被动式节能建筑

被动式节能建筑（精选9篇）

被动式节能建筑 第1篇

被动节能技术一般是指在保证室内环境舒适度前提下, 通过对建筑的布局、朝向、形体、遮阳、保温、气密性、自然通风等方面进行合理的节能优化设计, 从而降低建筑总体能耗。很多中国传统建筑中都或多或少的采用了一些被动节能原理的设计和建造方法, 比如通过对建筑布局、建筑形式的巧妙设计, 适应当地气候特点, 对自然通风、自然采光、太阳热能、池塘水体、植被、土壤等进行合理有效的利用, 使之为建筑环境的改善服务。东暖夏凉的陕北窑洞利用土壤作为保温围护结构, 南方民居中采用常见的池塘利用水体蒸发冷却原理降低区域温度, 采用天井利用热压原理进行自然通风等等。传统建筑作为一种经验性的实践作品, 体现着古代劳动人民的智慧, 是被动技能技术的一种原始应用, 而现代被动建筑所采用的被动技能技术则是建立在严谨的科学理论、大量的实验数据以及长期的应用实践基础之上, 并辅以主动节能技术手段。主动节能技术是指通过对机电系统、自动监测控制系统的节能优化设计以及高效节能设备材料的选择, 辅助被动节能技术手段满足室内环境精确、稳定且可控的舒适性参数并实现建筑总体能耗的进一步降低。

被动式节能建筑的两个重要判定指标:一个是建筑总体的一次能源消耗量指标, 另一个是建筑室内环境的舒适度参数指标。我国现阶段对于被动式节能建筑尚无相关标准或规范, 更缺乏可操作执行的适应我国各地域气候特征的判定方法和指标。由于地域性的差异, 不同地区的气候条件、地质条件、水文条件、生活习惯等均不尽相同, 同时, 即便是同一地区, 随着季节的变迁、气象状况的变化、昼夜的交替, 这些都会导致相同建筑物的可用能源种类及能源效率不同, 建筑总体能耗不同。因此, 因地制宜的采用与之相适应的节能策略, 制定相应设计指标尤为重要。

2 建筑自身能量的利用

2.1 借鉴一下德国被动建筑的经验数值

舒适度要求常用指标如:室内相对湿度40%~60%, 温度20℃~26℃, 超温频率10% (室内温度超出规定范围的小时数与全年小时数之比) 等。被动建筑采用了诸多被动节能技术来保证上述室内环境舒适度指标的实现, 其消耗的一次能源一般仅有普通建筑的十分之一。首先通过紧凑的外形设计以实现较小的体型系数, 降低建筑总体散热外表面积;确保良好的围护结构保温隔热性能:采用保温防潮性能、防火性能均优良的外墙及屋顶保温材料, 当保温材料足够厚时, 建筑通过外墙、屋顶损失的能量足够低, 且通过技术经济的比较, 我们可以得到一个所谓经济保温厚度;采用隔热透光效果好的节能外窗产品, 例如三层Low-E玻璃的外窗, 玻璃之间充入惰性气体隔热, 外窗要选择适当的遮阳措施, 兼顾自然采光和室内冷负荷的关系;采用有效的消除围护结构热桥的措施。注意建筑围护结构的保温设计应首先满足热工要求, 对围护结构内部冷凝受潮情况进行验算, 使供暖期间围护结构中保温材料因内部冷凝受潮而增加的湿度不超过相应的允许量, 且室内外墙表面与空气之间的温差不大于3℃, 避免对室内人体产生冷辐射。此外, 建筑的气密性能也十分重要, 德国被动建筑要求室内外压差60Pa时, 房间每小时换气次数小于0.6次, 就是为了尽量减少室外空气渗透对室内环境的影响。

2.2 被动建筑自身的热损失非常小, 对外部能源的依赖也极低

除了在建造施工过程中及设备安装完毕启动调试过程中所需要的外部能源, 被动建筑在建造完成之后便可以不再主动向外需求能源, 而是转为可再生能源提供。冬季, 主要依靠建筑自身得热满足室内供暖需求, 极寒天气热负荷不足部分和夏季供冷负荷需求尽量从可再生能源中获取。建筑自身得热主要来自于室内人体散热、照明、电器、食物、烹饪炉火、太阳辐射以及新风热回收等。这些热量在冬季对实现室内环境参数是有益的, 可以减少甚至取消室内热负荷, 但在夏季这些室内得热却全部转变成为冷负荷, 需要通过自然通风或其他主动技术手段消除。通常, 室内热 (冷) 负荷需求可以通过对热回收后的新风辅助加热 (冷却) 或通过埋在楼板、墙面内的管道系统进行辐射供暖 (供冷) 等主动技术来满足。作为对建筑物被动节能技术节能效果的补充和完善, 主动节能技术的应用使得建筑室内环境参数可控可调, 不仅可以根据房屋使用者的自身习惯和感受进行灵活精确的调节, 更增加了室内环境的稳定性, 减小了室内外干扰因素的影响, 满足以人为本的个性化需求, 是现代被动节能建筑区别于仅仅采用原始被动技术建筑的重要特征。

2.3 主动及被动节能技术合理应用

通过主动及被动节能技术合理应用, 利用可再生能源的替代, 被动建筑减少了自身对外部能源的依赖, 冬季依靠其自身热量有效降低了供暖热负荷需求, 甚至可以取消传统的供暖系统, 节省了锅炉房建设费、市政热力管线接入费、园区热力管网埋设费、热计量装置安装或改造费、供暖系统施工安装及日常维护费、供暖季的系统运行费、燃料费、水电治污费、管理人员费等等;并减轻由此产生的各类环境问题, 如大量温室气体的排放、有毒有害污染物的排放以及由此产生的雾霾天气等;极大缓解城市夏季空调用电负荷高峰, 降低北方供暖季煤炭、天然气等的能源压力。

3 太阳能及其他可再生能源的利用

现阶段建筑对太阳能的应用主要包括自然采光、光热转换和光电转换。

3.1 自然采光可分为直接采光和间接采光

直接采光可以简单理解为太阳光直接透过外窗投射进室内的光线, 间接采光则是太阳光经过物体反射后照射进室内的光线。我们这里所说的自然采光是指直接采光的情况。建筑室内采光效果的好坏直接影响人体对室内环境舒适度的感受;建筑良好的自然采光条件, 不仅可以使人心情舒畅, 而且可以大幅降低日间灯光照明的主动耗能。在白天自然采光条件不足需要补充人工照明时, 宜选择接近自然光色温的高色温光源。

3.2 建筑物对太阳能光热转换的利用可简单分为直接得热和间接得热

(1) 直接得热属于被动式的太阳能利用, 是一种建筑物直接利用日照的形式。通过对建筑形式及构造的优化设计, 合理利用太阳辐射热量来改善建筑物室内热工环境。在北方地区, 设计中常将对室内环境要求相对较低的厨房、卫生间、走道、储物间等设置在建筑北侧, 而卧室、起居室等对室内环境要求较高的房间则布置在日照较为充足的南侧, 并设置封闭阳台作为阳光室, 在冬季充分利用阳光辐射得热, 并可作为室外环境与室内环境之间的缓冲过渡空间, 降低传热能耗并提高居室内环境的舒适度。

在冬季, 人们希望能够让阳光尽可能多的照射进室内, 加热室内环境的同时又能增加室内自然采光, 增加室内舒适度。但在夏季, 室内的降温需求与自然采光需求又成为了一对矛盾, 多引入阳光照射进室内, 自然采光的问题解决了, 室内的灯光照明能耗降低了, 然而, 随着透射进室内的阳光增多, 太阳辐射热也同时导致室内热量的增加, 这些热量需要通过通风或空调系统进行及时排除, 以免室内温度的持续上升, 为了避免通风空调系统能耗过度增加, 通常采用的方式是在朝阳侧外窗设置遮阳设施对阳光进行适度的遮挡, 并要特别注意协调通风空调系统与灯光照明系统之间的此消彼长的能耗关系。合理的建筑朝向和遮阳, 可以使建筑物优化利用太阳的光和热, 对于小体量建筑效果尤其明显。一般来说, 外遮阳比内遮阳的效果好, 应根据建筑物的不同朝向选择不同的外遮阳形式, 并采用不同的主动节能控制策略。通常采用的可控外遮阳设施有电动遮阳百叶、可移动网状遮阳板等。

其他太阳能直接得热的利用方式还包括蓄热墙、导光板、呼吸幕墙等。蓄热墙是指采用蓄能材料制作, 可以在日间将太阳能以热能的形式储存, 利用时滞效应在夜间向室内散热, 减少昼夜间室外温度波动对室内环境温度的影响。导光板则是利用反光材料将更多阳光及太阳辐射热反射进室内以增强太阳能利用效果。呼吸幕墙是利用阳光加热双层幕墙间空气, 通过空气对流作用和阀门、风机引导幕墙及室内的空气流动, 对室内进行辅助加热或冷却。

(2) 间接得热作为一种主动节能技术, 在被动节能建筑中的应用主要指太阳能集热系统, 其通常是由太阳能集热器、蓄热设备、循环管路等主要设备部件组成。太阳能集热器常用的有聚焦型集热器 (槽式、碟式、塔式) 、平板型集热器、真空管集热器以及陶瓷集热器。集热器应根据当地的太阳能资源状况及气候条件等选择适合的形式, 保证系统的全年安全稳定运行, 选择性价比最优的产品。循环水管路可分为自然循环和机械循环两种。自然循环型, 其特点是蓄热水箱置于集热器上方, 依靠重力流推动系统循环。机械循环型, 蓄热水箱置于集热器下方, 利用循环水泵以机械动力使系统内热水强制循环。条件允许的情况下建议使用自然循环型, 不仅系统简单、维护方便, 而且更加节能可靠。太阳能集热系统可采用自动控制变流量设计, 通过设置光伏电池板等太阳辐照感应传感器, 实时监测太阳辐照强度并以此控制变频循环水泵改变系统流量;太阳能集热自动控制系统除了需要实现系统正常运行时的调节控制, 还要在需要辅热设备时及时切换热源, 液体工质还要特别注意防冻和防过热保护措施, 保证系统的安全并节能优化运行。

太阳能集热系统主要应用于生活热水系统、供暖系统、空调热水系统等。通过与热泵系统结合使用, 利用太阳能热水装置产生的热能推动热泵工作, 从而利用更多可再生能源进行加热或制冷, 不仅可以为供暖系统或冬季空调系统提供热源, 也可以在夏季为空调系统提供冷源。

3.3 太阳能光电转换主要是指太阳能光伏发电

利用太阳能电池将太阳能转化为电能, 整套系统由太阳能电池组、太阳能控制器以及蓄电池组等设备部件组成。太阳能光伏电池板可以作为建筑外墙表面材料与建筑设计结合, 敷设在外墙面、屋面, 或是作为外遮阳、天窗。当太阳能电池板的铺设面积足够大, 太阳能发电装置可以为被动建筑提供其正常运转所需全部电能。

3.4 除太阳能以外的其他可再生能源

除太阳能以外的其他可再生能源, 包括空气热能、风能、地表浅层土壤热能、地下水热能、地表水热能、河水动能、潮汐能等等。被动节能建筑可以根据所在地域的具体气候特征及水文地质条件等因地制宜的选用适合的可再生能源为自身提供所需能量, 减少对外界能源的依赖。热泵系统是现在利用各种热能资源的主要技术手段。在被动建筑中, 热泵系统为整个建筑的制冷和供暖供给能量。常用的形式有空气源热泵、地下水地源热泵、地表水地源热泵、地埋管地源热泵。空气源热泵适合于夏热冬冷地区的中小型建筑, 有同时供冷、供热需求的情况建议采用热回收式热泵机组。地下水地源热泵、地表水地源热泵、地埋管地源热泵的设置均要特别注意严禁对地下水资源的污染性、破坏性利用, 要进行系统的全年动态负荷计算, 热泵系统总释热量与总吸热量应平衡, 否则应采取相应辅助措施。

4 可控通风的理念

被动建筑通常采用两种通风方式, 一种是自然通风, 一种是新风热回收系统。

4.1 自然通风的技术古已有之

我国传统民居中可以随意找出许多结合当地气候特点、生活习惯的自然通风设计建造技术。我们最常见到的也是最简单的室内自然通风设计就是通过开关外窗调节, 但被动建筑由于其对室内舒适度参数的稳定性要求, 决定了过于依赖室外气候条件、无法进行人为精确调控的自然通风方式难以满足被动建筑的要求。所以我们对于被动建筑中所设计采用的自然通风是一种可控通风, 是一种在主动节能技术辅助下的被动节能技术。这种可控主要表现在对于流量、流向、风速、过滤、温度、湿度、噪声等方面。自然通风有三种基本方式:风压通风、热压通风、机械辅助自然通风。首先采用被动技术, 充分利用风压、热压作用, 巧妙设计建筑通风节能构造, 并协调遮阳形式对自然通风效果的影响, 协调窗墙比与太阳辐射热能利用、自然采光、自然通风之间的影响。然后辅助通风控制系统, 设置感应器, 采集室外温度、湿度、风向、风速、空气污染程度等信息, 采集室内温度、湿度、二氧化碳浓度等信息, 结合各项室内环境设定参数, 通过控制系统对各处控制机构进行通风调节。

4.2 被动建筑新风的提供

在室外气候条件舒适的情况下, 应首先考虑并采用自然通风的方式, 以排除室内余热及室内污染物, 为室内人员提供新鲜空气, 调节室内温湿度, 当仅采用自然通风无法满足室内新风要求时, 诸如污染天气、无风天气、风沙天气、高温高湿或寒冷天气或柳絮花粉等过敏源较多的季节, 都不适宜单独采用自然通风。应采用同时设置自然通风及机械新风系统的复合方式, 以此降低室内空调负荷并减少机械新风系统运行费用。被动建筑中对新风系统高效热回收装置的应用也是其显著特点之一。系统的显热回收效率要求不低于75%, 这就是说经过热回收装置的新风负荷以及排风热损失都同时得到了大幅降低, 在冬季大部分时间里被动建筑仅仅依靠自身得热便实现了室内环境温度的稳定。此外, 被动建筑采用热泵机组为新风系统提供冷热源, 夏季由热泵机组提供新风降温除湿冷源, 冬季可以利用热泵加热新风, 提高经由热回收装置预热后的新风温度, 满足室内热负荷要求, 保证室内温度稳定。新风热回收系统常设功能及流程:过滤、预热 (预冷、显热回收、加热 (冷却) 、加湿 (除湿) 、消声。这样的新风热回收系统为建筑内所有房间提供经过加热加湿或冷却除湿的新风, 可根据使用者要求自由调控室内环境温湿度、洁净度及空气新鲜度, 降低新风及排风能耗。新风热回收系统设计使用时应确保室内总送排风量的平衡;应定期清洗或更换滤芯, 保证送入室内的新风清洁度及换热效率;设备及管道安装采用减震支吊架、消声器等消声降噪措施, 避免产生噪声污染。

4.3 新风热回收系统

为保证室内空气新鲜度, 设置二氧化碳浓度探测器, 室内设定值应小于1000ppm, 这一数值略高于室外自然空气二氧化碳浓度, 当室内实测二氧化碳浓度值高于设定数值一定程度后, 自动控制开启送、排风机。而对于电动可开启外窗、自然通风器等自然通风手段, 则还需要同时结合室外环境温湿度、污染、风向风速状况等参数控制启闭。对于温湿度独立控制系统, 还要设置外窗启闭状态探测器, 室内湿度监测报警器等。

5 围绕着一次能源消耗量评价指标的自动控制系统

5.1 被动节能建筑的判定

我国现行节能规范对于节能建筑性能的判定方法是通过在设计过程中对不同气候区的不同性质的建筑物规定其应符合要求的体形系数、窗墙比、遮阳系数、维护结构传热系数、气密性等;当上述系数无法满足限定值时则通过权衡判断来判定其围护结构的总体热工性能是否符合节能标准。在施工阶段则通过对建筑材料、建筑构件的物理性能检测指标来判定其是否为节能建筑。在德国, 对于被动节能建筑的判定方法是采用能耗模拟计算软件, 将建筑物的各项相关参数输入, 计算出建筑物的一次能源消耗量, 并将此数值用于校核建筑实际运行中的一次能源消耗量, 最终判定其是否为节能建筑。被动建筑采用一次能源消耗量指标而非我国传统节能规范中50%、65%的相对节能指标或建筑物耗热量指标。通过对建筑物的总体能耗的限制, 平衡各种节能指标之间此消彼长的问题。

5.2 太阳辐照感应传感器

优良的外窗保温性能及较大的窗墙比为建筑物冬季室内充分利用太阳能辐射热提供了条件, 降低了冬季热负荷, 然而, 封闭且保温的房间内热量难以自然消散, 导致夏季空调冷负荷的增加。因此, 增加可调节活动建筑外遮阳措施来协调这一矛盾, 但我们会发现, 夏季制冷能耗降低的同时室内照明能耗却相应增加了。建筑电动外遮阳百叶的调节:被动建筑采用保温与透光性能好的节能窗, 夏季, 在满足了室内采光要求的前提下, 需要采用电动外遮阳百叶将多余的日照隔绝在室外, 降低室内空调冷负荷。而冬季则调节百叶, 尽量多的将阳光引入室内, 降低室内供暖热负荷。太阳辐照感应传感器, 可根据实时室外环境参数随时调整, 也可根据预设模式自动操作。自动调节百叶位置角度, 保证室内得到适度的太阳辐射量。

5.3 合理利用主动节能技术作为被动节能技术的补充和完善

由于被动建筑冬夏季冷热负荷极低, 有时我们需要通过热泵系统来满足室内少量的冷热负荷。需要注意的是, 在我们讨论应用何种可再生能源之前, 应仔细核算我们采用被动节能手段可以在多大程度上满足需求?热泵系统在全生命周期中的总能耗是否已经大于了其所节省的能耗?避免为了使用可再生能源而使用, 认证评估被动节能手段与主动节能手段的切换时机, 减少无谓的一次能源消耗。为了避免被动建筑设计与使用过程中应用过多效能较低的节能技术, 合理有针对性的采用主动节能技术作为被动节能技术的补充和完善, 采用智能建筑物整体一次能源消耗评价系统主动实时采集数据、计算分析, 通过系统末端自动控制装置及设备对各被动节能措施根据室内外环境变化要求及时准确的进行监控和调节。

6 全过程的质量控制

被动建筑苛刻的室内环境参数及能耗标准对于建筑从规划方案到使用的全过程同样有着十分严格的要求。严格按照设计要求施工, 严控设备及材料的质量, 对施工进行全过程监督控制, 认真贯彻执行各阶段各环节的质量认证。

6.1 促进设计理念的升级

被动建筑的意义就在于用尽可能低的一次能源消耗量实现尽可能高的室内舒适度标准, 是一种舒适、健康、节能兼顾的现代建筑。首先应依靠被动技术降低建筑物能耗, 其次是提高主动节能技术的效率, 最后合理加大再生能源的应用比例。在设计过程中尽量减少主动节能技术的应用数量, 采用成熟简单、经济可靠的主动技术辅助配合被动节能手段实现建筑节能的最优化设计, 达到最佳的节能效果和舒适的室内环境。

6.2 促进施工模式的升级

被动建筑的建造有着和普通节能建筑完全不同的施工方式和施工质量要求, 很多新型设备及材料的安装技术要求国内同样无可参照标准或规范, 此外, 培训掌握被动房施工质量和技术要求的优秀管理和施工人才的需求十分迫切。粗放的施工模式完全不能适应被动建筑精密细致的技术要求, 完全无法实现被动建筑高品质的低能耗及室内舒适度指标。施工过程中任何细节的疏忽, 都可能会对产品质量造成巨大的影响。

6.3 促进建材技术的升级

由于被动建筑在我国真正投入实施建设的项目还很少, 一些高效节能设备及建筑材料仍需要从国外进行技术产品的引进, 还无法在国内自主生产。这其中有技术的原因, 但也有市场规模小, 经济成本高的原因。这一状况应该会随着我国被动建筑的推广逐渐改善。

6.4 促进检测指标的升级

被动建筑对于各项节能及舒适度指标要求极为严格, 竣工的性能指标检测不易通过。被动建筑中没有毛坯房的概念, 需提供精装到位的产品, 包括排油烟机、卫生间排气扇等均由开发商统一采购安装, 保证了室内各系统参数的准确, 减少了社会资源的浪费。无热桥设计:在各种管道穿外墙、屋面、楼板、隔墙处, 采用聚氨酯发泡胶或专用密封胶带封堵, 隔热隔音, 管道支吊架断热桥处理。用气压法进行气密性检测, 关闭门窗, 并封堵所有穿墙、楼板的孔洞, 注意厨房排油烟管道及卫生间排气管道的处理。精心设计, 仔细施工, 严格检测。

7 结语

现阶段我们在被动建筑的规划方案及施工图设计阶段, 国内尚无可参照的标准或规范, 而国外的技术指标又不能简单的直接套用, 逐步总结出适合我国国情的相关规范标准是当务之急。这种情况之下, 应避免主动和被动节能技术的不加以选择的堆砌, 避免不因地制宜、不加以分析验算的套用节能指标, 避免对可再生资源低效甚至无必要的浪费式应用。投资问题通常是节能建筑推广过程中的最大难题, 在被动建筑最为成熟的德国, 被动建筑造价通常仅比普通建筑高约10%左右。2002年2月德国实施的新版建筑节能规范En EV2002, 不但考察建筑某一方面的单项能耗, 也对建筑整体能耗及建材生产全过程的能耗进行了限定。被动建筑的方向是以最简单、最经济的技术实现最优的室内环境参数和最低的能耗, 减比增更体现智慧。同时, 注意选用节能电器、节能灯具;注意设备安装空间及管线布置空间的合理性, 隔声降噪;注意明装设备与建筑风格的融合。提高建筑材料、设备的研发及加工水平, 提高建筑施工及管理水平, 促进建筑产业的整体升级。

参考文献

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被动式建筑节能设计技术措施探讨 第2篇

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被动式建筑节能设计技术措施探讨

被动式建筑节能设计技术措施探讨

【摘 要】对于被动式的建筑节能设计来说，自然采光是首要考虑的关键；建筑师应当结合建筑物的朝向、形式以及门窗等其他因素充分利用自然采光。本文通过结合笔者的工程实践经验，针对被动式建筑节能中的自然采光环节而展开探讨，为同行提供参考借鉴。

【关键词】建筑设计；节能设计；自然采光；被动式设计

1.引言

对于被动式的建筑节能设计来说，自然采光是首要考虑的关键。在人类历史的大部分时间里，需要良好光线的活动，总是在白天进行。因此，在20世纪以前，所有的建筑都只能使用自然采光来照明。随着电灯的出现，建筑告别了黑暗时代。然而无论是白天还是夜晚，仅靠电灯提供照明，都难以提供高质量和可持续的照明，在进行电气照明系统的设计以前，建筑师应当结合建筑物的朝向、形式以及门窗等其他因素充分利用自然采光。

2.被动式节能中的自然采光提出

尽管自然采光的设计比电气照明复杂，但它能同时给建筑物内部和外部带来更加丰富的美感。和电气照明相比，自然采光作为被动式设计的一个重要部分具有以下多方面的意义。

（1）自然采光可以用于照明并减少电量的消耗，从而减少对环境的影响。越来越多的设计师、建筑业主和使用者都已经开始认识到自然采光的好处，如果设计合理，自然光完全可以提供高品质的建筑照明。由于很多建筑每年的总能耗中有30%一50%都用于人工采光，因此对自然采光的精心设计显得很有必要。

（2）自然采光可用于被动式采暖。阳光在带来光的同时也带来热量，建筑开窗获得太阳辐射的同时也带来了对流风，自然采光也是被动式太阳能设计的重要组成部分。

（3）自然光可以有助于人们的健康和安宁。健康和安宁的感受来自于多种因素的影响，自然光照明是其中一个重要因素，它可以用

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于治疗特殊疾病或者是提供视觉上抚慰，在医院建筑中作用非常明显。同时自然光照还可以提高人们的工作效率.—些研究表明，办公室通过采用高质量的自然光，可以明显提高员工的工作效率（可高达15%），并量降低旷工率。美国加利福尼亚州最近的—项统计数据证明，零售商场中自然采光对提高销售运也很有帮助。同样的道理，在教室中进行自然采光对学生的学习效率和身心健康也同样有好处。

（4）自然光能增强人的时间感受。自然光能帮助人们来感受时间，感受季节的变化和每天太阳的起落。古人根据自然光来制定时钟，宗教典礼和仪式也将自然光作为一个重要的角色，这一切都关乎人们的精神感受.显得个可缺少。

3.自然采光设计方法与措施

采光设计必须贯彻国家的技术经济政策，允分利用自然光，创造良好的光环境，这是因为自然光环境是人们长期习惯和喜爱的工作环境。我国人部分地区处于温带，天然光充足，为利用天然光提供了有利条件，在已天的大部分时间内能满足视觉工作要求。这在我国电力紧张的情况下，对于节约能源有重要的意义。自然采光设计有以下几个基本步骤：确定性能目标、确定自然采光的基本策略、确定外窗的基本策略、窗玻璃材料的选择、开天窗的策略、与人工照明的整合。

3.1 确定节能目标

自然采光的性能目标主要是节省照明能耗费用和提高视觉质量。设计者应在满足用户和照明目标需要的照度水平的基础上提高视觉质量并尽可能避免使用人工照明。

（1）采光标难。采光标准的数量评价指标以采光系数C表示。以为室外天然光受各种气象条件的影响，在一天中的变化很大，因而影响室内光线的变化，所以不能用一绝对值来衡量室内的采光效果。采用采光系数这一相对值来评价采光效果较为合适。目前国际上一般也采用此系数来评价采光。但我国的光气候有很大的区别，例如西北高原地区室外总照度年平均值高达31.46klx，而四川盆地及东北部地区只有21.18klx，相差高达50%。若在采光设计中采用向一标准显然是不合理的，为此，在采光设计标淮中，将全国划分为五个光气候并分别取相应的采光设计标准。

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（2）提高视觉质量。自然采光的一般目标是提供足够的、高质量的光线。同时，尽量避免直射眩光利过高的亮度比。减小照梯度：由于受窗户位置和自然光变化的限制，建筑内部的自然光照明往往不均匀，远离窗户的地方光线太少，而靠近窗户的地方光线又过于充足。因此，需要把更多的光线引入列室内较深的地方，这不仅是为了提高那里的照度，也是为了减小室内的照度梯度。避免直射眩光：光线从没有仟何遮蔽的窗户和天窗直接照进室内时.容易产生直射眩光。如果靠近窗户的墙壁没有被照亮，从而显得相当阴暗，这种眩光就会变得更加刺眼。消除过高的亮度比：如果太阳光在部分工作区域投下斑驳的光影，就会引起许多让人难以忍受的亮度比。因此，应尽可能消除。

3.2 确定自然采光的基本策略

自然采光和多种因素密切相关。对一个成功的自然采光设计而言，建筑物的场地分析、平面和空间布局和采光方位都至关重要。不但要考虑建筑物的外部形式，同时还要考虑其内部空间的布局。内部的分隔设施，除非是玻璃做的，否则都会妨碍自然光的深入。只有在这些最基本的事项确定了以后，才能开始窗户的布置和设计。

（1）场地分析。在确定建筑的朝向和自然采光技术之前，确定自然光的进入方式是很重要的，设计者首先必须确定哪些活动需要直射自然光而哪些需要非直射自然光。为了保证在 一天或一年中的恰当时候获得太阳照射，设计者必须建立设计准则，来区分何时何地将要太阳光或自然光。之后，这些信息就可以用于对现有的场地条件进行评估，并确定获得太阳光照的设计方法。例如，场地附近的建筑或树木可能会影响到自然采光，而入射角度的分析能确定建筑在场地的合理位置以保证足够的自然采光。由于自然采光和日照密切相关，对于居住建筑而言（还包括以院病房大楼、疗养建筑、幼儿园、托儿所、中小学教学楼等），还应考虑相关日照要求。

（2）平面及空间布局。建筑物的平面布局不仅决定了竖直和水平的窗户之间的搭配是否可能，同时还决定了为室内区域进行自然采光的数量。通常情况下在多层建筑中，窗内进深小于5m的区域能够被自然采光完全照亮，进深5—10m的区域能被部分照亮，而进深大

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于10m的区域完全不能利用自然采光。内部空间布局对于自然采光影响很大。开放的空间布局或者透明的隔断对自然光进入建筑内部非常有利。例如，采用玻璃隔断既可以营造隔绝声音的个人主间，又不至于遮挡光线；如果还需要营造阻挡视觉的个人空间时，可以把窗帘或者活动百叶帘覆盖在玻璃上，或者使用半透明的材料，也可以选择只在隔断高于视平线以[的地方安装玻璃。

（3）采光方位。由于太阳的高度和方位随着季节和每天时间的变化而变化，必须合理的确定建筑的采光方位以最大化采光潜力并避免过多的太阳辐射和眩光。自然采光的最佳方向是北向，刘为来自这个方向的光线比较稳定。尽管来自北向的光线数量比较少，但质量却比较高。而且这个方向也很少遇到直接照射的阳光带来的眩光问题。尤其在气候炎热的地区，由于必须考虑止射阳光带来的过多热量，南向的窗往往需要添加控制太阳光的建筑部件（如遮阳板），因而朝北的方向更合适。朝南的方向也是获得自然采光的较好方向。无论是在每一天还是在每一年里，建筑物朝南的部位获得的阳光都是最多的。这部分额外的阳光在冬季以及阴雨天气能提供比北向多的采光。此外，在严寒和寒冷地区，南向窗所产生的温室效应，能提供额外的热量以部分满足采暖的需求，因此南向更合适。最不利的方向是东向和西向。太阳在东方或者西方时，在天空中的位量较低。因此，会带来非常严重的眩光和阴影遮蔽等问题。此外，这两个方向的日照强度最大，在夏季会给建筑带来过多的热量，造成制冷负荷的增加。

4.结论

从建筑节能角度来讲，室内自然采光设计也是建筑节能中的重要环节，但未引起建筑界的足够重视。通过结合工程实践经验，在分析建筑中自然采光设计目标的基础上，就采光设计与节能问题展开论述，提出了一些方法和措施，可有效地降低建筑能耗。

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探索中国特色的被动式建筑 第3篇

这3个小区都获得了住建部科技发展促进中心和德国能源署被动房质量标识，成为被动式建筑在中国的典型。

被动房既节能又舒适

据了解，“被动房”概念源于上世纪90年代的德国，是指在制冷和采暖最大程度避免使用传统化石能源，仅靠建筑自身被动性地产生的能量以及合理利用太阳能、地源等再生能源，以满足室内气候环境要求的舒适度的一种房屋。主要是通过高隔热隔音、密封性强的建筑外围护结构、热回收75%以上新风系统和可再生能源实现。

住房和城乡建设部建筑节能中心国际合作交流处处长张小玲向记者介绍，被动式建筑必须具备明确的室内环境指标及能耗指标。如果不满足这些条件，就不能被称之为被动房，要防止市场上偷换概念的现象。

张小玲强调，在资源和环境越来越紧张的情况下，被动房的出现恰恰是为人们提供舒适室内环境而又将能源消耗控制到最低和不增加环境压力的房屋，是可以留给子子孙孙的房屋。国家层面还没有被动式房屋的政策或资金支持，但越来越多的开发商和建设单位愿意自担风险建设被动房。这说明，被动房是可以靠市场本身发展起来的。如果我们进行被动式房屋改造，则可以逐步减少和消灭雾霾。

精细化是关键

3个小区成功拿到住建部科技发展促进中心和德国能源署被动房质量标识来之不易，其间反复整改，每个开发商都有一堆的故事可以讲述。这对我国建筑行业本身带来巨大的挑战，当然也收获了很多宝贵的经验。其中精细化设计，精细化施工，以追求房屋性能来选择和改造技术、产品要求是极为重要的。

张小玲介绍说，被动房必须遵守无热桥原则，并应充分利用当地资源条件、自然通风、自然采光。因此，在设计阶段特别要强调精细化，所有节点都要进行非常认真仔细的能耗负荷计算，以确定保温层厚度、窗户的性能、选择新风机组等。建筑师和设备工程师要紧密配合才能达到花最少钱，达到最好效果的目标。

在施工阶段，以往粗放式的施工完全没办法来做被动房，其中要处理好每个洞口、缝隙，铺好每一块保温板、做好每一个连接节点。这对我国施工技术和管理队伍的建设也带来了巨大挑战。每一个成功项目的背后都有建设方所付出的心血，3个项目的老总无一例外地亲自在工地上监督检查工程质量，督促整改。张小玲强调，建设被动房切忌急功近利，不能边设计、边施工。只有设计方、建设方、施工方的紧密合作才能建造出合格的被动房。

并且，被动房对每一种产品都有明确的指标。要求从满足被动房的性能出发选择技术和产品。有些建筑部品无法满足需求而不得不从德国进口，例如窗户与墙体连接处的防水透气膜、窗户的密封材料等。

在张小玲看来，被动房屋对建筑部品的精细化和高品质要求，导致整个建材行业的产业升级乃至行业革命。

因地制宜发展

张小玲认为，被动式房屋是一种理念，它是在当地气候条件下所能做到的最节能的建筑。充分利用当地的资源条件发展被动式建筑是被动式房屋的一大优点，如青海的被动房就会充分利用太阳能资源来解决采暖、新风预热和生活热水，哈尔滨的被动房会利用当地丰富的生物质燃料来满足冬季新风预热的需求。

国家建筑材料工业技术情报研究所常务主席、中国被动式集成房屋材料产业发展联盟副总编刘思敏向记者介绍说，由于被动房引入我国时间较短，部分消费者不了解，误以为被动式建筑是“高大上”的建筑。其实，被动式建筑的整体造价与传统建筑相比较，仅仅是高出大概10%左右，是能够被大多数普通消费者所接受的。而且因为它的节能环保特点，价格高出来的那部分也能在3到5年的时间节省下来。

“未来，被动式房屋是绿色建筑发展的一个方向，其中关键一点是降低成本，包括整个生命周期的成本。欧洲的节能技术的确值得我们学习，但是一国有一国的国情，我们不能完全照搬，一定要把我们的人均居住面积，对环境的要求、能源结构、生活习惯等建筑因素考虑进去，做中国的节能解决方案。”作为节能建筑的优秀企业家，北京海林节能设备股份有限公司董事长李海清对被动房寄予更多厚望。

抓住机遇，不断探索

新型城镇化为我国被动式建筑的发展带来难得的机遇。国务院发展研究中心社会研究部第二研究室主任周宏春认为，其中对太阳能发电及相关设备和材料，隔热、隔音、隔水等新型建材，以及新技术、新产品的开发带来了新的需求。因此，绿色建筑的发展在为相关产业创造需求的同时，也会带动我国的经济增长。

刘思敏介绍，基于被动式建筑开发的被动式建筑材料和能源环境系统在我国也取得了部分突破。比如，2012年国内窗企森鹰集团与德国“被动式节能屋研究所”合作，研制出一款符合被动式房屋用窗标准的产品。而国内知名企业清华同方推出的被动式建筑能源环境系统，采用热回收技术、低温空气源热泵技术和空气过滤等多功能空气处理技术，不仅实现了夏季制冷、冬季制热、提供生活热水等功能，还能有效控制室内温度，并可以全天候不间断输送新风，同时将空气流动所产生的灰尘、污染物降到最低；热回收效率达到75%以上。上述材料与系统，已成功运用于中德合作的被动式建筑示范项目之中。

住宅建筑被动式节能设计研究 第4篇

1.住宅建筑被动式节能设计概述

1.1被动式节能设计的概念

在住宅建筑的节能设计方面,主要有两种设计方法,即主动式设计和被动式设计。而所谓的被动式设计,其实指的就是根据建筑所在地区气候特征,并遵循建筑环境控制技术的基本原理进行建筑的设计,从而使建筑物具有气候适应和调节的能力。所以,被动式节能设计不需要依靠外部能源和机械设备,只需要进行合理的建筑设计方法的运用,以便依靠风力、植物和地形等自然环境为居住者提供较好的居住环境。 因此,在进行被动式节能设计方法的运用时,首先需要了解建筑物所处的气候条件和地理特征,然后在遵循环境控制基本原则的基础上,通过合理考虑建筑布局和体形等内容满足建筑的节能设计要求。而这种方式虽然需要使用技术含量较高的建筑设计技术,但是却是一种低成本设计方法。

1.2被动式节能设计的内容

从设计内容角度来看,被动式节能设计包含建筑的整体布局、体型、朝向、户型布局和外墙设计等多个内容,还涉及到了建筑环境的采光和自然通风设计等方面。

1.3被动式节能设计优势

就目前来看,被动式节能设计具有几方面的优势。首先,被动式节能设计具有简便、灵活的特点, 对技术的要求并不高。在直接利用风力、阳光、地形和植物的条件下,就能利用该技术对建筑设计方案进行优化。所以,该技术更容易被推广和实施。其次, 被动式节能设计不需要进行机械设备的使用,所以建筑本身的节能效果显著,并且设计成本有限。此外, 针对住宅建筑来讲,被动节能设计显然具有更强的适用性。因为,一般的住宅建筑使用者相对特定。而在这种情况下,被动式节能设计将根据地域特点和人群特征来进行,继而能够满足建筑的设计要求。此外, 住宅建筑往往以家庭为单位,建筑空间功能具有规模小和样式多的特点,建筑空间也较为零散。因此,住宅建筑不利于机械设备的运行。

2.住宅建筑被动式节能设计研究

2.1建筑的地质气候特征的研究

在进行住宅建筑的选址时,需要充分考虑到建筑的地质气候特征。而与建筑能耗有着直接关系的因素有多种,即通风、日照、植被、地质和水体等等。

首先,在考虑日照环境的基础上,考虑到住宅建筑需要充分吸收太阳光的问题,就要尽量选择阳光仰角较小的地区进行建筑的设计。其次,除了考虑日照环境,建筑的风环境也是重要的建筑选址因素。

2.2建筑规划布局的被动式节能设计

在进行住宅建筑规划布局的被动式节能设计时, 需要考虑到风向、日照、气温和降雨等因素。而合理的进行住宅建筑的布局,则可以进行建筑群周围的微气候的改善,继而提升建筑群整体的节能效率。就目前来看,住宅建筑规划布局的被动式节能设计主要需要考虑两个因素,即日照和风环境。

一方面,应该合理的进行建筑日照间距的设计, 以便使住宅建筑获得充足的日照。按照相关的要求, 大城市在大寒日的日照时数应不低于两小时,而小城镇等地区则需要不低于三小时。在进行日照间距的确定时,需要按照公式进行计算。式中,D0指的是日照间距,H0指的是这档建筑物的计算高度,h为太阳高度角,而为被遮挡建筑物墙面法线与太阳方位夹角。 对于某个区域来讲,太阳高度已经确定,而为0°时, 日照间距D0最小。所以,想要改变日照间距,就只能改变建筑物的计算高度h。就拿小城镇的住宅建筑设计来讲,由于周围的没有过多的建筑,太阳高度角的发生变化较大,所以可以采用坡屋顶方式(如下图2), 以便满足被遮挡建筑的太阳辐射需求。

另一方面,建筑布局将对建筑的上风向和下风向产生影响。而采用自由式布局,则可以使建筑与室外风向形成不同夹角,继而避免住宅区外风环境的不均匀。就实际情况而言,采用自由式布局的建筑与风向夹角在30°到60°之间时,建筑室内在夏季的气流较为顺畅。而到了冬季,在窗户关闭的情况下,气流也可以从建筑表面流走,继而避免因气流运动造成建筑热量损失。而小城镇住宅建筑布局较为开敞,所以不利于采用自由式布局进行冬季防风。因此,需要进行行列式冬季防风和自由式夏季通风的特点的综合利用,以便合理进行建筑的布局。

2.3建筑单体的被动式节能设计

住宅建筑的形体与建筑能耗有着直接的联系,而不同的建筑体形则会出现不同的热桥部位,继而影响建筑的耗热量。

首先,建筑体形对住宅建筑采暖能耗有着较大的影响,而控制建筑的体型系数,则可以进行建筑采暖能耗的控制。就实际情况而言,每增加1%的建筑体形系数,就会导致建筑热能耗指标增加2.5%。在寒冷地区的住宅建筑节能设计方面,相关标准对建筑体形系数进行了明确的要求(如下表1)。所以,在进行建筑单体的被动式节能设计时,要严格控制建筑的体型系数。

其次,需要注意住宅建筑的户型设计问题。一方面,需要根据各房间热环境需求量进行居住空间的设计。比如,卧室是住户的主要居住空间,就应该拥有第一活动空间。而在获得太阳辐射和采光得热的位置上,则应该进行主要房间的设置。另一方面,为了使建筑具有较好的自然通风效果,应该在户型平面布局上减少气流迂回路线,使进出风口对位。为了达成这一目的,则可以在卧室等位置设置活动门,以便在夏季打开形成风道,并在冬季关闭减少热量损失。再者,在进行建筑单体的被动式节能设计时,还要考虑住宅建筑围护结构设计问题。

再者,在进行建筑单体的被动式节能设计时,还要考虑住宅建筑围护结构设计问题。一方面,在进行保温体系选择时,主要有外墙内保温方法和外墙外保温方法。比如在小城镇建设中,由于经济发展程度相对较低,所以应该选用投资成本低和运行维护成本低的外墙内保温体系。而外墙外保温技术不会受到建筑高度的限制,所以常常在高层建筑中得到应用。另一方面,在进行门窗设计时,应该考虑到室内采光、得热和获得自然通风等因素。就实际情况而言,在一些较为寒冷的地区,窗的耗热量占据了建筑总耗热量的一半。所以,应该通过围护结构增加窗的保温性,以便减少窗的热损耗。具体来讲,则可以通过增加窗的密封性、合理选择窗户开启方向和增加保温隔热装置来进行窗的热损耗的降低。

| 建筑绿化被动式节能设计

3 | 附加阳光间设计

2.4建筑绿化的被动式节能设计

所谓的墙体绿化,其实就是一种以建筑垂直立面为载体的空间绿化形式。而该种形式占地面积虽小,但是却能够起到较强的生态效能,继而降低建筑能耗。就目前来看,在进行住宅建筑被动式节能设计时,则可以采用该种设计形式。而常见的绿化形式有两种,分别是利用藤蔓植物攀爬于墙体上(如下图3)和在墙面嵌入装有植物的容器。但是,在进行墙体绿化时,还应该遵循几个原则。首先,需要选择叶面较大、枝叶茂密的藤蔓植物,以便增强植物的吸热能力,继而改善建筑的夏季降温。其次,需要选择夏季长叶、冬季落叶的植物,从而满足冬季建筑外墙对太阳辐射的吸热需求。再者,需要使植物与墙体之间存有一定的距离,即在植物和墙体间设置垂直绿化形式,以便确保空气的流通。此外,住宅建筑屋顶也可以进行绿化设计,以便通过植物蒸腾作用实现降温, 并利用泥土进行屋顶的保温。

2.5被动式太阳能采暖设计

所谓的被动式太阳能采暖设计,其实就是通过合理规划建筑朝向和巧妙处理建筑内部空间等方式,从而通过在冬季集取和储存太阳热能实现建筑采暖的方法。而在这种设计下,则需要将住宅建筑的一部分当做是集热器、散热器和储热器,以便利用间接方式利用太阳能。但是,采取这样的设计需要建筑所处的地域环境有着稳定的太阳能资源,而小城镇的住宅建筑设计往往能够满足这样的要求。就目前来看,“直接受益式”为简单的被动式采暖系统,也是目前得到广泛应用的采暖形式。具体来讲,就是将房间看成是集热器和储热器。在太阳光从南侧窗户进入到室内时, 建筑墙体将吸收热量并储存,并最终将热量用在三个方面,即为室内空气供热、与维护结构进行热交换和由地板、墙体储存。此外,一些地区也使用了间接受益太阳能采暖方式进行住宅建筑的设计,而其基本形式则有水墙、附加阳光间等。其中,附加阳光间就是在房间南侧进行玻璃房(如图3)的设置,而这一结构可以直接进行太阳辐射的获取。而在作用上,该结构不仅可以为相邻房间提供热缓冲区域,还可以当做花房,以便使住宅建筑更具有自然气息。

被动式节能建筑 第5篇

本工程为中国中元国际工程公司自用办公楼改扩建项目,位于中国中元国际工程公司院内,大厦三维模型图见图1。

根据功能,区域划分如表1所示(不计地下)。

在该项目方案调整阶段,为了切实提高设计品质,在保障设计创作思路的前提下,创造高品质室内环境,并且达到节能上的最优化处理,项目设计决定以被动式设计为基础,辅以主动式手段的设计方式来完成。

被动式设计是指在建筑方案设计过程中,根据建设地所在区域的气候特征,遵循建筑环境控制技术基本原理,综合建筑功能、形态等需要,合理组织和处理各类影响元素,使建筑物首先做到自身的低能耗需求,而不是单纯地依赖使用高能效比的暖通、电气设备来达到节能的效果。

2 被动式设计步骤

为了达到有效的被动式设计,需要首先模拟计算建筑自身在运营时所需要的供冷、供热量,这需要从建筑的运营时间、围护结构、采暖、空调、室内人员设备布置和照明等内外扰因素全面设置。以《公共建筑节能设计标准》(GB 50189—2005)、《北京市公共建筑节能设计标准》(DBJ11/687—2009)、《建筑照明设计标准》(GB 50034—2004)、《建筑采光设计标准》GB/T50033—2001中相应规定,仿真计算出建筑冷热负荷和全年动态需冷热量。确认建筑冷热负荷和总冷热量后,可以结合经验找到设计中能耗过大的空间,进一步根据各种技术措施的可行性优选出最佳的设计方式,并通过模拟仿真技术来引导设计,保证各类技术措施的效果。

3 模拟模型的建立

3.1 建立模型

进行模拟分析时,首先需要描述出建筑物的热工特性、几何形状、使用功能等,即在IES-VE界面内按照设计图纸建立3维模型。图2表示了这座建筑3维透视模型图。

3.2 设定计算参数

建筑模型建立完成后需要设定建筑的具体计算参数,其中包括定义建筑物的地理位置、围护结构类型、室内热扰参数、房间功能、室内设计参数、全年内扰及作息模式等。对于本建筑模型,我们采用如下参数进行计算:

3.2.1 建筑的地理位置

北京市(纬度:39.8,经度:116.5)。大厦地理位置见图3。

3.2.2 气象参数

在模拟计算中采用的逐时气象参数为北京市标准典型气象年参数,见图4、图5、图6。

3.2.3 围护结构性能参数

建筑的围护结构性能参数如表2和表3所示。

注:根据《公共建筑节能设计标准》(GB 50189—2005)、《公共建筑节能设计标准》(DB11/687—2009)。

3.2.4 室内设计参数(表4)

3.2.5 作息模式

考虑到房间内人员的走动、灯光设备的开停情况,在室内热扰的设定中采用了“作息”的概念,以反映室内热扰在1d之内的逐时变化规律。以办公室为例,室内热扰(如人员、灯光和设备)的作息安排如表5~表7所示。

3.2.6 空调系统(供暖系统)运行状况

空调和供暖系统的全年运行设定如表8所示。

4 模拟计算结果

通过上述在IES-VE中建立建筑模型,设置围护结构热工参数,设置室内热扰大小及其作息,就可以进行全年冷热负荷的动态模拟计算。以下对本建筑模拟结果进行分析。

4.1 本建筑全年动态负荷计算

本建筑全年动态冷负荷见图7,热负荷见图8,全年系统显热(冷)负荷与总冷量统计见表9。

4.2 通过提高建筑外保温厚度后的全年负荷与冷热量模拟计算比较

为了判断围护结构对建筑能耗的影响,在模型中将保温的厚度从50mm以10mm的做法增加,直到90mm,其冷热负荷计算结果如表10。

分析:

由表9可见,尽管将本建筑的外围护结构保温从厚度50mm提升到厚度90mm,外墙达到了0.36 W/(m2·K)、屋面达到了0.37W/(m2·K)的传热系数,却仅仅降低了2%的冷负荷和15%的热负荷。其主要原因是,针对本建筑,外围护结构传热承担的冷热负荷部分相对很小,特别是冷负荷;由图9可见,本建筑中主要的外界扰动为太阳辐射,如果能够较好地解决夏季遮阳问题,就可以比较有效地降低冷负荷。

进一步节能和提高内部热舒适度的方法:仅靠提升建筑外围护结构保温的方法,很难有效降低本建筑空调暖通能耗,主要原因是本建筑外墙面积不大,南向紧靠现有办公楼。东、西和顶部的太阳辐射得热才是主要外扰因素,只有合理解决遮阳问题,才能够进一步有效降低本建筑的能耗。因此,下一步模拟以东西向外遮阳设计为主,综合考虑室内采光环境。

5 外遮阳与自然采光综合考虑

为了有效利用阳光对热、光环境的影响,需要同时考虑夏季遮阳,冬季尽量多迎来阳光,并且不对自然采光造成过大的不利影响。设计团队使用多种模拟手段,首先通过建筑内部各空间的室温与太阳辐射热综合分析,快速定位了最需要进行遮阳的空间和时间。见图10、图11所示。

然后通过建筑外立面的垂直天光分量(VSC-VerticalSky Component)计算,找到铺设外遮阳的最有效位置,同时避免使自然采光原本就不利的空间受到更加不利的影响。图12和图13给出了建筑东、西立面的天光分量计算(在此仅列出标准日数据)。

最后,将通过外遮阳(非活动外遮阳)的冬夏综合效果模拟,确认需要的外遮阳类型、位置和尺寸。本文仅列出标准层(7层)情况。

图14是使用水平遮阳板时,新中元大厦东面的夏季标准日(6月21日)的遮阳效果,图15为冬季遮阳效果。但是为了达到此效果,所需的水平遮阳板尺寸有些过大。图15又尝试了竖直外遮阳,但是几乎没有实际效果。最后项目组决定使用挡板式外遮阳,并在下一步设计阶段中进行详细优化。

摘要：通过对新中元大厦方案阶段节能设计工作这一实例的简要总结,介绍了建筑环境模拟技术在更简单、更有效的现代建筑设计中起到的重要作用,提出了新的绿色、节能建筑设计方式。

关键词：被动式设计,节能,模拟,定量分析

参考文献

[1]GB50189—2005公共建筑节能设计标准[S].

[2]DBJ11/687—2009北京市公共建筑节能设计标准[S].

[3]GB50034—2004建筑照明设计标准[S].

被动式节能建筑密封胶的选用 第6篇

“被动式建筑” (国内也有称作“被动房”、“超低能耗建筑”) 起源于德国, 是指采用各种节能技术构造最佳的建筑围护结构, 最大限度地提高建筑保温隔热性能和气密性, 使建筑物对采暖和制冷需求降到最低。在此基础上, 通过各种被动式建筑手段, 如自然通风、自然采光、太阳能辐射得热等措施, 尽可能实现室内舒适的热湿环境和采光环境, 最大限度降低或取消对主动式的机械采暖和制冷系统的使用。

“被动式”房屋在屋面和外墙的围护措施、外墙保温以及门窗的高阻热性四个方面做了改进。加上遮阳, 玻璃幕墙以及新能源技术的利用, 降低能耗的同时维护房屋的环境。新技术使用和新材料的应用使房屋结构的传热系数显著降低。同时, 地热泵、太阳能等技术的采用和推广也为节能环保作了很大贡献。屋内热量的保存和室外热量的阻隔都能够有效控制。不仅节约能耗, 还能够保证室内的舒适。一般而言, 被动式房屋比普通建筑可节省高达90%的能耗, 理论上可将采暖和供热能耗降低到零或接近零的水平。

被动式房屋的核心是节能、环保, 节能环保的关键就是建筑物自身的密闭性, 密封材料的性能、质量、使用寿命等对建筑物自身的密闭性起着举足轻重的作用。

2、常用建筑密封材料性能介绍

按照材料的固化机理, 建筑密封材料通常分为热熔型和化学固化型两种。热熔型密封胶主要为丁基密封胶, 化学固化型密封胶主要有聚硫类、硅酮类、聚氨酯类密封胶等, 各类密封胶的性能特点如下:

2.1 丁基密封胶

丁基密封胶主要成分是聚异丁烯、丁基橡胶 (是异戊二烯与异丁烯的共聚物, 其中异丁烯占97%~99%) , 聚异丁烯的结构式为:

聚异丁烯的主链既长又直且呈线性结构, 分子链高度饱和, 这种特殊的结构使丁基密封胶具有极低的气透性、良好的防水性和电绝缘性及良好的低温柔软性等特点, 通常用于建筑中空玻璃的第一道密封。

2.2 聚硫密封胶

聚硫密封胶的主要成分是液体聚硫橡胶, 聚硫橡胶的分子式为HS (C2H4OCH2OC2H4SS n-C2H4OCH2OC2H4SH, 分子链为饱和的C-C键和S-S键, 且支链末端含有活泼的端巯基 (-SH) , 因而使聚硫密封胶具有良好的耐溶剂、耐老化、耐冲击性能, 以及较低的透气率和优良的低温挠曲性。聚硫密封胶是中空玻璃行业使用最早也是目前使用较为广泛的一类材料。

2.3 硅酮密封胶

硅酮密封胶的主要成分是聚二甲基硅氧烷, 聚二甲基硅氧烷的结构式为:

硅橡胶主链为Si-O键结构, 大分子主链呈线型螺旋卷曲状有序形态, 侧链烃基具有多样性, 因而使硅酮密封胶具有一系列的优点, 如耐紫外线、耐臭氧、耐化学介质、耐高低温、耐老化、耐稀酸和某些溶剂侵蚀等。硅酮密封胶主要用于隐框、半隐框玻璃幕墙的结构粘接密封及建筑门窗、幕墙接缝的耐候防水密封。

2.4 聚氨酯密封胶

聚氨酯全称为聚氨基甲酸酯, 是主链上含有重复氨基甲酸酯基团 (NHCOO) 的大分子化合物的统称。它是由有机二异氰酸酯或多异氰酸酯与二羟基或多羟基化合物加聚而成。聚氨酯大分子中除了氨基甲酸酯外, 还可含有醚、酯、脲、缩二脲、脲基甲酸酯等基团。聚氨酯密封胶具有如下特点:优良的耐磨性;低温柔软性;性能可调节范围较广;机械强度大;粘结性好;弹性好, 具有优良复原性, 可适合于动态接缝;耐候性好;耐油性能优良;耐生物老化。目前多用于汽车前风挡、侧风挡玻璃的粘接和密封。

3、被动式节能建筑密封胶选用建议

被动式节能建筑选用密封胶时应充分考虑密封胶自身的结构特点、质量及使用寿命等综合因素合理进行选用, 有如下建议:

3.1 被动式节能建筑的门窗 (或明框玻璃幕墙) 中空玻璃的用胶建议

众所周知, 建筑能耗占社会总能耗的近40%, 其中门窗的能耗约占建筑能耗的50%, 可见门窗节能是建筑节能的关键。门窗既是能源得失的敏感部位, 又关系到采光、通风、隔声、立面造型, 这就对门窗的节能提出了更高的要求。

德国门窗的节能走在全球的前列, 2010年德国整窗的U值 (K值) 降低到1.0 W/m2K, 2013年达到0.8W/m2K左右, 门窗的传热系数要求基本向墙体靠近。中国是一个幅员辽阔的国家, 气候区域的复杂性相当于整个欧洲。从北到南共分为5大气候分区, 分别为严寒地区、寒冷地区、夏热冬冷地区、夏热冬暖地区、温和地区。针对各区的气候条件, 门窗的热工要求也不一样, 越靠北传热系数要求越低。为了达到建筑节能70%的要求, 现在北京地区整窗U值需要达到2.0W/m2K, 东北地区需要达到1.5W/m2K。可见, 我国门窗的传热系数与德国相比差距甚大。因此, 我国门窗的节能势在必行。

被动式节能门窗的U值达到1.0W/m2K以下, 建筑门窗用中空玻璃必须选用双道密封 (丁基胶为第一道密封胶、聚硫或硅酮密封胶为中空玻璃的第二道密封胶) 的LOW-E中空玻璃或充气中空玻璃。对于不同类型外道胶制作的中空玻璃, 其使用寿命相差较大。对于普通中空玻璃, 同等条件下聚硫型中空玻璃的使用寿命约是硅酮型中空玻璃寿命的2倍;对于充气中空玻璃, 同等条件下聚硫型中空玻璃的使用寿命约是硅酮型中空玻璃寿命的4.4倍。因此, 丁基+聚硫密封的双道LOW-E中空玻璃或充气中空玻璃是被动式节能建筑中空玻璃的理想材料。对于我国严寒地区、寒冷地区, 为保证中空玻璃的使用寿命, 应选用耐高寒聚硫密封胶 (如郑州中原的MF840H) 为二道密封胶的LOW-E中空玻璃或充气中空玻璃。

3.2 被动式节能建筑中的隐框、半隐框玻璃幕墙的用胶建议

硅酮结构密封胶是隐框、半隐框玻璃幕墙的关键材料, 它连接着板块与金属构架, 在幕墙的使用过程中, 承受着风荷载及玻璃的自重荷载, 直接关系到建筑幕墙结构的耐久性及安全性。因此, 要求硅酮结构密封胶必须具有较高的抗张、抗剪强度、抗反复拉伸、压缩和剥离粘结强度。

符合欧盟ETAG002标准要求的硅酮结构密封胶 (如郑州中原公司的MF881-25、MF899-25) 可提供25年的质量保证与幕墙的设计年限相同 (符合国标GB16776标准要求的硅酮结构胶提供10年质量保证) ;与符合国标GB16776要求的硅酮结构胶相比有以下特点; (1) 能很好的保证产品的稳定性和一致性, (2) 具有优良的耐环境 (如水紫外老化、盐雾、酸雾等) 老化能力; (3) 优良的力学性能 (除常规的拉伸性能要求外, 增加了剪切、撕裂、机械疲劳、蠕变检测项目, 全面考虑了结构密封胶在实际使用过程中所受到的各种复杂外力) 。 (4) 力学性能的衰减率低 (要求各种条件老化后的力学性能与初始条件下的力学性能的比值≥75%) 。因此, 符合欧盟ETAG002标准要求的硅酮结构密封胶与之配套的耐候密封胶 (如郑州中原公司MF889-25) 是被动式节能建筑中的隐框、半隐框玻璃幕墙的理想材料。

3.3 被动式节能建筑门窗装配用胶建议

被动式节能建筑是一个严格的整体密封系统, 对各类接缝如窗框与墙体、玻璃与窗框等接缝的密封性能要求较高。接缝用密封胶应与玻璃、窗框型材、混凝土墙体等材料具有优良的粘结性能, 并具有良好的耐环境老化能力。有质量保证的、粘结性能、老化性能等综合性能优异的中性硅酮密封胶 (如郑州中原公司MF890) 是被动式节能建筑门窗装配的理想材料。

4、结语

中国作为一个能源消耗大国, 正面临着日益严峻的能源和环境的挑战, 节能环保是我国的长期基本国策。与标准房屋相比, 被动式房屋隔热性能更强, 能源消耗极低, 已成为人类未来建筑节能发展的趋势。被动式节能建筑用密封胶必将朝着高质量、长寿命方向发展。目前, 住房和城乡建设部已按照欧盟相关标准起草制定了《建筑门窗幕墙用中空玻璃弹性密封胶》及《建筑幕墙用硅酮结构密封胶》建工行业标准, 上述两标准预计在2015-2016年实施。另外, 我国硅酮结构胶国家标准GB16776《建筑用硅酮结构密封胶》, 也已按欧盟标准ETAG002标准启动修订。在不久的将来, 我国门窗、幕墙用密封胶标准更加完善、合理, 更适合被动式节能建筑使用, 将推动被动式节能建筑在我国的大力推广。

摘要：本文简要概述了被动式节能建筑的概念及常用建筑密封胶的性能特点, 对被动式节能建筑密封胶的选用提供一些建议。

关键词：被动式建筑,密封胶,中空玻璃

参考文献

[1]王盂钟等.胶粘剂应用手册[M].北京.化学工业出版社, 1987, 295—304.

[2]沈春林等.建筑防水密封材料[M].北京.化学工业出版社, 2003, 138.

被动式节能建筑 第7篇

1. 被动式节能建筑的内涵

被动式节能建筑与主动式节能建筑采用机械设备干预手段节能不同,主要是指建筑的设计者注从建筑本身出发的理念,通过对建筑的规划布局、单体设计、色彩选择、形体结构等的规划,充分利用建筑周围的自然资源(太阳内、植被、水源等),为居住者提供舒适环境的一种建筑[1]。

2. 被动式节能建筑的特点

第一,被动式节能建筑基于特定的自然环境和地理环境,它将建筑本身看作一种动态因素,建筑设计师要充分考虑其与周边环境的融合和反应。以哈尔滨市阿城庆云希望小学为例,校舍能源消耗高,平顶的建筑与周围建筑格格不入,学校以绿色建筑设计原则为指导,充分结合当地的地域特色对校舍进行改造,不仅起到了节能保温的效果,还利用秸秆、夯土等特色材料将平顶改为斜顶,保持了建筑的地域特色。

第二,被动式节能建筑的终极目标是“低能耗、零能耗、负能耗”,设计者希望通过利用被动式节能技术降低周围环境对自身的影响,甚至在一定程度上能够充分利用周围的环境实现自身能耗的弥补,以达到“低能耗、零能耗、负能耗”的目标。在德国考夫博伊伦,诞生了世界首座最高级被动建筑“能源之屋”,可谓世界上最具可持续性的建筑。屋顶布置了250平方米的太阳能光伏发电系统,而通过被动式建筑设计,其建筑每年供暖需求仅为8k Wh/平方米。这座建筑的年发电量可达到其用电量的五倍。

第三,被动式节能建筑的建材和能耗大多采用可再生资源,既能实现生态的可持续发展,也能节约成本,避免过度装饰和经济上的浪费。例如山东荣成北港西村小学,在建设过程中充分利用秸秆、黄土和草砖进行外墙和围堵建设,不仅降低了学校的工程造价,也不会对环境造成污染,同时还能起到良好的保温效果,十分适用于寒冷地区农村学校建筑。

3. 被动式节能建筑的主要优点

3.1 缓解能源危机

随着城镇化进程的加快,我国建筑事业发展迅猛,建设工程中需要消耗大量的水泥、砖、混泥土等建筑材料,建筑使用过程中暖气、空调、冰箱、电视等电器还需要消耗大量能源。当前建筑能耗占社会总能耗的三分之一以上,并且呈逐年上升趋势。有关专家估计,到2020年,我国建筑年能耗将达到11亿吨标准煤,建筑能耗占社会总能耗的比重将上升到45%左右,我国将会成为世界上建筑能耗最大的国家,社会经济负担加重,严重制约了可持续发展战略的实施。被动式节能建筑设计理念的出现,改变了传统建筑设计模式,因地制宜,结合建筑当地气候环境,充分利用太阳能、地热能等可再生资源,趋利避害,减少化石能源的使用,使“零能耗”建筑的建造成为可能。被动式节能建筑是实现可持续发展的重要途径,是未来建筑发展的主要方向。

3.2 环境效益优势

被动式节能建筑通过科学合理的设计,采用环保材料,充分利用自然环境优势,能有效改善建筑内部温度、湿度、采光、空气循环等微环境,能提高建筑的舒适性,具有提高生活品质、降低疾病概率的作用。此外,还能最大限度地减少对化石能源的使用,减少有害气体、烟尘的排放,改善空气的质量,从而实现建筑低碳化。

4. 严寒地区学校建筑被动式节能设计的策略

4.1 科学选址,合理布局

首先,在学校的选址上充分考虑建筑与周边环境的关系。建筑风环境是影响室内人体舒适性的主要因素之一,同时与建筑节能降耗直接相关,是可持续发展的“绿色建筑”的重要主题。学校西北方向最好能有天然的山坡或者茂盛林木作为抵风御寒的屏障,东南方向最好能有天然水体或者人工水体,一方面可以保障校园内空气的湿润,另一方面也能避免校园温度的骤降,有利于为学生营造舒适的校园环境。其次,要合理确定教学楼、宿舍、办公楼等建筑的建筑,只有适当的间距才能保证所有建筑都获得太阳辐射,增加室内的温度;再次,严寒地区的学校建筑要确定合理的朝向,相关研究资料已表明,严寒地区建筑的最佳方位是正南东西偏向十度以内,为了获得足够的光照,建筑物也要尽量选择平坦、无遮挡物的向阳基地;最后在学校的走道两侧开设高窗,实现空气的流动,促进校舍内的自然通风[3],空气在受热不均时,受热的空气会膨胀上升,受冷的空气会下沉,同一高度的空气再发生水平运动,于是就形成了空气对流。

4.2 体型合理,功能布局

严寒地区学校的建筑形态将会直接影响到校舍的性能。第一,校舍的体形系数要尽量减少,这样才能降低热量的损失,保持室内的温度;第二,开窗的位置和面积都要进行严格的控制,由于受气候的影响,严寒地区的冷空气主要来自于西北和东北方向,因此在控制整体开窗面积的前提下,要尽可能的将南向开窗面积扩大,减少东、北、西三向的开窗面积。最后,在校舍的屋顶建筑上,要形态规整,减少北侧屋顶面积,增加南侧屋顶面积,保证校舍能获的足够的太阳辐射热能。

4.3 围护结构设计合理

被动式节能建筑技术的围护结构涉及到墙体、屋顶、玻璃幕墙、门窗以及热桥五个方面。

第一,墙体设计。严寒地区学校的墙体设计既要注重保温性,也要注重保密性。用于墙体的所有材料都必须具有良好的保温性能,如苯板、金属夹芯板、聚碳酸酯及酚醛等。针对校舍本身的缝隙,则需要做好特殊部位加强处理,避免热桥的出现。当前被动式节能建筑常用的墙面保温策略主要包括外墙自保温、外墙内保温、外墙夹芯保温、外墙外保温四类。

第二,屋顶设计。将被动式节能技术应用于严寒地区的学校建筑,就要在设计和构造过程中充分利用周围的自然资源,实现用与防的平衡。在校舍屋顶建筑上,要注重其保温性能,并考虑到防止内部结露和屋顶承重等因素。以蓄水式屋顶为例,需要对屋面进行刚性混泥土防水处理,这样既能减少外界温湿度变化引起的屋顶防水层急剧伸缩性,又能有效降温,减少室内空调能耗,具有良好的隔热性能。

第三,幕墙设计。幕墙是校舍建筑中必不可少的部分,也是热量散失非常大的部分,将被动式节能技术引入校舍幕墙设计和施工当中,就要控制幕墙的遮阳系数和传热系数,尽量采用多层幕墙以实现对幕墙热量散失的有效控制。

第四,门窗设计。校舍的门窗是室内与室外进行直接热量交换的关键部位,如果采取的门窗设计方案不正确或者材料保暖性能不足,则会导致室内热量源源不断地流向室外,造成热量的损耗。严寒地区学校的门窗设计可以使用被动式节能屋研究所研制出的一款符合被动式房屋用窗标准的产品—森鹰队,其超强的保温性能完全满足严寒地区学校的需要。

第五,热桥设计。严寒地区学校建筑的热桥设计运用被动式节能技术要注意坚持以下几项原则:避开规则(热桥要避开围护结构,不能破坏围护结构)、击穿原则(当不得不破坏围护结构时,要使外围护结构上的热穿透阻力尽可能地大)、几何原则(热桥必须要在棱角处选择钝的角度)、连接规则(确认保温层在建筑部件连接处全无间隙——整个平面相接)。

5. 在我国大力推广被动式节能建筑的建议

当前,光伏建筑一体化应用太阳能发电和海绵城市低影响开发雨水系统构建概念的出现,让被动式节能建筑设计更加完善。虽然被动式节能建筑有非常多的优点,但是在我国依然存在诸多因素的制约,影响了被动式节能建筑和技术的发展,阻碍因素一般包括缺乏市场认可、投资收益期不明朗、效益实现较慢且参数难以计算、缺乏政策资金的支持等。在我国,大力推广被动式节能建筑的发展,不仅需要市场的自发性调整,更需要政府的宏观调控,培育社会节能意识、建立健全法规制度,并出台相应的激励政策,形成政府主导、市场主体、全社会参与的良好格局[4]。

首先,宣传被动式建筑的节能优势。社会公众的节能意识直接关系到被动式建筑的市场前景,政府单位和相关职能部门要充分利用自身的资源优势,通过广播媒体、网络杂志等途径培育公众的节能意识,并通过形式多样的建筑节能专题宣传活动和培训活动,宣传被动式建筑的节能优势,提高社会公众对被动式节能建筑的认可,打开被动式节能建筑的市场。其次,社会公共组织(学校、科研机构、建筑协会等)要充分发挥自身的专业技能培训职能,加强对建筑人才的被动式建筑节能理念,不断提高建筑师的创新能力。

其次,建立健全被动式节能建筑的法律法规和认证制度。被动式节能建筑理念相对于其它建筑理念而言,更加重视设计而不是技术,因此需要在现有行业规章制度的基础之上充分考虑被动式节能建筑的特殊性,建立专门针对被动式节能建筑的法律法规和规章制度。当前,我国的而建筑行业对节能理念不太重视,需要相关监督机制的制约,被动式建筑的节能理念要落到实处同样需要相关机制的约束。因此建筑行业应当成立权威的管理委员会并建立认证制度,对建筑行业进行规范和监督,促进被动式节能建筑的健康发展。

最后,要出台相应的优惠政策,刺激开发商建设被动式建筑,鼓励居民购买被动式建筑。在美国、日本、德国等地区,通过财政补贴、贷款优惠、减免税收等方式,促进了国内被动式节能建筑行业的繁荣。我国应当借鉴国际上的先进做法和经验,加大政府支持力度,在税收、贷款、贴息上都给予相应的优惠力度,对于完全符合被动式节能建筑技术标准的开发商可给予零税收优惠,创新融资机制,推动被动式建筑的发展。当前,我国在建筑行业的财税政策都具有非常明显的强制性色彩,要继续将这种强制性推广到被动式节能建筑上,推动被动式节能建筑的发展。

6. 结语

被动式建筑作为新兴的建筑理念被提出以来,对其的研究多停留在住宅建筑上,公共建筑的被动式建筑甚少提及。被动式节能建筑不仅应当在严寒地区的学校大力推广,也要在全国范围内推行,通过经济政策优惠和相关法规制度的约束和激励,促进国内被动式节能建筑行业的发展。

参考文献

[1].魏园园.被动式节能技术在建筑改造中的应用策略研究[D].浙江大学,2015.

[2].周辉,董宏.瑞典被动式建筑节能技术措施及启示[J].建设科技,2013,(09):37-40.

[3].王肖丹.寒冷地区公共建筑被动式节能策略[J].门窗,2013,(04):42-44.

被动式节能建筑 第8篇

在我国, 目前建筑能耗约占全社会总能耗的1/3。我国北方采暖城市居住面积只占全国城市居住面积的10%, 但建筑能耗却占到40%。我国建筑在使用中最大的能耗是采暖和制冷, 与气候条件相近的发达国家相比, 我国建筑每平方米采暖能耗约是发达国家的3倍。

建筑业已经成为社会三大能源消耗行业之一, 如何推进节能建筑, 实现生态城市发展, 已经成为近年来建筑界一直在探索的课题。

背景:低能耗建筑是建筑节能的必由之路

我国的建筑节能初始于上个世纪80年代初期, 经历了一个漫长而又艰难的发展过程。最初从北方采暖区开始, 过渡到南方夏热冬冷地区, 直至2003年夏热冬暖地区开始实行之后, 我国才全面展开建筑节能。建筑节能历经了三个阶段:30%——50%——65%, 根据我国建筑节能发展的基本目标:新建采暖居住建筑1986年起, 在1980~1981年当地通用设计能耗水平基础上普遍降低30%, 为第一阶段;1996年起在达到第一阶段要求的基础上再节能30%, (即总节能50%) 为第二阶段;2005年起在达到第二阶段要求基础上再节能30% (即总节能65%) 为第三阶段。迄今为止全国都已展开节能50%以上的强制性标准和要求。按照国家节能发展规划到2020年全面实行节能75%的标准。

我国政府提出, 2020年GDP实现翻两番的指标, 然而, 经济增长是需要能源支持的, 能源是否能够支持这样的经济目标是我们面临的问题。即使是建筑节能50%, 那么相应能源使用期也只是延长了一段时间, 我们能否通过现有科学技术将建筑物能源消耗降至最低, 从而达到建筑采用低品位能源替代现有的高品位能源, 以达到能耗最省, 从而使能源供应满足经济发展的需求。这样就需要低能耗建筑来实现这个目的。

外墙粘贴特厚泡沫保温板板材的施工现场

我国建筑能耗占总能耗的27.8%, 其中的三分之一以上用于建筑物的采暖和制冷。所谓的低能耗建筑是指不用或者尽量少用一次能源, 而使用可再生能源对建筑物进行采暖和制冷。

“汉堡之家”——被动节能房的初体验

对于低能耗建筑, 最近一个热词“被动节能房”引起了建筑行业的普遍关注。2010年上海世博会的“汉堡之家”给人们带来了视觉和理念的冲击, 让人们直接感受到了被动式低能耗建筑的不同凡响。德国馆的“汉堡之家”带来的新概念体现在, 这栋房屋基本不需要外界主动输入能源, 就可以提供舒适的现代化居住环境。这种俗称“被动房”通过空气交换, 达到良好的隔热目的。从而不需要使用传统的暖气或空调。被动式建筑是指不需要外界主动提供能量, 完全通过自身设备来吸收能量, 从而达到节能减排的目的。

“汉堡之家”的线条硬朗, 是典型的汉堡式传统红砖建筑, 形似对着四个方向打开的“抽屉”叠放在一起, 让人想起汉堡港堆积的集装箱, 是非常现代的设计。

这幢建筑使用面积2300平方米, 比其原型汉堡市“港口新城”那幢获节能金奖的H2O大楼小一些, 地下一层、地上四层。据悉, 经过优化设计, “汉堡之家”预计每平方米年能耗仅为50千瓦时, 是德国普通办公楼能耗水平的四分之一, 较其原型的能耗水平又降低了一半。

“汉堡之家”就像是一座“密封”的房屋, 体积紧凑, 保温效果和气密性良好。平时为了切断与外界的“热交换”, 游客进入参观时, 工作人员都要先把外面第一道门关上后, 再打开第二道门;建筑屋顶还有厚达18厘米的隔热墙;外墙的红砖也并非普通墙砖, 其烧制方法十分特殊, 能提供很好的隔热效果;而看似普通的窗户更有门道, 每一扇都是汉堡“被动房研究所”认证过的特殊材料制成的三层玻璃, 隔温效果非常好, 窗外还配有防热辐层和可移动的网状遮阳板。

“汉堡之家”的屋面安装了中央通风设备, 为楼内所有房间提供经过加热或制冷的除湿新风。而且, 这个通风设备还带有热回收功能, 夏天提供新鲜空气的同时回收屋内产生的热量, 回收率至少可达90%。

上海的夏天, 湿热的空气仿佛能拧出水来, 有在桑拿房的感觉。但走进“汉堡之家”, 马上觉得体感舒适, 不是那种空调打得很低的骤冷, 而是那种如沐春风的清新自然感, 窗外嘈杂的人声也都被挡在了外面, 静谧得让人一时忘了身在何处。

“汉堡之家”这座会呼吸的建筑, 建筑核心是高隔热隔音、密封性强的建筑外墙, 最大限度地降低采暖和制冷的能耗, 能源供应则是通过地热和太阳能来得到保证, 参观者在这里会感觉到自己就是这个生命机体的一部分。

被动房的技术特点及设计原则

被动式节能住宅是在低能耗建筑的基础上发展起来的, 是一个全新的节能概念。此种节能建筑在室外温度为零下20℃的情况下, 室内可以不必开空调或暖气就保持正常生活所需的温度, 意味着房屋基本不需要主动供应能量, 每年单位面积供热能耗仅为15度电, 远远低于目前德国的标准75度电。而这种效果, 只需通过材料、设计、施工等手段就可实现, 它的采暖能耗每年不超过15k Wh, 即每年每平方米的原油消耗量不超过1.5升。

去参观过世博会“汉堡之家”的人, 亲身体验了被动节能房带来的舒适感受。被动房的效果已经得到了公众的认可, 但是被动房是如何实现被动节能的呢?被动节能房实现低能耗主要由于以下技术特点:

1.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。

2.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。

三层玻璃保温窗立体剖切示意图

被动式住宅窗的指标:

B、Ug-1.6 W/ (m&sup2;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。

3.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。

4.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。

5.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。

被动房——源自德国

“汉堡之家”只是德国被动节能房的一个缩影。被动式节能房发生及发展的一个根本原因是德国的能源瓶颈。位于欧洲中部的德国, 能源匮乏, 石油几乎100%依赖进口, 因此节约能源和保护环境是德国政府长久以来开发利用能源的一贯政策。在德国, 被动节能房屋的发展已经历了十几年。德国在20世纪90年代末建立了第一个真正的被动节能房屋, 目前, 德国已有4000~6000单元房为被动节能房屋。

“被动房”的概念始于1996年, 最早的‘被动房’建于1999年, 每户为90平方米的三居室, 主体为木质结构。这种房屋建筑成本仅比普通房屋高7%, 但运行成本非常低, 利用太阳能供热、供电可自给自足, 2004年全年一户的供暖、供水、供电仅为114欧元。

世界上最大的被动节能办公楼energon于2002年建于德国的乌尔姆。按照达姆施塔特被动房机构公布的要求, 建筑必须在年热能需求、热负荷、空气密度和基本能源需求等方面符合特定的标准, 才能称为合格的“被动房”。

“被动房”的建筑方式不受楼宇类型的限制, 包括办公楼宇、住房、校舍、体育馆以及工业用房。因此普通建筑可以通过改建达到“被动房”的标准要求, 具有广泛的实践意义。目前共计有6000多栋被动房在德国、奥地利、瑞士和意大利投入使用。而““汉堡之家””是中国境内首座获得认证的“被动房”。

被动房在中国的实践

德国在建筑节能方面已经先走一步, 并且取得了令人艳羡的成绩, 鉴于其丰富的经验。中国有必要在这方面西进取经。实际上, 中德早在2006年就开始了建筑节能的交流, 德国能源署与住建部科技发展促进中心首次签署合作备忘录。

此后双方共同编写《中国建筑节能手册》, 介绍了德国先进的建筑节能理念与产品和中国对建筑节能的要求。

2009年, 中德双方共同完成了中国被动房和低能耗建筑示范可行性研究报告初稿, 报告分析比较了中德建筑节能标准及低能耗建筑的差异, 分析了中国建造被动房和低能耗建筑的技术经济障碍和有利条件, 提出了在中国开展被动房和低能耗建筑的建议, 示范项目的要求与能效标准。

2011年6月, 住房和城乡建设部与德国交通、建设和城市发展部签署了《关于建筑节能与低碳生态城市建设技术合作谅解备忘录》, 其中发展被动式低能耗建筑以最大限度地降低建筑用能需求成为合作的重要内容。“备忘录”开启了我国发展零能耗建筑的历程。

根据中德技术合作的需求, 住房和城乡建设部在大量深入调研的基础上, 确定了秦皇岛市的“在水一方”和哈尔滨市的“辰能·溪树庭院”两个示范项目。2011年4月, 这两个项目正式列入住房和城乡建设部2011年科技项目计划。目前“在水一方”项目4栋主体工程已完工, “辰能·溪树”项目也将于年底完成。

为了促进被动房的发展, 2012年1月相关部门还在秦皇岛举办了“低能耗建筑和被动式房屋培训研讨会”, 同年11月, 又在哈尔滨举办了“中德合作低能耗及被动式建筑设计辅导研讨会”。两次研讨会通过中德专家的讲解, 查看施工现场, 丰富了相关人员的被动式低能耗房屋的基本知识, 提高了设计和解决问题的能力。除以上两个项目外, 目前哈尔滨继红小学哈西分校等两个学校示范项目及石家庄河北建筑科技研发中心办公楼等项目也进入紧张施工阶段。

据报道, 因为被动房的节能效益突出, 河北省提出从今年开始, 在新建建筑中开展被动式低能耗建筑试点示范, 每个设区市都要建设一到二个被动房示范项目。

被动房示范项目的实施, 只是一个开始。有关部门强调, 其意义在于总结建设被动房这种低能耗建筑的标准, 并通过论证使之成为今后此项工作的标准, 从而进行一场建筑节能的革命。

星星之火, 能否燎原

目前政府部门推广建设被动房示范项目的热情非常高, 对于已经开展的示范项目实践, 取得了良好的社会效应。然而, 这些星星之火, 能否呈现燎原之势?被动节能房能够得到房地产商的认可, 设计、施工能否跟上?尚是一个需要思索的课题, 没有定论。笔者分析目前结合我国实际情况, 在中国推广被动房需解决如下问题:

1.资金投入大

在节能建筑推广过程中, 难点并不在于技术或者产品, 投资问题往往成为一座不可逾越的大山。地产开发作为一种商业行为, 开发商开发节能建筑需要平衡投入和产出, 如果投入和产出失衡, 更多的企业会放弃节能建筑的开发。根据示范项目水一方小区C区的投入计算, 被动房比普通65%的节能住宅总计多投入约600多元/平方米, 因为目前有些材料是德国进口。虽然在后期的运营上, 这些成本会因为节约能耗而最终实现收支平衡, 但开发商更注重一次的投入的多少, 急于收回成本, 讲究最短时期效益最大化。大多数甲方不愿意考虑通过长期运行分摊成本这种盈利模式。

2.缺乏政策支持

德国的节能建筑的今日之绩均是政府引导下的结果, 不仅有税收补贴甚至还有资金支持。为推动旧房改造工程, 德国政府设立专门的基金, 如Kf W基金, 对改造工程提供资金上的优惠。到目前为止, 德国共投入近百亿欧元低息贷款用于旧房改造工作。国家银行系统还对符合节能标准的新建建筑提供低息贷款, 以帮助先进节能技术的应用。同时政府还利用税收政策推动建筑节能, 适当提高汽油和建筑采暖用油的税率, 以鼓励新电源技术的研发。

消费者在德国购买住宅时, 建筑开发商必须出具一份“能源消耗证明”。该证明清楚地列出了该住宅每年的能耗, 提高了建筑的能耗透明度。自1995年开始, 德国法律就要求新建筑必须说明其能耗状况。随着新的建筑节能法规 (En EV 2002) 的实施, 需要说明的主要能耗指标范围也随之扩大。

相比之下, 中国目前在建筑节能领域只有针对既有建筑改造和可再生能源利用的财政激励政策, 对于超低能耗建筑还没有相应激励政策和刺激计划。由于低能耗建筑投资成本较高, 为了促进更多的开发商投资被动房和低能耗建筑, 建议国家对达到一定标准的低能耗建筑制定相关的经济激励政策, 以推动被动房这种低能耗建筑更广泛的应用。

在消费者购买低能耗住宅上, 加强政策引导, 提高居民环保节能意识, 鼓励居民在消费上趋于理性, 考虑舒适性的同时关注采暖和制冷的能耗成本。参照德国的经验, 我国也应该出台制定建筑需加注能耗标识体系的相关政策。事实上, 我国在家用电器方面已经取得了成功经验, 国家强制性要求家电上注明能耗标识, 居民在购买家电时已经养成了参考能耗标准来购买适合自己家电的习惯。由彼及此, 如果同样的证书应用到建筑上, 一栋房子的寿命是几十年, 消费者必然会更加注重能耗高低所带来的养房成本。因此, 合理的政策引导是促使开发商和消费者走近被动房和低能耗建筑的动力, 从而实现自上而下的节能革命。

3.设计要因地制宜

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。所以, 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。在不同地区直接拷贝应用是不可行的。

广大设计人员目前对被动房和低能能耗建筑的设计理念还尚不能全面把握, 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。这就是被动房相比其他节能技术的优势, 被动房的成本要低于高技术的节能建筑。通过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。故此, 被动式房屋的建造, 不能照搬其他地区经验, 要充分利用当地的资源, 尊重当地的建筑传统。这也是被动房能否推广的关键所在。

4.专业化施工队伍的缺失

被动房的严苛指标决定了施工质量必须保证, 施工中不允许有丝毫的马虎和懈怠。因为一个看似不足为道的热桥, 或者是一处微小的空隙在普通建筑中也许并不重要, 但对于需要高保温、高气密性的被动房来说, 这些会成为致命的硬伤, 直接影响后期的节能效果。现在施工的主力军仍然是流动性比较大、施工专业水平参差不齐的农民工, 这将影响被动房的实际建造效果。因此, 需要加强相关培训, 建立持证上岗的专业的施工队伍, 这些问题得到了具体的解决, 方能保证被动房的施工质量, 从而真正实现设计的意图, 发挥被动房的节能优势。

被动式节能建筑 第9篇

1. 目标

借鉴德国在被动式-低能耗建筑方面的技术标准、实践经验, 并结合中国的气候条件、建筑形式和居民生活习惯等因素提出中国北方地区及夏热冬冷地区被动房和低能耗建筑可行性技术解决方案, 为中国低能耗建筑摸索技术路线, 为将来进一步提高节能技术标准做技术储备, 促进国内节能技术的升级换代和产业的创新发展。

2. 主要研究内容

¤分析比较德国被动式-低能耗建筑与中国建筑节能标准的差异。

¤结合中国的气候条件、地理环境、建筑形式和居民生活习惯等因素分析被动式房屋在中国北方地区及夏热冬冷地区的适用性和可行性。

3. 主要开展的工作

第一阶段

2009.6-12, 在天津、沈阳、上海、成都召开可行性研讨会。

2009.12-2010.3确定被动式-低能耗建筑技术方案及标准、模拟计算。

第二阶段

2010.8在天津、唐山、秦皇岛、沈阳、哈尔滨、上海等地进行潜在示范项目城市调研。

第三阶段

2010.11召开潜在示范项目规划设计咨询研讨会, 确定示范项目。

2011.3召开示范项目深化设计咨询研讨会。

第四阶段

施工和质量控制现场指导。

二、中德建筑节能标准对比

1. 德国低能耗建筑和被动房建筑标准

1) 欧盟2 0 0 7年提出的3个“20%”的节能减排目标, 各国都积极发展低能耗和超低能耗建筑, 英国、瑞士的零排放建筑或零能耗是未来的可持续建筑的发展方向。

2) 德国建筑节能标准概述

¤7个阶段高能耗-低能耗-被动房 (见表1)

¤低能耗建筑标准:满足En EV, 采暖能耗限值70 k Wh/m2a。

¤被动房标准:即超低能耗建筑, 它通过采用各种先进节能技术, 极大限度地提高建筑保温隔热性能和气密性, 从而显著地降低能源需求, 通过各种被动式建筑手段来尽可能实现室内舒适的热湿环境和采光环境, 最大限度降低对机械系统的依赖。

指标数据:年单位面积及采暖热耗1 5 k W h/ (m2a) ;最大供热负荷10w/m2;采暖 (制冷) 、生活热水和家庭用电的年一次能源消耗120 k Wh/ (m2.a) , (居住建筑和一般性公共建筑, 不包括特有殊用途的公建, 如酒店、医院) ;气密性:n500.6/h。

德国各时期建筑节能标准围护结构传热系数 (见表2)

2. 中国建筑节能标准概述

¤中国有5个气候区。

¤国家的三个居住建筑节能设计标准和一个公共建筑节能设计标准:

JGJ26-95:侧重建筑围护结构保温。JGJ26-2010于2010年4月颁布, 对JGJ26-95修订。

JGJ134-2001:建筑围护结构保温隔热, 采暖空调和通风系统设计。

JGJ75-2003:空调和遮阳。

GB50189-2005:适用各个气候区, 分别提出节能措施, 除围护结构保温隔热外, 重点提出空调系统的节能设计。

¤地方的建筑节能设计标准:北京、天津、上海、重庆、河北、河南、辽宁、吉林、黑龙江、青海等省市新建建筑全部或部分实施65%节能标准。

¤北京、上海为例居住建筑能效控制指标。 (见表3)

3. 标准对比结论

¤德国的标准修订频率高于中国, 自1995年后其修订频率和周期加快, 平均是3~4年一次;中国较慢, 从1985~1995~2010年北方采暖地区标准每隔10年修订一次。

¤德国的建筑节能标准同时包含了新建居住建筑、公共建筑和既有建筑节能改造的内容。中国的建筑节能标准则针对这三部分的内容分别制定了技术标准。

¤中国目前缺乏系统的低能耗建筑节能的技术体系、技术标准和技术导则。其能效设计指标和能耗水平接近德国1995年《保温法规》的水平, 与德国的低能耗建筑水平仍有较大的差距。

¤中国标准中对应建筑不同的体形系数与窗墙比, 规定了围护结构的不同传热系数;德国标准中对应不同室内采暖温度, 对公共建筑的围护结构传热系数进行了规定。

¤中国建筑节能标准的判定都以建筑构件的传热系数或技术设备的性能指标为基础, 北方采暖地区建筑节能设计标准给出了单位面积采暖耗热量限值, 但缺少对整个建筑物终端能耗和一次能源消费的定义和值。德国两者都有, 属于双控指标, 且必须在其能源证书中体现出来。

三、德国与中国低能耗建筑发展现状及对比

1. 德国低能耗建筑和被动房发展现状

¤既有建筑2000万栋, 其中居住1800万栋。

¤每年新建16000栋, 新建节能建筑的比例由2005年的2%上升到2008年的17%。

¤13000套被动房, 包括单栋、联排和多层居住建筑, 还有大量公共建筑。新建被动房95%, 5%是既有建筑改造成被动房。

2. 德国被动式-低能耗建筑关键技术

(1) 外围护结构节能技术

保温墙体

具有高效的复合保温隔热系统:较厚的保温层, 加强关键节点的设计与施工, 避免热桥, 加强建筑的气密性。 (见表4)

节能窗户

-双层玻或三层玻璃, low-E镀膜, 填充空气或惰性气体 (氩气或氪气) 。

-多腔, 发泡芯材保温的窗框。

-U-值:0.8-1.1W/ (m2k) 。

-窗户的安装:位置, 窗户与墙连接缝的无缝密封与材料。

(2) 供热节能技术

¤被动采暖技术:被动太阳能采暖、附加阳光间。

¤主动采暖技术:与带热回收新风系统结合的采暖系统、浅层低能热泵采暖系统+地板辐射/建筑物构件、太阳能热泵采暖系统、高效的热电联产集中采暖系统,

(3) 制冷节能技术

¤被动式制冷:

利用遮阳减少室内热量:构件遮阳、合理选择窗户的g值。

夜间通风制冷:

¤主动式制冷

建筑物构件和浅层低能热泵、结合的制冷技术、冷吊顶制冷技术、吸附式空调制冷、太阳能制冷系统。

(4) 通风技术

¤带热回收的分散式通风系统。

¤带热回收的集中式通风系统。

(5) 热水制备技术

¤集中供热系统加热。

¤太阳能热水制备。

被动房和低能耗建筑技术特点

¤被动为主, 主动优化。

¤建筑物形体紧凑, 体系系数小。单栋建筑的体型系数宜为0.8, 多层住宅楼 (不高于4层) 宜为0.4, 高层建筑尽量不超过0.2。

¤保温性能卓越, 传热系数极低。

¤采取气密性措施:保温系统中的隔气层, 窗户的密封安装、穿墙管线、插座等的密封处理 (在中国的建筑设计不重视或容易忽略) 。

¤通过优化设计采用自然的采光与通风。

¤采用机械通风保持室内的湿度、空气卫生。在保温和建筑气密性十分优越的情况下, 当建筑采暖负荷峰值不超过10w/m2, 带有热回收的机械通风系统就可以满足室内采暖需求剩余的采暖需求, 热回收设备的效率达到80%以上。

¤高效的采暖和制冷技术, 如利用可再生能源采暖或制冷、提供生活热水。

3. 中国低能耗建筑发展现状

(见表6)

经过10年的发展, 使节能技术水平逐渐提高, 从重视单项技术到综合全面的建筑节能技术解决方案, 可再生能源利用率逐步提高。

4. 低能耗建筑发展对比结论

¤中国低能耗建筑的能耗水平与德国的低能耗建筑仍有较大的差距。大部分低能耗建筑的能耗水平接近德国1995年《保温法规》, 少数项目略高于1995年德国的《保温法规》水平;北方地区保温厚度最大不超过10cm, 夏热冬冷地区5-8 cm;主要采用双层中空玻璃, 部分项目采用三层中空或low-e玻璃, 但工艺和性能与国外相比还有一定的差距。

¤由于中国建筑节能标准自身的缺陷, 低能耗建筑的判定都以建筑构件或技术设备的单项能耗为基础, 缺少对整个建筑物终端能耗和一次能源消费的定义和值, 从而难以在一个水平上去比较相同建筑类型低能耗建筑能耗水平的差异。

¤与国外低能耗建筑相比, 中国低能耗居住建筑中气密性的设计与施工不受重视。应用带热湿回收通风系统的理念还不普遍。

¤低能耗示范项目在实施过程中还缺乏比较严密的质量监控, 技术指导, 也缺少能耗数据连续测量、控制的方法和手段, 从而难以确保实际竣工验收后示范项目能达到设计节能率。

¤中国对低能耗建筑示范与建设没有相应的财政补贴, 德国节能建筑资助计划推进低能耗建筑的发展。新建建筑“德国复兴信贷银行节能房屋85和70的”计划, 指不能超过2009版ENEV规定的一次能源参数的百分比。10年期低息贷款, 最多5万欧元。

5. 低能耗建筑和被动房在我国北方地区和夏热冬冷地区可行性分析

1) 被动房和低能耗建筑示范项目的标准

(1) 基本原则

¤设定低能耗铜星、低能耗银奖、低能耗金奖和被动房四类标准, 节能措施的要求逐步提高。确定了相应的建筑围护结构的传热系数、系统设备的性能参数及一次能源的消耗量。

¤采用德国DIN 18599和被动房设计包 (PHPP) 计算, 国内BEED补充计算。计算分为了两次:第二次加强了除湿能耗计算的重要性。

¤一次能源转换系数 (德方采用3.5) (中国是2.9) 。

(2) 被动式-低能耗居住建筑技术方案

北京参照居住建筑低能耗技术方案围护结构措施和参数。 (见表7)

上海参照居住建筑低能耗和被动房技术方案:围护结构措施和参数。 (见表8)

北京、上海参照居住建筑低能耗和被动房技术方案:系统措施及设备参数。 (见表9)

上海参照居住建筑低能耗和被动房:围护结构K值 (W/m2.K) 。 (见表10)

(3) 模拟计算分析结论

¤“低能耗铜奖”标准相当于在中国有关标准的基础上提高了16%到20%, 即节能65%-70%, 但仍未达到德国2007版《节能法规》中的要求。“银奖”标准达到了2007版《节能法规》的要求, 而“金奖”标准基本上相当于德国2009版《节能法规》中的要求。

¤“金奖”标准和被动房屋标准除了对建筑物围护结构进行改进之外, 还采用了机械通风系统, 同时可再生能源载体进一步降低了一次能源需求。在这方面必须要考虑到一点, 即这两种标准几乎只用电能来对建筑物进行空气调节 (用于热泵) , 折换到一次能源较高。

2) 被动式-低能耗技术方案分析

(1) 障碍分析

¤中国建筑节能标准发展水平低, 被动式-低能耗建筑的相关研究还不足, 配套技术和产品的研发及产业化水平还有待提高。如高效的LOW-E玻璃生产及应用量、高效保温系统的配套密封材料等。

¤缺乏对低能耗建筑发展的经济激励政策。

¤某些设计理念做法与中国的标准规范不符合。

¤建筑施工质量水平较差。每年竣工面积量大, 但缺乏完善的质量监管制度和检测手段, 设计施工监理人员对节能专业技术和知识缺乏了解和相应的技能培训, 而高质量是低能耗建筑必不可少的前提条件。

(2) 可行性条件分析

¤气候条件:德国跟中国的严寒地区类似, 相当于哈尔滨的气候条件。

¤建筑类型:德国的低能耗建筑和被动房不仅有单栋建筑, 也有多层和中高层 (既有建筑改造为被动房) , 因此中国的多层和中高层完全可以借鉴相应的技术解决方案。

¤居民生活习惯:采用集中新风系统, 可以解决北方地区冬季室内换气问题, 而且空气质量更高。在北方地区和夏热冬冷地区过度季节可以关闭新风系统, 可以开窗进行自然通风, 也能适应居民的生活习惯, 而且采用带通风孔的窗可以比较好的解决换气问题。

¤政策可行性:完善了相应的政策法规, 如《民用建筑节能条例》。可引导市场, 增强居民和开发商的节能意识。

¤技术可行性

标准提高和完善:国家标准的修订, 更多的省市颁布了高于国家标准的地方标准;《建筑节能工程施工质量验收规范》2007年颁布, 将建筑节能纳入建筑工程验收体系, 突出过程控制为主。

国内低能耗示范项目技术和施工经验积累为被动式-低能耗建筑的示范研究奠定基础。

技术支撑条件:目前国内基本上都有相应的技术和产品可以支撑被动房和低能耗建筑的发展, 同时这些产品的成本也随着应用量的增大逐步下降。一部分是由国内企业自主研发生产, 另一部分是国外的企业在中国投资建厂, 基本实现了本土化生产和应用。

¤经济可行性

国外被动房投资约占总投资的12%左右;中国尚无经验和数据, 根据对当前建筑成本以及中国现有建筑材料的调查结果, 我们粗略估测各个技术方案的附加成本可能如下, 大部分成本是设计和质量控制:

低能耗铜奖标准:2%~8%

低能耗银奖标准:4%~12%

低能耗金奖-被动房增量成本达到1500~1800元/m2

四、结论和建议

1.在综合考虑投资、技术和建筑类型的基础上, 我们认为“低能耗银奖”或“低能耗金奖”所代表的技术标准是比较适合中国国情的。被动式-低能耗建筑技术标准, 它在技术上有一定的前瞻性, 达到德国现阶段低能耗建筑水平与标准。且与被动房标准相比, 投资不太昂贵。

2.被动房在严寒和寒冷地区应用的节能潜力最大。

3.低能耗建筑和被动房的技术方案在不同的地区进行优化组合, 才能取得更好的节能效果。在北方地区注重保温和气密性, 在夏热冬冷地区除了加强围护结构的保温和气密性外, 更要注重遮阳与除湿。