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2020年6月5日 星期五

Passive House Explained in 90 Seconds

來源:欧美绿色建筑

目前,建築節能問題已成為全社會普遍關注的重要話題之一。專家指出,面對日益嚴重的能源危機和環境污染,與普通的標準房屋相比,被動式房屋能耗更低、碳排放更少。同時,在解決南方地區集中供暖、推動產業轉型升級方面,也將大有作為,是未來建築節能減排的重要途徑。

  
什麼是被動式房屋?
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築概念,是指僅依靠建築本身的構造設計,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築,即不需要「主動」提供能量的一種建築。

被動式房屋其內涵,包括採用各種節能技術,構造最佳的建築圍護結構,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;透過技術手段,盡可能實現室內舒適的熱濕環境和採光環境;最大限度降低對主動式採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於住宅,還適用於辦公建築、學校、幼兒園、體育館等。

被動式房屋是一種高效節能的建築,和室內機電系統(採暖、制冷、通風和能源技術)最佳整合的結果,要求建築物必須在熱負荷、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」採暖/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。採用成熟的技術,相容舒適、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
被動式建築關鍵技術參數,對建築材料、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。它的採暖熱需求、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於 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、被動式建築外窗、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:比普通建築節能 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徵,是影響被動房能耗的關鍵因素。被動式房屋與傳統建築相比,能節約 90% 的能耗,較新型建築也能節約超過 75% 的能耗。按照被動式房屋設計要求,每平方米建築年採暖能耗不大於 15 千瓦時, 大約是我們目前一般節能建築採暖能耗的 1/3。

世界上第一幢被動式建築,是由德國設計改造的一幢普通三層居住建築,這棟建築在 1991 年經過節能改造以後投入使用,年終端耗能降低了約 78%,實測結果除 1992 年,因牆體升溫等原因略高之外,其餘各年均達到了被動式建築設計標準參數指標,特別是採暖技術指標,均低於每年每平方米 15 千瓦時。

被動式房屋有最基本的要求,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,且熱回收效率要大於 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%。實驗證明,建築面積為 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。
Bahnstadt 的各種被動房
專家們算了一筆賬,如果從現在開始,新建居住建築都按照 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年新建居住建築,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,再透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,改善大氣品質。

舒適性:室內維持在人體最適宜溫度
在降低能耗的同時,被動式房屋並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,也能保持室內溫度恆定。同時,透過室內的新風系統提供足夠的、清潔的新鮮空氣,保證了室內空氣品質。

被動房四季的室溫,可維持在人體最適宜的 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品質,在初始建造過程,需進行周密的設計,以及採用高性能的建築組件,因此其建造費用,會相對傳統建築較高一些。

通常,被動式房屋建築成本,比傳統房屋要高出 5%~7%。然而,縱觀建築的全壽命週期,由於被動式房屋極低的營運及維護費用,使得後期使用成本大大降低,具有長期成本優勢。

例如,在斯德哥爾摩以北 80 公里的 kersberga 建造被動式房屋,它的 PHPP(被動房設計包)軟體計算,供熱值每年每平方米只需要 14.6 千瓦時;在慕尼黑這種建築則更節能,每年每平方米只需要大約 7 千瓦時。

目前,以對岸中國新建住宅和公共建築,普遍執行節能 65% 的標準(簡稱 65% 節能標準)。對岸中國被動式低能耗房屋示範項目秦皇島的「在水一方」,相比 65% 節能標準,每平方米造價增加成本在 RMB 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、節約採暖費 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築節能產品產業升級,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於世界各地,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,是牆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。

在中歐被動式房屋的建設,有很多實踐經驗,如果其他地區只是簡單地進行拷貝,特別是保溫、窗戶、遮陽的節點設計,是不可行的。每個地區也都有自身的建築傳統,有自身特有的建築材料。被動式房屋不是高科技技術,與昂貴材料的堆砌,而是可以做到真正的普及,讓公眾消費得起。

對岸中國海南,當地有一種用來製作房蓋的草,這種草具有防腐、抗爛、遮陽效果特別好(太陽曬不透)、廉價等特性,完全可以達到被動式房屋的要求。

其次是更舒適,更節能。亞熱帶大部分建築,是沒有供暖設施的,這樣雖極大地節省了能源,但人們的生活環境卻不很舒適,冬季凍傷較為常見,而被動式房屋追求的是,在低耗能的條件下,得到極為舒適的生活環境。

保溫窗、隔熱外圍護、熱回收裝置是被動式房屋的主要組成部分,從外表看,它和一般建築沒什麼區別,所以被動式房屋只是一個標準,並不是一個工藝方法。
前景展望
被動式房屋是一條值得期待的節能環保之路,順應了新型城鎮化的建設需求。

同時必須承認,目前被動式房屋的發展,還存在不少障礙,主要表現在建築節能標準水平較低;缺乏設計經驗;節能技術和建築能耗水準相對落後,相關技術領域存在空白;缺乏完善的低能耗建築發展保障激勵機制;施工品質以及建築運行的管理水準,有待提高等方面。

但即便如此,被動式房屋健康、節能、舒適的特性,依然引起越來越多的關注,它迎合了各方的需求,也符合未來建築發展方向和趨勢。被動式房屋的推廣,將大大舒解城市化進程中的能源和溫室氣體減排壓力。3294181005

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