淺談被動(dòng)式低能耗綠色建筑在園林建設(shè)中的應(yīng)用

何琮

摘 要：隨著社會(huì)的進(jìn)步和發(fā)展，我國(guó)能源危機(jī)開(kāi)始突顯出來(lái)，所以節(jié)能環(huán)保就成為現(xiàn)在社會(huì)的熱點(diǎn)。現(xiàn)在的建筑師能夠設(shè)計(jì)出新型的節(jié)能建筑，這樣可以有效解決能源危機(jī)而且還可以提高人民的居住生活水平以免環(huán)境會(huì)受到影響，提高了經(jīng)濟(jì)收益，節(jié)約了成本，力爭(zhēng)建設(shè)成為具備生態(tài)型、低能耗綠色建筑。采用先進(jìn)節(jié)能設(shè)計(jì)理念和施工技術(shù)，最大限度降低建筑物對(duì)能源的消耗及廢物排放，努力建設(shè)被動(dòng)式低能耗建筑，從而縮短與國(guó)際發(fā)達(dá)國(guó)家的距離。

關(guān)鍵詞：被動(dòng)式低能耗綠色建筑

前言

“低能耗建筑和被動(dòng)房”的概念是在德國(guó)上世紀(jì)80 年代低能耗建筑的基礎(chǔ)上建立起來(lái)的，1988年瑞典隆德大學(xué)的阿達(dá)姆森教授和德國(guó)的菲斯特博士首先提出這一概念， 他們認(rèn)為 “被動(dòng)房” 建筑應(yīng)該是不用主動(dòng)的采暖和空調(diào)系統(tǒng)就可以維持舒適室內(nèi)熱環(huán)境的建筑。1991年在德國(guó)的達(dá)姆施塔特建成了第一座“被動(dòng)房”建筑， 在建成至今的十幾年里， 一直按照設(shè)計(jì)的要求正常運(yùn)行，取得了很好的效果。“超低能耗建筑”并不是一種能耗標(biāo)準(zhǔn)，而是一種兼顧能效性能和最佳舒適度的綜合方案。其最顯著的優(yōu)點(diǎn)是高效的保溫隔熱效果。即在非極寒或高溫的天氣，不用有源的供暖和空調(diào)系統(tǒng)仍可擁有舒適的室內(nèi)小氣候。在建筑通過(guò)維護(hù)結(jié)構(gòu)的熱損失和通風(fēng)熱損失最小化的情況下，采用高效熱回收通風(fēng)設(shè)施不僅給建筑提供足夠的新鮮空氣，還可以通過(guò)對(duì)新鮮空氣后加熱或后制冷來(lái)滿足采暖或制冷的需求。

一、“被動(dòng)式低能耗建筑”理念

“被動(dòng)式低能耗建筑”并非只是概念，還有嚴(yán)格的量化標(biāo)準(zhǔn)，如“被動(dòng)房屋”對(duì)能源的需求是每年不超過(guò)50千瓦時(shí)每平方米，采暖需求則是每年每平方米15千瓦時(shí)以下。相比之下同等規(guī)模建筑每年的能源需求至少要300千瓦時(shí)每平方米。

二、“被動(dòng)式低能耗建筑”的量化標(biāo)準(zhǔn)

一是室內(nèi)環(huán)境到達(dá)舒適狀態(tài)，擬達(dá)到技術(shù)指標(biāo)：室內(nèi)溫度18度-26度；相對(duì)濕度40%-60%；二氧化碳含量<1000ppm；超溫頻率<10%；外圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面溫度差<3度；允許噪聲級(jí)<35dB；房屋氣密性N50<0.6/h；新風(fēng)熱回收系統(tǒng)，熱回收效率大于75%；PM2，5過(guò)濾系統(tǒng)，PM2，5<50（國(guó)標(biāo)70為優(yōu)）。

二是降低建筑采暖空調(diào)耗能，擬達(dá)到技術(shù)指標(biāo)：建筑供熱一次能源需求<15kw.h（m2.a）；最大供熱負(fù)荷<10w/m2；制冷一次能源需求<15kw.h/（m2，a）；全年供熱（制冷）、生活熱水和日常用電一次能源總耗量<120kw，h/（m2.a）.

被動(dòng)式低能耗建筑，是指僅通過(guò)建筑的新風(fēng)系統(tǒng)供暖及制冷，并且只需要DIN 1946規(guī)定的新風(fēng)量就可以滿足ISO 7730中熱舒適度的要求?；静恍枰~外加裝采暖、制冷設(shè)備的高能效建筑?！俺湍芎慕ㄖ笔侵妇C合能效非常高的建筑。其已接近于零的能源需求，主要通過(guò)可再生能源滿足，包括建筑自身及所在地產(chǎn)能， 或非遠(yuǎn)程區(qū)域產(chǎn)能。德國(guó)建筑基本達(dá)到有害溫室氣體零排放量的標(biāo)準(zhǔn)

三、“被動(dòng)式低能耗建筑”的基本原則

被動(dòng)式低能耗建筑可以歸納為以下五個(gè)基本原則：

1保溫材料

應(yīng)用良好的保溫材料包裹整個(gè)建筑，包括屋頂，墻體，底板或地下室頂板。典型的保溫水平因氣候而異。通常情況下，屋面的保溫應(yīng)優(yōu)于墻面，墻面優(yōu)于底板。石墨聚苯板是在傳統(tǒng)EPS材料基礎(chǔ)上添加功能性物質(zhì)天然鱗片石墨改性而成。它除了保持EPS材料原有的優(yōu) 勢(shì)外，材料的導(dǎo)熱性能、強(qiáng)度和阻燃性能得到了更大的提 升，成為國(guó)內(nèi)外被動(dòng)房設(shè)計(jì)師及開(kāi)發(fā)商的首選保溫材料。

2避免熱橋

避免熱橋，例如陽(yáng)臺(tái)造成的突出混凝土板，或在非采暖制冷的地下室中，穿入地下室頂替板砌體內(nèi)墻。窗戶應(yīng)安裝在保溫層內(nèi)。為地下室保溫層選擇既能承重又能保溫的材料。盡可能使保溫層以均勻的保溫效果圍繞整個(gè)建筑，選擇高度隔熱的斷橋窗框。

3門窗

使用高品質(zhì)低輻射（low-e）玻璃，用惰性氣體充填。在許多氣候條件下，傳熱系數(shù)U值約0.6W/（m2k），太陽(yáng)得熱系數(shù)g值50%至60%的三玻窗是合適的。在溫和氣候區(qū)，低輻射雙玻窗可能就足夠了。對(duì)于制冷需要為主的炎熱地區(qū)，帶遮陽(yáng)的雙?；蛉４笆钦_的選擇。

4氣密設(shè)計(jì)

周密考慮氣密設(shè)計(jì)，建立一個(gè)非常氣密的外圍護(hù)。所有節(jié)點(diǎn)和接口都要設(shè)計(jì)為氣密。氣密可以避免不適感，減少溫濕調(diào)節(jié)能耗需求，提高室內(nèi)空氣品質(zhì)，并降低未經(jīng)控制的潮濕氣流損害熱圍護(hù)的風(fēng)險(xiǎn)。通常在每個(gè)被動(dòng)房氣密外圍護(hù)完成后，都要以“鼓風(fēng)門測(cè)試”測(cè)量氣密性。在50Pa（n50）的壓力差下，換氣次數(shù)應(yīng)低于0.6h-1。

5持續(xù)新風(fēng)

通過(guò)有熱交換的機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)，持續(xù)提供新風(fēng)。這種系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)和上述的氣密性優(yōu)點(diǎn)作用下。熱回收的效率應(yīng)達(dá)到75%至90%，該數(shù)字受氣候影響。對(duì)于冬季嚴(yán)寒或夏季潮濕的氣候，應(yīng)使用含濕度回收的熱量回收通風(fēng)系統(tǒng)（全熱交換新風(fēng)系統(tǒng)）。

根據(jù)不同的氣候，對(duì)以上手段未能完全避免的小量剩余熱負(fù)荷，需用機(jī)械手段滿足制冷、采暖、除濕等一種或多種任務(wù)。這方面有多種不同的選擇，例如小型化的常規(guī)設(shè)備，或?qū)ｉT為被動(dòng)房開(kāi)發(fā)的新技術(shù)。

四、被動(dòng)式低能耗建筑案例

1被動(dòng)式低能耗建筑目的及設(shè)計(jì)原則

達(dá)到德國(guó)被動(dòng)房的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。遵循被動(dòng)優(yōu)先，主動(dòng)優(yōu)化，經(jīng)濟(jì)合理的原則，充分利用自然采光、自然通風(fēng)，可再生能源，并結(jié)合圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱和遮陽(yáng)措施，降低建筑的用能需求。

2方案具體技術(shù)措施

1朝向

建筑的總體規(guī)劃和總平面設(shè)計(jì)有利于冬季日照和夏季的自然通風(fēng)。建筑的主朝向選擇本地區(qū)最佳朝向或接近最佳朝向，且避開(kāi)冬季主導(dǎo)風(fēng)向。建筑總平面布置和設(shè)計(jì)時(shí)，不使大面積圍護(hù)結(jié)構(gòu)外表面朝向冬季主導(dǎo)風(fēng)向，在迎風(fēng)面盡量少開(kāi)門窗或其它孔洞，減少作用在圍護(hù)結(jié)構(gòu)外表面的冷風(fēng)滲透。為減少冷風(fēng)侵入南向外門和東西側(cè)外門均設(shè)門斗，為減少熱橋門斗與主體結(jié)構(gòu)相互獨(dú)立。

2建筑體形系數(shù)

寒冷地區(qū)建筑體形的變化直接影響建筑供暖能耗的大小。建筑體形系數(shù)越大，單位建筑面積對(duì)應(yīng)的外表面面積越大，傳熱損失就越大本工程建筑體形系數(shù)，本工程的體形系數(shù)為0.31，不大于0.40（德國(guó)被動(dòng)房標(biāo)準(zhǔn)）.

3建筑設(shè)計(jì)

1）窗墻面積比 窗墻面積比的確定要綜合考慮多方面的因素，其中最主要的是不同地區(qū)冬、夏季日照情況（日照時(shí)間長(zhǎng)短、太陽(yáng)總輻射強(qiáng)度、陽(yáng)光入射角大?。⒓撅L(fēng)影響、室外空氣溫度、室內(nèi)采光設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)以及外窗開(kāi)窗面積與建筑能耗等因素。通過(guò)自然采光模擬和遮陽(yáng)的模擬，該工程的窗墻面積比分別為，南向0.30、北向0.25，東西向0.08， 滿足標(biāo)準(zhǔn)的要求。

2）外窗的選擇 被動(dòng)式房屋對(duì)窗的性能要求極高，目前國(guó)內(nèi)可生產(chǎn)此種窗的窗企寥寥無(wú)幾。但可喜的是在2012年已經(jīng)有國(guó)內(nèi)窗企開(kāi)始與“被動(dòng)式節(jié)能屋研究所”接觸，對(duì)建筑外窗的節(jié)能等一系列問(wèn)題展開(kāi)討論與合作。并已經(jīng)研制出一款符合被動(dòng)式房屋用窗標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品——森鷹PASSIVE120。窗框體采用仿木超級(jí)保溫復(fù)合框體，玻璃采用三玻兩腔結(jié)構(gòu)（雙LOW-E、雙暖邊、充氬氣），使其具有超強(qiáng)的保溫性能。窗戶整體傳熱系數(shù)達(dá)到0.8（國(guó)標(biāo)要求2.70，德國(guó)被動(dòng)房要求0.8）。可以滿足“被動(dòng)式房屋”的保溫要求。

3）遮陽(yáng)系統(tǒng) 通過(guò)電動(dòng)外遮陽(yáng)不銹鋼窗的太陽(yáng)輻射得熱夏季增大了空調(diào)負(fù)荷，冬季則減小了供暖負(fù)荷，外遮陽(yáng)效果比較好。本工程南向、東西向窗戶考慮電動(dòng)的活動(dòng)外遮陽(yáng)。

4）導(dǎo)光管 設(shè)計(jì)優(yōu)先利用自然采光。自然采光不能滿足照明要求的場(chǎng)所，有條件時(shí)宜采用導(dǎo)光、反光裝置等方式，將天然光引入室內(nèi)，作為人工照明的補(bǔ)充。本工程的地下室和頂層部分房間采用天然光導(dǎo)管，并采用照明控制系統(tǒng)對(duì)人工照明進(jìn)行自動(dòng)控制，當(dāng)天然光對(duì)室內(nèi)照明達(dá)不到照度要求時(shí)，控制系統(tǒng)自動(dòng)開(kāi)啟人工照明，直到滿足照度要求。

4建筑熱工設(shè)計(jì)

1）圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù) 被動(dòng)房項(xiàng)目為了實(shí)現(xiàn)極好的保溫性能和密閉性能，采用的建造方式跟傳統(tǒng)建筑項(xiàng)目都有所區(qū)別。以保溫層來(lái)說(shuō)，現(xiàn)在一般的項(xiàng)目，保溫層只有5厘米，而被動(dòng)房的保溫層厚達(dá)20-25厘米。在被動(dòng)房的建設(shè)中，很多被傳統(tǒng)項(xiàng)目忽略的建設(shè)細(xì)節(jié)都要有所關(guān)照。

比如安裝太陽(yáng)能熱水器支架，要先在支架下面墊上兩層保溫板才能固定，以免熱量散失。玻璃窗都是特制的三層窗，甚至包括房間內(nèi)部墻上安裝的插座，也要進(jìn)行特殊的處理，以加強(qiáng)保溫和密閉。雖然在需要的情況下，可以采用制冷制暖等方式調(diào)節(jié)室溫，但即便如此，再加上新風(fēng)照明等系統(tǒng)的耗能，被動(dòng)房與現(xiàn)在常見(jiàn)的建設(shè)項(xiàng)目相比，仍然能節(jié)能90%以上。

2）無(wú)熱橋設(shè)計(jì) 采用無(wú)熱橋設(shè)計(jì)，門斗獨(dú)立于主體結(jié)構(gòu)，避免熱橋的出現(xiàn)，具體施工見(jiàn)圖。

5暖通空調(diào)和智能化設(shè)計(jì)

采用高效的空氣-空氣能量回收裝置，通風(fēng)系統(tǒng)顯熱熱回收效率不低于75%，并配以新風(fēng)預(yù)熱系統(tǒng)。屋頂同時(shí)設(shè)置有光伏電池板，以滿足走廊照明和部分新風(fēng)加熱的功能。在室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量控制方面，內(nèi)部裝設(shè)室內(nèi)PM2.5監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能夠定量分析室內(nèi)外環(huán)境空氣質(zhì)量的差別。

建筑能耗監(jiān)測(cè)和控制系統(tǒng)將實(shí)現(xiàn)對(duì)全樓各種用能設(shè)施的分項(xiàng)計(jì)量集中展示，并展示主要功能區(qū)域的實(shí)時(shí)室內(nèi)控制參數(shù)，并根據(jù)這些參數(shù)部分實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備運(yùn)行的控制功能。

五、結(jié)論

通過(guò)建設(shè)部與德國(guó)能源署的合作，委派德國(guó)專家在項(xiàng)目中扮演著技術(shù)知識(shí)的傳播者、質(zhì)量保證措施實(shí)施者和項(xiàng)目管理者的角色在與監(jiān)理單位、施工單位的共同努力下將被動(dòng)式“超低能耗”公共建筑的示范項(xiàng)目落地。采用先進(jìn)節(jié)能設(shè)計(jì)理念和施工技術(shù)，最大限度降低建筑物對(duì)能源的消耗及廢物排放，爭(zhēng)取實(shí)現(xiàn)低能耗，低排放，成為國(guó)內(nèi)被動(dòng)式低能耗綠色建筑的示范。為被動(dòng)式低能耗綠色公共建筑標(biāo)準(zhǔn)的制定提供可靠數(shù)據(jù)依據(jù)，從而帶動(dòng)建設(shè)行業(yè)的全新變革。一項(xiàng)成功的景觀建筑作品，不僅要立足于本土，傳頌傳統(tǒng)文化，而且要放眼世界，掌握世界最新設(shè)計(jì)理念，創(chuàng)新發(fā)展，把握未來(lái)。