被動(dòng)房與空調(diào)推廣了解

1、被動(dòng)房在國(guó)內(nèi)建筑節(jié)能領(lǐng)域還是一個(gè)較新的課題，在2022年11月舉辦的江蘇省第六屆綠色建筑論壇上，我們首次接觸到這一概念。為學(xué)習(xí)收集最新理念和技術(shù)，我們組織園區(qū)相關(guān)管理部門以及區(qū)內(nèi)主要建設(shè)、設(shè)計(jì)單位分別赴河北秦皇島寒冷地區(qū)和浙江湖州夏熱冬冷地區(qū)進(jìn)行了實(shí)地考察，并對(duì)在園區(qū)的推廣前景進(jìn)行深入思考，現(xiàn)將相關(guān)情況整理如下，以供參考。一、 被動(dòng)房的概念及技術(shù)要點(diǎn)1、被動(dòng)房的概念被動(dòng)房的概念產(chǎn)生于1988年，最早的研究與實(shí)踐始于德國(guó)，是指不通過(guò)傳統(tǒng)的采暖方式和主動(dòng)的空調(diào)形式來(lái)實(shí)現(xiàn)舒適的冬季和夏季室內(nèi)環(huán)境的建筑。比起能耗低但室內(nèi)舒適度較差的傳統(tǒng)建筑和室內(nèi)足夠舒適但能耗非常高的高端建筑，被動(dòng)房的最大特點(diǎn)在于實(shí)現(xiàn)

2、高品質(zhì)居住環(huán)境下的低能耗。據(jù)測(cè)算，在嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)，被動(dòng)房屋冬季采暖能耗是普通節(jié)能建筑的1/101/4；假設(shè)折算成國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)，建筑節(jié)能率約為92%。目前江蘇省要求居住建筑節(jié)能率為50%,正在擬定65%的標(biāo)準(zhǔn)，預(yù)計(jì)今年公布執(zhí)行被動(dòng)房通過(guò)采用先進(jìn)節(jié)能設(shè)計(jì)理念和施工技術(shù)使建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)到達(dá)最優(yōu)化，極大限度地提高建筑的保溫、隔熱和氣密性能，并通過(guò)新風(fēng)系統(tǒng)的高效熱冷回收裝置將室內(nèi)廢氣中的熱冷量回收利用，從而顯著降低建筑的采暖和制冷需求。在此根底上，被動(dòng)房還通過(guò)有效地利用自然通風(fēng)、自然采光、太陽(yáng)輻射等來(lái)實(shí)現(xiàn)舒適的室內(nèi)溫度、濕度和采光環(huán)境，最大限度降低對(duì)主動(dòng)式機(jī)械采暖或制冷系統(tǒng)的依賴。2、被動(dòng)房的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)前我

3、國(guó)的被動(dòng)房工程是由德國(guó)能源署與住建部科技中心共同開(kāi)展認(rèn)證，主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)包括技術(shù)指標(biāo)和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)兩個(gè)層次。其中，技術(shù)指標(biāo)是被動(dòng)房的判定依據(jù)，也是被動(dòng)房的建設(shè)目標(biāo)；而設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)是為確保建成后的房屋滿足技術(shù)指標(biāo)的要求而設(shè)定的設(shè)計(jì)依據(jù)。具體如下：1技術(shù)指標(biāo)技術(shù)指標(biāo)包括能耗指標(biāo)和舒適性指標(biāo)兩個(gè)方面。在能耗指標(biāo)方面，被動(dòng)房標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)內(nèi)建筑節(jié)能65%標(biāo)準(zhǔn)比照方下表所示：在舒適性指標(biāo)方面，被動(dòng)房具體要求如下表所示： 2設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)目前國(guó)內(nèi)尚無(wú)被動(dòng)房設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，因此沿用了德國(guó)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。而德國(guó)氣候條件與我國(guó)華北地區(qū)類似，冬季室內(nèi)外溫差較大，約在30左右；為到達(dá)采暖能耗不超過(guò)15kwh/m2、總能耗不超過(guò)120kwh/m2的

4、能耗指標(biāo)，需要設(shè)定很高的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，如外墻及屋面的傳熱系數(shù)要在0.15W/m2K以下，外窗傳熱系數(shù)要在0.8 W/m2K以下。具體如下表所示： 注：傳熱系數(shù)方面，德國(guó)的U值近似于我國(guó)采用的K值，可以互換。1、被動(dòng)房的主要技術(shù)措施為到達(dá)被動(dòng)房設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的要求，重點(diǎn)是在保溫性、氣密性、新風(fēng)及熱回收三個(gè)方面采取必要的技術(shù)措施：1保溫性圍護(hù)體系的保溫性能是被動(dòng)房設(shè)計(jì)和建造中最重要的技術(shù)措施。建筑外墻和屋面是圍護(hù)體系主體，當(dāng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫層到達(dá)一定厚度時(shí)，房屋通過(guò)外圍護(hù)結(jié)構(gòu)損失的能量到達(dá)最低。在冬季可以憑借房屋自然得熱維持室內(nèi)在20以上；在夏季足以抵抗太陽(yáng)輻射傳到室內(nèi)。在已建成的被動(dòng)房工程中，保溫材料通常在

5、200mm以上，防火等級(jí)B1以上，方能確保外墻及屋面的傳熱系數(shù)到達(dá)0.15W/m2K以下。外窗的保溫性能對(duì)玻璃和窗框提出了很高的要求，在江蘇省住建廳新公布的?居住建筑標(biāo)準(zhǔn)化外窗系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)規(guī)程?中，對(duì)整窗雙層中空玻璃加斷橋鋁合金窗框傳熱系數(shù)的要求是不超過(guò)2.4W/(m2K)，這與被動(dòng)房外窗傳熱系數(shù)不超過(guò)0.8W/( m2K)的要求相去甚遠(yuǎn)。為到達(dá)這一要求，被動(dòng)房外窗通常采用3 層LOW-E玻璃，玻璃間充惰性氣體氬氣或氪氣，配合帶保溫夾層的窗框；外窗進(jìn)行外掛式固定，窗框邊緣嵌在外保溫層內(nèi)。在圍護(hù)結(jié)構(gòu)的阻熱性能明顯提高以后，“熱橋/冷橋注1就成為影響圍護(hù)體系保溫效果的重要因素。在現(xiàn)有建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中

6、，熱橋本身已經(jīng)成為一個(gè)被關(guān)注的問(wèn)題，但是遠(yuǎn)沒(méi)有在被動(dòng)房設(shè)計(jì)中那樣盡可能的被防止。被動(dòng)房要求外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫層應(yīng)連續(xù)完整，嚴(yán)禁出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性熱橋。不僅對(duì)外墻聯(lián)結(jié)錨栓有阻斷橋處理，管道穿外墻部位做好保溫填堵，甚至外挑陽(yáng)臺(tái)板都要做到熱橋最小化。2氣密性氣密性能對(duì)于被動(dòng)房非常重要，它的密閉性除了可以降低熱量損失以外，還可以控制室內(nèi)環(huán)境的濕度和保護(hù)建筑結(jié)構(gòu)；并能顯著降低通過(guò)管網(wǎng)和輔助通道的聲音傳遞，從而有效降噪。在被動(dòng)房標(biāo)準(zhǔn)中有一條不做嚴(yán)格要求但是推薦采用的指標(biāo)，就是在建筑的氣密性測(cè)試中，要求在室內(nèi)外50Pa壓力差的情況下，每小時(shí)的空氣滲透量不能超過(guò)建筑總?cè)莘e的60，在歐洲各國(guó)的現(xiàn)有建筑中，這一指標(biāo)通常在2

7、00-400之間。為實(shí)現(xiàn)氣密性要求，一方面是構(gòu)建連續(xù)完整的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)氣密層，10cm以上的混凝土層或PE薄膜等致密性較好的材料均可做為氣密層，不同材料構(gòu)成的氣密層連接處必須妥善處理以保證氣密層的完整性；另一方面要做好各種管道間隙的封堵。3新風(fēng)及熱回收當(dāng)建筑的氣密性能大大提高以后，適宜的通風(fēng)換氣方式對(duì)于被動(dòng)房就尤為重要了，要保持室內(nèi)空氣的清潔與健康，必須要滿足一定的新風(fēng)量。在現(xiàn)有建筑中，開(kāi)啟窗戶和門窗縫隙的滲透是實(shí)現(xiàn)建筑冬季換氣的常用方式，但這樣無(wú)疑會(huì)帶來(lái)大量的熱量損失。在被動(dòng)房中，這一換氣指標(biāo)那么完全通過(guò)機(jī)械通風(fēng)的方式來(lái)完成，室內(nèi)污濁的空氣從廚房和衛(wèi)生間的排風(fēng)口排入風(fēng)管中，新鮮空氣那么從起居室

8、和臥室的送風(fēng)口中進(jìn)入房間；在排風(fēng)和送風(fēng)過(guò)程中，把建筑排風(fēng)中的熱量回收，用以預(yù)熱室外的新鮮空氣并送入室內(nèi)是被動(dòng)房關(guān)鍵技術(shù)之一。被動(dòng)房使用的熱交換器的熱回收效率可以到達(dá)75以上，能有效防止通風(fēng)換氣損失的熱量；在新風(fēng)的處理過(guò)程中，還可以過(guò)濾室外空氣的塵土，控制空氣的濕度，大幅提高空氣質(zhì)量，在霧霾較多的環(huán)境下更有優(yōu)勢(shì)。一、 實(shí)際案例分析1、國(guó)內(nèi)首批被動(dòng)房示范工程秦皇島“在水一方1 工程概況秦皇島“在水一方住宅小區(qū)是住建部確定的首批中德被動(dòng)式低能耗房屋示范工程，小區(qū)的C12、C13、C14、C15號(hào)樓四棟房屋作為首批按德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)建造的被動(dòng)式房屋示范，由德國(guó)能源署負(fù)責(zé)安排德國(guó)專家提供設(shè)計(jì)咨詢、施工質(zhì)量控制、

9、竣工檢測(cè)及能效認(rèn)證的指導(dǎo)。這四棟示范工程總建筑面積2.8萬(wàn)m2，于2022年3月正式開(kāi)工，2022年11月C13、C14、C15三棟示范工程完工并通過(guò)德國(guó)能源署和住建部科技中心聯(lián)合組織的驗(yàn)收。工程同時(shí)也列入國(guó)家發(fā)改委煤炭、電力、建筑、建材行業(yè)低碳技術(shù)創(chuàng)新及產(chǎn)業(yè)化示范工程工程，并獲得3000萬(wàn)元的國(guó)家補(bǔ)助資金。2主要技術(shù)措施工程設(shè)計(jì)中采用的主要節(jié)能技術(shù)措施及性能指標(biāo)如下表所示： 1工程實(shí)際效果根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)觀摩的直觀感受：當(dāng)天秦皇島地區(qū)室外溫度為-9-12，在無(wú)任何市政或機(jī)械供暖的情況下示范小區(qū)未鋪設(shè)市政供暖管網(wǎng)，各戶也不設(shè)置供暖設(shè)備，室內(nèi)溫度已在20以上。根據(jù)德國(guó)能源署與住建部科技中心的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)結(jié)果

10、，該工程實(shí)際能耗及室內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)如下表所示： 折算后實(shí)際節(jié)能效果與建筑節(jié)能率65%的房屋相比方下表所示： 1增量投資據(jù)測(cè)算，該被動(dòng)房較65%節(jié)能房屋多投入627.8元/詳見(jiàn)下表，但可節(jié)省的投資285.5元/，具體包括：熱計(jì)量表相關(guān)費(fèi)用折合約38.2元/;用戶節(jié)約空調(diào)機(jī)費(fèi)用折合200元/;節(jié)約管道井面積折合47.3元/。因此實(shí)際增量投資約為350元/；該工程由于具有試點(diǎn)意義，局部材料采用德國(guó)進(jìn)口，如用國(guó)產(chǎn)材料，還可降低100200元。 1、夏熱冬冷地區(qū)首個(gè)被動(dòng)房湖州布魯克工程1 工程概況湖州布魯克工程由朗詩(shī)集團(tuán)與德國(guó)被動(dòng)房研究所、德國(guó)能源署合作建設(shè)，是國(guó)內(nèi)在夏熱冬冷地區(qū)設(shè)計(jì)、建造的第一個(gè)被動(dòng)房工程

11、。工程位于湖州長(zhǎng)興朗詩(shī)綠色建筑研發(fā)基地，作為基地日常住宿接待用房，建筑面積約2500。目前已根本建成。2主要技術(shù)措施被動(dòng)房起源于歐洲中部地區(qū)，當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件與秦皇島、營(yíng)口等北方寒冷地區(qū)很相似，冬季供暖是房屋的主要能耗，因此被動(dòng)房設(shè)計(jì)時(shí)考慮留住室內(nèi)熱量即可。而浙江湖州與蘇州類似，均屬于夏熱冬冷地區(qū)，與德國(guó)氣候條件迥異，冬季要考慮采暖、保溫以及充足的陽(yáng)光照射；夏季卻要制冷、散熱并防止陽(yáng)光照入室內(nèi)。因此，朗詩(shī)在設(shè)計(jì)布魯克工程時(shí)，結(jié)合工程所處地區(qū)的氣候特點(diǎn)，主要采用了以下技術(shù)措施：一是在圍護(hù)結(jié)構(gòu)方面嚴(yán)格執(zhí)行德國(guó)被動(dòng)房的要求，如外保溫是250mm厚的B1級(jí)聚苯板加巖棉防火帶。確保屋頂傳熱系數(shù)0.1 W/

12、mK，外墻0.15 W/mK，窗0.8 W/mK，無(wú)熱橋，氣密性在50帕氣壓差下的滲透率0.6次/小時(shí)。二是結(jié)合夏熱冬冷地區(qū)冬季需要日照，夏季卻要防止熱曬的要求，設(shè)計(jì)了特別的固定遮陽(yáng)，根本保證制冷季節(jié)沒(méi)有陽(yáng)光射入室內(nèi)，而采暖季能獲得一定日照。三是采用帶熱回收熱回收率75%的中央新風(fēng)系統(tǒng)將經(jīng)過(guò)處理的新風(fēng)送到每個(gè)房間。由于夏熱冬冷地區(qū)夏季空調(diào)制冷負(fù)荷很大且有除濕要求，每個(gè)房間還設(shè)置了一個(gè)輔助的小型風(fēng)機(jī)盤管調(diào)節(jié)溫度和濕度。1 增量投資該工程的定位是要在夏熱冬冷地區(qū)做被動(dòng)房的全方位試驗(yàn)，具有較高的超前性與先進(jìn)性，各項(xiàng)技術(shù)措施均采用較高標(biāo)準(zhǔn)：僅窗戶本錢每平米就接近4000元；設(shè)計(jì)了太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)供給生活

13、熱水；為滿足夏季頂峰時(shí)的制冷及除濕要求，除了帶熱回收的中央新風(fēng)系統(tǒng)以外還采用了干式風(fēng)機(jī)盤管。此外，該工程還要同時(shí)取得中國(guó)綠建三星、德國(guó)DGNB、美國(guó)LEED三種認(rèn)證，因此最終增量本錢預(yù)計(jì)將超過(guò)1000元/m，遠(yuǎn)超一般的被動(dòng)房和綠色建筑。1、夏熱冬冷地區(qū)被動(dòng)房標(biāo)準(zhǔn)的改良建議在對(duì)上述兩個(gè)工程進(jìn)行實(shí)地考察的根底上，園區(qū)相關(guān)專業(yè)人員以夏熱冬冷地區(qū)居住建筑為研究對(duì)象進(jìn)行了分析評(píng)估。初步測(cè)算結(jié)果說(shuō)明：當(dāng)前被動(dòng)房的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)是以德國(guó)氣候條件為根底建立的，考慮到氣候條件的差異和生活習(xí)慣的不同，如對(duì)以下幾方面標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，可以在根本符合被動(dòng)房技術(shù)指標(biāo)的同時(shí)大幅降低增量投資，從而便于在夏熱冬冷地區(qū)全面推廣：1

14、室內(nèi)舒適標(biāo)準(zhǔn)如將被動(dòng)房夏季溫度26，濕度65%的室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整為溫度28，濕度70%，仍能適合大局部人的居住生活習(xí)慣卻能減少15%的空調(diào)能耗，以及約1/3的圍護(hù)結(jié)構(gòu)能耗；如將冬季室內(nèi)溫度20，濕度40%的標(biāo)準(zhǔn)降低為溫度18，濕度30%，由于被動(dòng)房的蓄熱能力和熱惰性以及室內(nèi)人的活動(dòng)和電器發(fā)熱等，除個(gè)別極端寒冷天氣，絕大局部采暖日已經(jīng)不需要附加采暖，從而大幅降低設(shè)備投入及使用能耗。2圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工指標(biāo)為實(shí)現(xiàn)供熱能耗需求量15KW.h/(m2.a)，最大采暖負(fù)荷10W /m2的能耗指標(biāo)，被動(dòng)房的圍護(hù)結(jié)構(gòu)要求比普通節(jié)能建筑高出很多，是最主要的增量本錢。如外墻及屋面的傳熱系數(shù)要在0.15W/m2K以下，外窗

15、傳熱系數(shù)要在0.8 W/m2K以下，而傳熱系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)定與冬季室內(nèi)外溫差直接相關(guān)，蘇州地區(qū)冬季室內(nèi)外溫差在20左右，約是德國(guó)的2/3，如將這些限值分別放寬為外墻及屋面的傳熱系數(shù)在0.20W/m2K以下，外窗傳熱系數(shù)在1.2 W/m2K以下，預(yù)計(jì)仍根本能滿足能耗指標(biāo)的要求，但采購(gòu)價(jià)可降低50%。3 圍護(hù)結(jié)構(gòu)氣密性指標(biāo)因?yàn)槭覂?nèi)外溫濕度的差異，微小的空氣滲漏也會(huì)造成熱量和水汽的交換，這些無(wú)處不在的微小損耗持續(xù)累加起來(lái)雖然不大，但對(duì)節(jié)能要求特別高的被動(dòng)房也須加以限制，因此被動(dòng)房設(shè)定了500.6次/h的氣密性指標(biāo)。由于氣密性指標(biāo)也與冬季室內(nèi)外計(jì)算溫差直接相關(guān)，并且在夏熱冬冷地區(qū)氣密性不是越高越好，假設(shè)提

16、高到500.91.0次/h，同樣根本能滿足能耗指標(biāo)的要求，但對(duì)節(jié)點(diǎn)細(xì)部的施工要求卻降低不少，建筑設(shè)計(jì)的靈活性也有所增加。經(jīng)測(cè)算，降低以上三個(gè)方面的標(biāo)準(zhǔn)后，相對(duì)于普通建筑，被動(dòng)房直接增量本錢約為500元/m2，但被動(dòng)房具有高度舒適性，相當(dāng)于安裝了中央空調(diào)和潔凈新風(fēng)系統(tǒng)，考慮到暖通設(shè)備的投入，被動(dòng)房與全空調(diào)帶新風(fēng)系統(tǒng)的普通建筑根本持平。而被動(dòng)房日常的使用本錢是普通全空調(diào)帶新風(fēng)系統(tǒng)的1/51/10，每平米每年可以節(jié)約費(fèi)用數(shù)十到上百元，具有很好的吸引力。而且技術(shù)雖然簡(jiǎn)化不多，卻可以使材料采購(gòu)更加靈活，國(guó)產(chǎn)化程度更高，施工方式和質(zhì)量驗(yàn)收更易普及，從而產(chǎn)生更大的社會(huì)覆蓋面，有助于被動(dòng)房的推廣。一、 開(kāi)展被

17、動(dòng)房的積極意義與傳統(tǒng)節(jié)能建筑相比，開(kāi)展被動(dòng)房具有以下幾方面的積極意義：1、 大大緩解決能源和溫室氣體減排壓力被動(dòng)房能耗僅為普通節(jié)能建筑的1/101/4，以北方采暖地區(qū)估算，如將新建居住建筑建成被動(dòng)房，可以在2050年時(shí)累計(jì)節(jié)省34億噸標(biāo)煤，并將每年采暖能耗增量控制在100萬(wàn)噸以內(nèi)。2、 全面提升建筑質(zhì)量被動(dòng)房可以提供更高的居住品質(zhì)，室內(nèi)溫度一年四季保持在1824，房間全年有新鮮空氣，不潮濕，無(wú)霉菌，有效改善空氣質(zhì)量和生態(tài)環(huán)境；而且由于被動(dòng)房施工中非常強(qiáng)調(diào)氣密、保溫等施工細(xì)節(jié)，還可以改善粗放式施工，對(duì)于工程質(zhì)量也有促進(jìn)作用。3、促進(jìn)節(jié)能產(chǎn)業(yè)升級(jí)符合被動(dòng)房標(biāo)準(zhǔn)的外窗、滴水線條、護(hù)角膠條等構(gòu)配件由于

18、技術(shù)要求較高且應(yīng)用不多，國(guó)內(nèi)很少生產(chǎn)主要從國(guó)外進(jìn)口，如能大面推廣被動(dòng)房，對(duì)國(guó)內(nèi)建材產(chǎn)業(yè)的升級(jí)有很大幫助。4、有助于解決南方集中供暖問(wèn)題隨著人們生活水平的提高，對(duì)于長(zhǎng)江流域集中供暖的呼聲越來(lái)越多，但是受限于我國(guó)能源供給能力以及供熱管網(wǎng)尚未構(gòu)建等因素，短期內(nèi)難以實(shí)現(xiàn)，假設(shè)采用被動(dòng)房，那么無(wú)需考慮集中供暖問(wèn)題秦皇島“在水一方住宅小區(qū)未鋪設(shè)供熱管道，戶內(nèi)不設(shè)置供暖設(shè)備。二、 在園區(qū)開(kāi)展被動(dòng)房的思考與建議1、國(guó)內(nèi)被動(dòng)房開(kāi)展趨勢(shì)由于被動(dòng)房兼具建筑品質(zhì)和節(jié)能減排兩方面的重要意義，得到了有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)的高度重視，住建部姜偉新部長(zhǎng)先后四次到秦皇島檢查、指導(dǎo)“在水一方被動(dòng)房工程。全國(guó)各地也紛紛開(kāi)展被動(dòng)房建設(shè)的初步嘗試，自2022年被動(dòng)房引入國(guó)內(nèi)以來(lái)，不到三年的時(shí)間內(nèi)，已完成新建工程2處，進(jìn)行工程設(shè)計(jì)施工近20處，分布黑龍江、河北、福建、新疆、山東等多個(gè)省份，在全國(guó)形成“搶占先機(jī)的競(jìng)爭(zhēng)格局。2、 園區(qū)被動(dòng)房開(kāi)展定位及建議據(jù)了解，目前江蘇省內(nèi)尚無(wú)具有示范意義的被動(dòng)房工程，而園區(qū)一直以來(lái)在建筑節(jié)能與綠色建筑領(lǐng)