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綠色建筑革命-超低能耗(被動式)節能房

時間:2017-12-11    點擊量:92

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被動式房屋(即Passive House),也稱為被動式超低能耗房屋、被動屋等,是一種全新的節能建筑概念,是指僅依靠建筑本身的構造設計,就能達到舒適的室內溫度,滿足冬暖夏涼的要求,不需要單獨再安裝供暖設施的建筑,即不需要“主動”提供能量的一種建筑。被動式房屋其內涵包括采用各種節能技術構造最佳的建筑圍護結構,極大限度地提高保溫隔熱性能和氣密性,使熱傳導損失最小化;通過技術手段盡可能實現室內舒適的熱濕環境和采光環境;最大限度降低對主動式采暖和制冷系統的依賴,如充分利用室內生活熱量和可再生能源,實現舒適的居住環境,從而大大降低對一次能源的消耗。被動式房屋不僅適用于住宅,還適用于辦公建筑、學校、幼兒園、體育館等。

被動式房屋是一種高效節能的建筑和室內機電系統(采暖、制冷、通風和能源技術)集成的結果,要求建筑物必須在熱負荷、房屋氣密性和能源消耗等方面符合特定的標準。

傳統“主動”房vs新型“被動”房

傳統“主動”房屋以電、煤、氣等能源驅動暖氣或空調等提供熱或冷,且因未經特殊處理,會向屋外大量耗散,因此耗能嚴重。相反,新型“被動式”房屋一方面更多使用太陽能等清潔能源,降低對不可再生能源的依賴,另一方面大大提高房屋的隔熱氣密性,減少屋內外熱量交換,大幅降低房屋總能耗。

相對使用電、煤、氣等“主動”采暖/制冷技術的房屋,被動式房屋主要依靠不耗能的“被動”保溫技術來保持房屋內部適宜的居住溫度,從而達到“被動”節能的目的。采用成熟的技術,兼容舒適、便宜、節能是這類房屋被推崇的原因。

材料、結構和設備等技術要求高

被動式建筑關鍵技術參數對建筑材料、結構和技術設備都提出了非常高的要求,其中控制性指標主要有兩套,一套是能耗指標,一套是室內舒適度指標。它的采暖熱需求、制冷熱需求都控制在每年每平方米15千瓦時;總的一次能源消耗每年每平方米也要小于120千瓦時。

被動式房屋關鍵技術要點包括高效的外保溫系統、被動式建筑外窗、有高效熱回收裝置的新風系統、極佳的氣密性和無熱橋設計。

低能耗:比普通建筑節能90%以上

高性能的外保溫、無熱橋設計、氣密性良好的外圍護結構這三大特征,是影響被動房能耗的關鍵因素。被動式房屋與傳統建筑相比能節約90%的能耗,較新型建筑也能節約超過75%的能耗。按照被動式房屋設計要求,每平方米建筑年采暖能耗不大于15千瓦時, 大約是我們目前國內節能建筑采暖能耗的1/3。

世界上第一幢被動式建筑是由德國設計改造的一幢普通三層居住建筑,這棟建筑在1991年經過節能改造以后投入使用,年終端耗能降低了約78%,實測結果除1992年因墻體升溫等原因略高之外,其余各年均達到了被動式建筑設計標準參數指標,特別是采暖技術指標均低于每年每平方米15千瓦時。

據住房和城鄉建設部科技與產業化發展中心國際合作處處長張小玲介紹,被動式房屋有基本的要求,就是對能源利用達到了極致,對供熱需熱量、總一次能源需求、樓宇氣密性、超溫頻率都有要求。首先要帶有熱回收裝置的新風裝置,且熱回收效率要大于75%才能夠實現冬天靠自然隔熱就能使室內溫度達到20℃以上。

德國海德堡市2009年興建的新城區Bahnstadt,全部以可再生能源為原料的熱電廠供熱供電,配以地熱和生物質能,僅供熱一項便可減排二氧化碳56%。實驗表明,建筑面積為1萬平方米的被動式節能房,與普通住宅相比,每年減排二氧化碳103.43噸,年節約標準煤42.59噸。

專家們算了一筆賬,如果從現在開始全國新建居住建筑都按照65%節能標準建造,房屋能源消耗會從目前的2億噸標準煤翻到2050年的4億噸。假如都按照被動式房屋標準建造,到2050年新建居住建筑帶來的能耗增量僅僅為3600萬噸標準煤。

極低的能源消耗,使得被動式房屋大大降低了對非再生能源的依賴,再通過利用風能和太陽能等可再生能源,從而有效地減少二氧化碳的排放,改善大氣質量。

舒適性:室內維持在人體適宜溫度

在降低能耗的同時,被動式房屋并未以犧牲舒適性為代價。相反,高性能的外維護結構就如同給整個房屋穿上了羽絨服,即使在嚴寒的冬天和炎熱的夏季也能保持室內溫度恒定。同時,通過室內的新風系統提供足夠的、清潔的新鮮空氣,保證了室內空氣質量。

被動房四季的室溫可維持在人體適宜的18℃~24℃之間,且在霧霾等污染天氣情況下,仍能保持室內空氣清潔,具有高保溫性、高氣密性、高舒適度以及高隔音性。

經濟性:具有長期成本優勢

為保證被動式房屋的質量,在初始建造過程需進行周密的設計以及采用高性能的建筑組件,因此其建造費用會相對傳統建筑較高一些。通常,被動式房屋建筑成本比傳統房屋要高出5%~7%。然而,縱觀建筑的全壽命周期,由于被動式房屋極低的運營及維護費用,使得后期使用成本大大降低,具有長期成本優勢。

目前,我國新建住宅和公共建筑普遍執行節能65%的標準(簡稱65%節能標準)。我國被動式低能耗房屋示范項目秦皇島的“在水一方”,相比65%節能標準,每平方米造價增加成本在600元左右。然而,這個項目每年可節約標煤547噸、減少二氧化碳排放1423噸、節約采暖費195萬元,節約帶來的經濟效益也很可觀。此外,被動房還可以推動建筑節能產品產業升級和產業轉型等。

設計理念

首先是因地制宜。被動式房屋的概念適用于世界各地,無論寒冷地區還是溫暖地區都可建設,其基本原理是一致的。但在不同國家建設,不僅要考慮地區性氣候環境差異,還要根據現狀有針對性地調整技術手段和措施。

每個地區都有自己的氣候條件,被動式房屋應與之相適應。如在寒冷地區建設技術關鍵是墻體厚度和保溫層厚度,而在炎熱地區更重要的則是制冷方法,如遮陽、窗戶通風,以保證在夏天也能保持舒適的室內環境。任何被動式房屋的個性特點都要依據當地的氣候條件進行優化。

前景展望

被動式房屋是一條值得期待的節能環保之路,順應了我國新型城鎮化的建設需求。據統計,截至目前,我國被動房已在河北、黑龍江、福建、新疆、山東等多個省份開始建造。

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