被动房设计理论及成都地区应用要点

　　【摘要】被动房作为发达国家探索建筑节能的一种建筑形式，也引起国内建筑行业的关注。通过提高建筑的节能减排，不仅能够降低能源消耗，也能提供更加舒适的建筑环境。文章通过对被动房的简要论述，意在提高行业人员对建筑节能技术的认知，并给出节能构造的要点，为建筑行业的节能技术推广添砖加瓦。

　　1引言

　　1.1研究被动房的意义

　　当今世界石油、煤炭等资源日渐匮乏，能源价格持续上涨。环保、低碳减排等气候问题日渐明显。建筑的能耗在全球能耗占有非常大的比重，因此建筑的节能发展对于节能减排有非常重要的意义。在欧盟国家，建筑能耗占总能耗的40%，建筑节能减排势在必行，2010年6月18日，欧盟出台《建筑能效2010指令》(EPBC2010)，规定欧盟成员国从2020年12月31日起，所有新建建筑为近零能耗建筑。从2018年12月31日起政府使用或者拥有的新建建筑均为零能耗建筑。从低能耗建筑→被动房→零能耗建筑→产能房，欧洲国家逐步构建了节能建筑的发展体系，明确了节能建筑的发展路径及方向。

　　我国也在不断致力于低碳减排，推进建筑节能发展。2019年1月24日，住房和城乡建设部发布国家标准《近零能耗建筑技术标准》，标准对我国不同气候区特点近零能耗建筑，提出不同能耗控制指标。严寒和寒冷地区，近零能耗居住建筑能耗降低70-75%以上，不再需要传统的供热方式。夏热冬暖和夏热冬冷地区近零能耗居住建筑能耗降低60%以上，不同气候区近零能耗公共建筑能耗平均降低60%以上。

　　1.2典型被动式房屋的认证情况

　　大部分的被动房出现在西欧国家，其他正在实践的区域主要包括美国，日本，澳大利亚，新西兰等几个少数经济发达国家。中国作为一个发展中国家，重视建筑节能减排，充分发挥大国领先示范作用。在4600余座被动房中对德国，美国，日本，中国四个典型国家数据进行了简要分析。德国通过德国被动房研究所认证的被动房有2300余座，其中除去建筑体量200㎡～300㎡的住宅外，还有医院，学校，大型公建，疗养院，办公，厂房等多种类型，实践经验丰富。

　　美国104座，日本22座，大多为小型建筑。中国26座，其中大于1000㎡建筑17座。其余为小型办公，住宅，配套建筑。在所有认真项目中包括厂房，办公，展览，酒店，高层住宅，多层住宅，别墅等项目。从以上数据中初步总结，我国正在积极重视建筑节能减排，并且已经初见成效，被动房认证建筑数量不多，但面积已超美日等发达国家，并且此时国内还未真正推广，被动房发展方兴未艾。就在2019年8月，PHI官网网站更新，中国被动房认证新增加10个ID,中国通过认证的被动房达到36座。其中5座住宅来自成都的“中国电建洺悦御府”，5座来自台州的“碧桂园保利·玖樟台”项目，包括一座博物馆，一栋别墅，3栋高层住宅。开发商对被动房的重视说明被动房的发展趋势别行业内广泛看好。

　　2被动房的基本原理

　　2.1被动房评价标准

　　德国被动房研究所(PHI)于2015年推出新的被动房评价标准，但仍可按照旧的评价标准认证被动。新旧被动房评价标准。新旧标准最大的区别在于：(1)旧标准对采暖制冷按照每㎡每年的能量消耗分别进行限制(15KW·h/(㎡·a))，而新标准按照每㎡冷热负荷进行限制(10W/㎡)。(2)旧标准对建筑总能量需求做出规定，不可再生一次资源(PE)≤120KW·h/(㎡·a)。新标准鼓励建筑利用可再生能源，对普通级的再生能源要求≤60KW·h/(㎡·a)，优级、特级在此基础上逐级提升。2.2五大原理被动房通过实践总结，分析得出控制建筑能耗的5大原则(又称五指原则):高效保温的维护结构，高舒适节能门窗，高效热回收系统，良好的气密性，无热桥设计。

　　2.3各气候区的被动房参考指标

　　被动房最开始的实践在北欧低区，随着整个世界对于建筑能耗的持续关注，被动房研究也拓展到全球。被动房将全球气候划分为极冷、寒冷、凉爽、温和、温暖、炎热、酷热等7个气候区，并且对每个气候区进行研究，并对每个建筑组件给出参考值。

　　3成都地区被动房的设计及应用要点

　　3.1成都地区的气候特点

　　成都属于内陆，夏热冬冷低区，对应PHPP温和气候区。成都地区对于维护结构，外门窗的节能导热系数U值要求都低于寒冷地区，以下两个数值可供设计参考应用：维护结构U值=0.3W/(㎡·k)，外门窗U值=1.0W/(㎡·k)。

　　3.2相似地区被动房的实践经验

　　成都与上海属于夏热冬冷低区，对应PHI气候区的温和区。被动房研究所对以上海为气候区代表城市做了相关被动房的设计及实践数据，我们可以以此作为参考，对成都被动房实施各维度的数据进行参考使用，有利于从最开始掌握成都被动房设计的关键数据。上海2018年完成一座116㎡的办公类型被动房认证。该建筑为单层木结构，具体节能参数如下：外墙U值=0.105W/(㎡·k)，地下室楼板U值=0.169W/(㎡·k)，屋面U值=0.112W/(㎡·k)。该建筑一次能源需求95KWh/(㎡a)<120KW·h/(㎡·a)成都地区刚刚新申报一处被动房，该建筑为一住宅项目，参数如下：外墙U值：0204W/(㎡·k)，地下室楼板U值=4.015W/(㎡·k)，屋顶U值=0.415W/(㎡·k)，外窗窗框Uw=1.19W/(㎡·k)，玻璃Uw=0.65W/(㎡·k)根据以上两个案例大致有以下几点结论。

　　1)层数增加对被动房的实施难度无增加，或者更易实现。2)根据目前的实践经验，夏热冬冷低区外墙保温在150mm～200mm。3)外窗虽然指导值为Uw=1.0W/(㎡·k)，但普遍选择国内产品Uw=0.8W/(㎡·k)。4)被动房并不只是应用于住宅，所有类型建筑均进行技术推广。3.3成都地区节能建筑与被动房对比从被动房维护结构、热桥、气密性、高效热回收新风系统四个维度与成都目前已建及在建现状建筑进行对比。能够清晰地了解被动房设计的解决路径，以建筑舒适性为核心，以节约能源为目的。

　　3.3.1外围护结构

　　我们对国内通用节能设计标准与被动房设计指导指标进行对比通过对比得出部分结论：①外墙、屋顶可以通过增加保温材料的厚度来实现建筑节能性能的提高。②外门窗我们需要采用新型高效且经过认证的三层中空节能玻璃。安装方式采用外挂且嵌入保温层。③架空层，地面需要将立面、屋顶的保温的形式应用。

　　3.3.2热桥

　　维护结构除了“穿上”厚的“保暖衣”，还需要检查所有的部位具有相同的保温性能，是否都被保温材料全部包裹。这个就涉及到建筑的热桥。现状的建筑大多没有对建筑进行精细设计，建筑节能多停留于模型计算，实际建筑中热桥随处可见。例如：空调板，装饰线条，阳台，屋顶各类出屋面管井，女儿墙，首层地面，还有外立面采用幕墙系统时的龙骨等。被动房设计要求对这些冷热桥进行详细设计，杜绝热桥。

　　3.3.3气密性

　　确认完建筑被良好的保温材料全覆盖，还需要检查是否有“走风漏气”的情况，否则依然不能保证保温隔热的良好性能。现状建筑中接触气密性往往单就门、窗、幕墙等单独组件进行气密性要求，而在被动式设计中以整个建筑作为整体进行气密性测试，以测试数据作为认定标准。无论新旧标准，被动房均对气密性有明确要求n50<0.6.而根据从事被动房验证工作人员的经验，国内普遍的房子的气密性n50>10，甚至于达到20，“走风漏气”情况严重。没有良好的气密性造成室内气体大量与外部气体频繁换热，造成大量能量的损失，不利于建筑节能。

　　3.3.4高效的热回收新风系统

　　建筑有了良好气密性，还需要解决室内新鲜空气的补给。传统建筑直接开启窗户进行空气交换，甚至开启空调制冷或制热中开启外窗，造成能源的极大浪费。同时由于室内外空气流通的压力，无组织空气交换效率也极低。因此我们需要解决新鲜空气有组织流动，且对排出空气能量回收的问题。我形象的将它比作“戴口罩”，既能呼吸交换空气，进出又能交换热量，还能过滤空气。国内住宅建筑多采用分体空调，公共建筑采用中央空调或者小型多联机空调。对于能源回收使用没有要求。而被动房中要求对建筑室内空气能量进行回收，通过带有热回收系统(≥75%的回收效率)的空调在室内外空气有组织流通中进行能量交换，从而达到能量的回收利用。

　　3.4成都地区重要节点的设计考虑

　　通过前面现状建筑与传统建筑的形象的比喻，我大致可以形象的将被动房理解为“穿保暖隔热衣服”(保温隔热)—“扣子扣好”(无热桥)—“包裹严实”(气密性好)—“带上口罩”(高效热回收新风系统)。接下来详细讲解下如何落实这些要点，设计师如何考虑在设计中解决上述问题，并且每个环节都有哪些注意要点。

　　4结语

　　建筑作为人生活场所中的重要场景，对建筑的需求也承载的人对美好生活益增长的需求。中国经济的发展从过去的高速发展到现在的注重质量发展，建筑行业从粗放发展到如今的高质量的发展，趋势始终向前。今年住建部先后发布《绿色建筑评价标准》GB/T50378-2019,《近零能耗建筑技术标准》GB/T51350-2019，推行建筑向更加节能、绿色的方向发展。国家政策在持续关注建筑低碳减排，节约能源，我相信被动房的技术会在不久的将来向更加宽广的范围内发展。

　　参考文献

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　　建筑工程师论文投稿刊物：《建筑节能》杂志，创刊于1973年，是由中国建筑东北设计研究院有限公司主办，住房和城乡建设部建筑节能中心、清华大学建筑节能中心和中国建筑学会建筑材料分会协办的国家级建筑节能专业技术期刊。