一、外围护结构
保温层特别厚。如下图：
黄色部分为保温层，左侧为一般房屋的保温层厚度，右侧为被动式房屋的保温层厚度。
内部空腔填充保温材料的粘土砖样品
二、超级节能窗
“被动式房屋”所需的不仅能减少热量的损失，而且还能增加保温和舒适度。即使在寒冷的霜冻天气里，室内侧玻璃也能超过17°C。
被动式住宅窗的指标：
A、Uw值≤0.8W/（m²；K）
B、Ug - 1.6 W/（m²；K）?g < 0，g值一般都在0.5左右。这个条件满足了，表明被动窗在冬季窗户得到的太阳热能大于由于传导流失的能量。
三层玻璃保温窗立体剖切示意图
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前文提到的“被动式节能屋研究所”（Passivhaus-Institut）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。可以满足“被动式房屋”的保温要求。
建筑结构无热桥
建筑围护结构中的一些部位，在室内外温差的作用下，形成热流相对密集、内表面温度较低的区域。这些部位成为传热较多的桥梁，故称为热桥（thermal bridges），有时又可称为冷桥（cold bridges）。
所谓热桥效应，即热传导的物理效应，由于楼层和墙角处有混凝土圈梁和构造柱，而混凝土材料比起砌墙材料有较好的热传导性（混凝土材料的导热性是普通砖块导热性的2至4倍），同时由于室内通风不畅，秋末冬初室内外温差较大，冷热空气频繁接触，墙体保温层导热不均匀，产生热桥效应，造成房屋内墙结露、发霉甚至滴水。
被动式房屋的无热桥建筑结构可避免上述现象的发生。
良好的密封
在正负压检测时，对气体流失有严格要求。因如果密封不好，会产生冷热气体对流，从而造成热量流失。
换气系统
主动通风（逆流空气/空气热交换）提供了高质量的空气，同时利用排废气余热的至少75%对抽进的新风加热，此时废气和新鲜空气并没有混合。因为被动屋密封得非常好，可以让空气变换最优化，严格控制在0.4/h（每小时空气交换率）。
室外新鲜冷空气，通过绿色的管道线路，首先进入室内能量回收通风系统的核心控制部件，室内含有一定热量的废气，通过黄色的管道线路，也汇集进入室内能量回收通风系统的核心控制部件。能量回收通风系统，将废气中的大部分热量留住，加热进入室内的新鲜空气。预热的新鲜空气，通过蓝色的管道线路，送到各个房间。热量回收之后的废气，通过管道线路排到室外。
室内能量回收通风系统、太阳能热水系统+锅炉热水系统+地暖系统+散热器采暖+生活热水——热水交换存储混合系统，示意图。
加厚外墙屋面围护结构的保温隔热层厚度，尤其在北方地区可采用150厘米的聚氨酯材料；采用三层玻璃的节能窗，增加外窗的气密性和绝热性；严格控制窗墙比，北向窗户开窗宽度满足采光低限为宜，南向窗户避免设计飘窗和落地窗，南向大玻璃窗以下定要留出30厘米 40厘米的低窗台，以便安装散热器，有利于加热从窗户渗透进来的冷空气。这三点是建立被动式住宅的先决条件，可一步达到节能75%以上的要求。此外，还可在外窗增设遮阳设施。北方地区宜采用带保温材料的铝合金百叶卷帘或木制百叶窗；采用高效采暖末端设备，并实现分户计量控制，应季应时调节室内温度；增加新风置换系统，采用可进行热交换的新风设备；采用太阳能分户供热水或集中供热水系统，节约用电，减少燃气消耗和二氧化碳排放；采用光伏电池供电系统，解决高层公共区的照明和室外环境照明；采用中水回用、雨水收集技术，节约用水；采用垃圾生化处理技术，实现垃圾就地减量，减少对环境的污染。
论文作者:李卓坚
论文发表刊物:《基层建设》2016年11期
论文发表时间:2016/8/9
标签：被动式论文; 房屋论文; 建筑论文; 住宅论文; 节能论文; 热量论文; 空气论文; 《基层建设》2016年11期论文;