大連地區(qū)"被動(dòng)房"應(yīng)用學(xué)習(xí)淺談

劉培藝+張莉

摘 要：文章以被動(dòng)房的了解和學(xué)習(xí)為背景，通過(guò)被動(dòng)房設(shè)計(jì)指標(biāo)計(jì)算的學(xué)習(xí)和應(yīng)用，粗淺分析了被動(dòng)房在大連的可行性。希望通過(guò)文章的分析，能夠?qū)ο嚓P(guān)工作提供參考。

關(guān)鍵詞：大連；被動(dòng)房；學(xué)習(xí)

中圖分類號(hào)：TU2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2017）30-0158-02

1 概述

被動(dòng)式房屋概念在德國(guó)已經(jīng)有20年的歷史了。世界第一幢被動(dòng)式標(biāo)準(zhǔn)的建筑是位于德國(guó)中南部城市達(dá)姆施塔特市Kranichstein城區(qū)的一幢普通的三層高居住建筑，1991年經(jīng)過(guò)節(jié)能改造以后投入使用，年終端耗能降低了約78%。

被動(dòng)房主要依據(jù)為熱平衡概念，通過(guò)優(yōu)化的節(jié)能設(shè)計(jì)與節(jié)點(diǎn)處理、精細(xì)化的現(xiàn)場(chǎng)施工和優(yōu)良的建筑材料而非尖端技術(shù)實(shí)現(xiàn)，性價(jià)比較高且極利于可持續(xù)發(fā)展。由于中國(guó)主要為冬暖夏熱，冬冷夏熱地區(qū)，所以在中國(guó)發(fā)展被動(dòng)房的益處不可估量。

大連市位于北半球的暖溫帶地區(qū)，具有海洋性特點(diǎn)的暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，是東北地區(qū)最溫暖的地方，年平均氣溫10.5℃，極端氣溫最高37.8℃，最低-19.13℃。[1]作為比較寒冷的大連地區(qū)在采暖方面有極大的需求，因此被動(dòng)房在中國(guó)及至大連都普遍具有研究意義。

2 被動(dòng)房項(xiàng)目意義

近年以來(lái)，中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的速度令世界震驚。伴隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，各種生態(tài)問(wèn)題顯現(xiàn)。據(jù)資料報(bào)道，每年單位建筑面積能耗量為發(fā)達(dá)國(guó)家的2～3倍，我國(guó)建筑耗能的效率僅為發(fā)達(dá)國(guó)家的35%左右，用于建筑的能耗占全國(guó)總能耗40%以上[2]。其次，我國(guó)各大城市出現(xiàn)霧霾爆發(fā)之勢(shì)，大連近年來(lái)漸漸出現(xiàn)污染天氣，水污染，大氣污染，霧霾等。據(jù)了解，大連每個(gè)采暖期約消耗煤炭260萬(wàn)噸，約占煤炭消耗總量的22%[3]。而被動(dòng)房的能耗是現(xiàn)有50%節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)建筑的1/6，是65%節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)建筑的1/4。也就意味著，被動(dòng)房對(duì)于急需改污染及資源短缺現(xiàn)狀的我國(guó)是有益無(wú)害的。

3 被動(dòng)房的學(xué)習(xí)

3.1 被動(dòng)房的設(shè)計(jì)

被動(dòng)房建設(shè)要求是一體化設(shè)計(jì)。一體化設(shè)計(jì)要求暖通和建筑物理專業(yè)設(shè)計(jì)人員，像結(jié)構(gòu)工程師一樣早期參與新建建筑的設(shè)計(jì)。

被動(dòng)式房屋保溫設(shè)計(jì)中，外墻外保溫系統(tǒng)需要“建筑監(jiān)管部門的一般許可”，該許可涉及材料性能（導(dǎo)熱系數(shù)、防火性能和隔聲性能）、保溫層厚度和保溫層在砌筑墻體上的固定方式。首選是單層保溫。盡力避免采用穿過(guò)整個(gè)保溫層的簡(jiǎn)單的鋼支架和錨固件。窗戶安裝方式要盡可能減少熱橋效應(yīng)。出于對(duì)建筑物熱舒適性和能量平衡的考慮，窗戶安裝完以后整窗的傳熱系數(shù)要求小于0.85W/（m2·K）。對(duì)門在保溫和氣密性方面提出和窗戶一樣的要求，且門扇必須經(jīng)過(guò)氣候試驗(yàn)。安裝狀態(tài)樓宇門的傳熱系數(shù)UD，安裝狀態(tài)必須≤0.80W/（m2·K）。四邊有密封條，側(cè)面和上面有兩道密封，門檻處至少有一道密封。門檻處的安裝熱橋是關(guān)鍵，在設(shè)計(jì)工況下最低溫度幾乎都低于6℃。門須設(shè)耐踩踏、形狀穩(wěn)定的門檻擋口，高度H≤15mm。

對(duì)于被動(dòng)房氣密性構(gòu)造設(shè)計(jì)，需要選擇合適的材料。墻內(nèi)側(cè)的抹灰層、薄膜等是適合用于常規(guī)建筑構(gòu)件的氣密性材料。在一般氣密性節(jié)點(diǎn)上可用氣密性丙基酸膠帶等進(jìn)行密封，而一些費(fèi)用經(jīng)氣密性節(jié)點(diǎn)則可以用包裝膠帶、縐布帶等。被動(dòng)房需進(jìn)行無(wú)熱橋結(jié)構(gòu)，事實(shí)表明，認(rèn)真構(gòu)造細(xì)部節(jié)點(diǎn)，則按照外部尺寸計(jì)算的常規(guī)熱損失已經(jīng)包含了全部熱橋損失。

3.2 被動(dòng)房的施工

在保溫層施工時(shí)，應(yīng)注意保溫層的連續(xù)性，注意良好粘貼。施工期間注意對(duì)保溫材料的防護(hù)，注意外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的防風(fēng)性能。在窗戶施工時(shí)，抹灰前檢查氣密性節(jié)點(diǎn)，安裝時(shí)保證門窗密封條能夠氣密閉合，檢查窗框的尺寸和材料，必要時(shí)采用負(fù)壓紅外成像檢查缺陷。無(wú)熱橋結(jié)構(gòu)施工時(shí)，檢查窗戶節(jié)點(diǎn)是否與設(shè)計(jì)一致，樓板與外墻連接處必須有足夠的保溫覆蓋，注意檢查墻腳與底板的熱橋效應(yīng)。驗(yàn)收時(shí)采用紅外成像法可幫助發(fā)現(xiàn)薄弱環(huán)節(jié)。室內(nèi)負(fù)壓熱成像可以在氣密性測(cè)試時(shí)一起使用。被動(dòng)房新風(fēng)系統(tǒng)施工時(shí)，檢查新風(fēng)主機(jī)，注意新風(fēng)管道連接和主機(jī)安裝時(shí)的噪聲隔離，防止固體傳聲。新風(fēng)吸風(fēng)口盡可能高于地面3m，選擇空氣清新的合適的位置。檢查新風(fēng)管網(wǎng)，檢查外圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)冷管道的防滲保溫即防結(jié)露保溫。送風(fēng)閥門可以裝在樓板下方約15cm高度，盡量裝在門的上方；檢查地埋管的密封性和落差等；檢查是否易于檢修和清潔。

為了保證氣密性，施工工序設(shè)計(jì)非常重要。在做地坪前做好墻體抹灰；在蓋住氣密層前做風(fēng)門壓力測(cè)試。在壓力測(cè)試過(guò)程中應(yīng)同時(shí)檢查、定位和修補(bǔ)發(fā)現(xiàn)的泄漏點(diǎn)；參與各工種在壓力測(cè)試時(shí)均應(yīng)到場(chǎng)，以便能夠及時(shí)修補(bǔ)缺陷；做完壓力測(cè)試后還可能在氣密層內(nèi)打孔時(shí)造成泄漏。

氣密性測(cè)試主要內(nèi)容為：在建筑物內(nèi)外壓差為50Pa下，測(cè)試建筑物的換氣次數(shù)和查找建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工缺陷。測(cè)試采用DG-700型外窗氣密性檢測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)是目前最常用的氣密性測(cè)試系統(tǒng)之一，主要用于測(cè)試建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的氣密性水平，并可用于對(duì)建筑整體性能進(jìn)行評(píng)估。系統(tǒng)根據(jù)EN13829設(shè)計(jì)，測(cè)試過(guò)程滿足標(biāo)準(zhǔn)相應(yīng)要求。整個(gè)系統(tǒng)由密封加壓系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及數(shù)據(jù)后處理三部分組成。實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前，封閉建筑物內(nèi)所有與外界連通的門窗、管道，同時(shí)關(guān)閉通風(fēng)設(shè)備；測(cè)量建筑物樓板面積、體積等參數(shù)；記錄建筑物內(nèi)外溫度和濕度；根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況確定檢測(cè)方法，兩套DG-700 檢測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)主機(jī)與電腦進(jìn)行連接。測(cè)試期間檢查各個(gè)房間的封堵情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)建筑滲漏點(diǎn)，對(duì)滲漏點(diǎn)再次封堵。封堵完善之后重測(cè)，一直到符合要求為止。

3.3 被動(dòng)房的能耗計(jì)算

外圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱傳遞計(jì)算公式：QT[kWh/a]=A·U·ft·Gt=外圍護(hù)面積[m2]×外圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)[W/m2·K]×溫度校正系數(shù)×當(dāng)?shù)貧夂蛱卣飨禂?shù)[kKh/a]；當(dāng)建筑外表面處于采暖區(qū)與非采暖區(qū)，例如閣樓與樓層之間的樓板，地下室與樓層之間的樓板等，ft=0.6，未特別標(biāo)明的時(shí)候ft=1。endprint

窗戶Uw值（U-value of window）計(jì)算公式：Uw[W/m2·K]=（Ug·Ag+Uf·Af+Ψspacer·Ispacer）/（Ag+Af）<0.80W/m2·K，Ag+Af=Aw；窗戶Uw安裝值計(jì)算公式：Uw安裝=（Ug·Aglass+Uf·Aframe+Ψspacer·Lglass+Ψinstalled·Linstalled）/Awindow；Ψ為線性熱橋[W/m·k]，其數(shù)值不僅和材質(zhì)有關(guān)系，也和裝框的設(shè)計(jì)和安裝有關(guān)系。通過(guò)窗戶的能量損失負(fù)荷PT[kWh/a]=UW×AW×ΔT。

通風(fēng)換氣熱損失計(jì)算公式：QL[kWh/a]=V·nL·cp·Gt=加熱空間體積[m3]×有效空氣交換率[h-1]×空氣比熱容[0.33Wh/m3·K]×當(dāng)?shù)貧夂蛱卣飨禂?shù)[kKh/a]

能量的獲得：（1）太陽(yáng)能獲得計(jì)算公式：Qs=r·g·Aw·G=折減系數(shù)×透射率×窗戶面積×總輻射；陰影處r=0.75；玻璃占窗戶的比例r=0.6-0.9（平均0.75）；太陽(yáng)光非垂直照射r=0.85；玻璃表面不清潔r=0.95；（2）內(nèi)部熱能獲得計(jì)算公式：QI=tHeat·qi·ATFA=供暖期時(shí)間長(zhǎng)度×具體室內(nèi)得熱×實(shí)際居住面積。

3.4 被動(dòng)房的經(jīng)濟(jì)計(jì)算

被動(dòng)房的經(jīng)濟(jì)計(jì)算通常使用年金理論，即每年支出的費(fèi)用≤每年節(jié)約的費(fèi)用。

經(jīng)濟(jì)性計(jì)算公式：ΔI·ai，n+Z≤p·ΔE即一次性投資金額[￥]×年分期付款系統(tǒng)[1/a]+額外增加的年投資金額[￥/a]≤貸款期間平均能源價(jià)格[￥/kWh]×年節(jié)約能源[kWh/a]。實(shí)際利率r[%]=（1+Z）/（1+j）-1=（1+銀行正常利率[%]）/（1+通貨膨脹[%]）-1；年分期付款系數(shù)a[1/a]=i/[1-（1+i）-n]，i[%]：年分期付款利率=r。

例：某約500m2的別墅的外墻通過(guò)被動(dòng)式房屋墻體的改造，在采暖期可節(jié)約采暖年耗42000kWh/a。評(píng)估周期為20年，貸款期內(nèi)的平均油價(jià)為12ct/kWh，年分期付款利率為4%。其經(jīng)濟(jì)性為：年分期付款系數(shù)a=4%/[1-（1+4%）-20]=7.36%，一次性投資額ΔI≤p·ΔE/ai，n=（42000×12/100）/7.36%=68478.26元。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文以在大連實(shí)施被動(dòng)房為起始，學(xué)習(xí)了被動(dòng)房的理念，被動(dòng)房的設(shè)計(jì)，被動(dòng)房的施工，被動(dòng)房的能耗計(jì)算公式，被動(dòng)房的經(jīng)濟(jì)計(jì)算公式。

被動(dòng)房建設(shè)要求是一體化設(shè)計(jì)，力求無(wú)限接近“無(wú)熱橋構(gòu)造”。施工時(shí)需注意各節(jié)點(diǎn)密封以及連續(xù)性，注意新風(fēng)系統(tǒng)的噪聲和溫度問(wèn)題。被動(dòng)房的核心理念就是維持熱平衡，沒(méi)有很多復(fù)雜不可控，所以被動(dòng)房的塑造性強(qiáng)，若被大力推廣開(kāi)發(fā)，可能會(huì)受到更多人的認(rèn)可，引領(lǐng)中國(guó)建筑市場(chǎng)走向更高的新平臺(tái)。

參考文獻(xiàn)：

[1]百度百科.大連[DB/OL].https：//baike.baidu.com/item/%E5%A4%A7%E8%BF%9E/152852？fr=aladdin#3_3，2017.

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