绿色建筑 | 被动房知识科普盛宴

CABT广州筑博会2019-06-11 16:24:06

被动房建设现在在国内已经大范围铺开。作者在此将先前总结的与被动房相关的知识贴出来分享于大家,希望更多的朋友了解和学习被动房。文章借鉴了被动房研究所、被动式发展联盟等分享的知识,以及参考了网络上流传的分散的被动房科普文章,在此感谢热心朋友们的贡献。首先把咱们国内著名的布鲁克被动房的视频在此转发出来,希望能为你铺垫一下最基础的知识。


“被动房”是什么意思
            
从学术的角度,目前人们对“被动房”或者“被动式建筑”比较流行的解释是:不通过传统的采暖方式和主动的空调形式来实现舒适的冬季和夏季室内环境的建筑。


实际上,“被动房”三个字是从德语“Passivhaus”直译过来的,也有人将其翻译为“被动式住宅”、“被动式建筑”以及“被动式房屋”。在世界上其他国家都有不同的翻译,例如到了英国,意思很接近,叫作“Passive house”;到了日本被翻译为“無暖房住宅”;到了中国台湾被翻译为“被動式節能屋”。可以说在德语语境里,“Passivhaus”是一个能生动体现这类建筑含义的词语,但是在汉语语境中,人们通常会把“被动”理解为消极的贬义词。因此,“被动房”这一并不能体现积极向上和阳光含义的名称,在国内一直不为世人所理解。


现在,各类推广被动房发展的联盟的人员一直在构思,给这种超低能耗建筑取一个既能生动表示其实际含义和理念,也能接地气的中文名称。或许,当这个比较恰当的名称出世之后,将会有更多的人理解、支持、推广和建设这种代表着建筑节能发展方向和理念的建筑物。


在现在这个时点,只有非常专业的人士才知道“被动房”的定义和理念,在建筑节能事业飞速发展的今天,如果不了解被动房,你就真的OUT了。


在国内,还有几个相近的词语,比如“被动房建筑”“被动式低能耗建筑”等,都是描述这一类节能理念的建筑,有这么多不同称呼的原因是国内一直没有找到一个合适的统一的名称。可以说“被动房”、“被动式房屋”“被动式建筑”都是从“Passivhaus”直译过来的,只不过汉语博大精深,有多种阐释方式。而“被动房建筑”就有些用词重复了。“被动式低能耗建筑”是中国本土新造的组合词语,尽管字数较长,却是最能将其节能含义体现出来的一个名称。当然,中国现在已经完工的很多“被动式低能耗建筑示范工程”却未必就达到了德国“Passivhaus”的终极目标。这类示范工程与本书中所说的“被动房”在应用技术上存在细微差异,为了方便理解,在后续所有阐述被动式技术时,“被动房”和“被动式低能耗建筑”都统一用称呼,即“被动房”。



这是德国的一栋按照被动式设计思想建造的独立小宅,可以理解为一栋小型的“被动式住宅”


“被动房”中“被动”怎么理解?

被动是相对主动而言。我们知道,在冬天要保证室内温暖舒适的效果,我国北方是采用集中供暖模式靠暖气片给所有房间输送热量;炎热的夏季,要得到凉爽的室内环境,就得靠空调制冷来实现。这些采暖制冷方式,以及当前流行的一些其他的暖通技术,比如地源热泵+天棚辐射组合技术、分户设置的地面采暖盘管技术等,都是“主动”的供暖制冷技术,都是需要有设备机组来实现的。



那么,如果不采取这些设备机组,仅仅靠建筑物本身的蓄热蓄冷防热保温的措施,同样的达到室内冬暖夏凉的效果,这类建筑就是“被动式建筑”,所采用的技术措施就是被动式技术。


被动式技术中的卓越的保温隔热性能和高效的热回收系统使得整个建筑几乎整年都不需要主动采取任何供暖或制冷措施,就能保证室内舒适。这需要较高的初投资,而在使用和维护时只需要较低的投入,即达到了节能的目标。被动式安全装置、被动式过滤装置、被动式制冷以致被动式房屋,都是被动式原理的典型成功案例。


当然,实际建成投入使用的“被动房”也并非严格意义的“被动”,或多或少的还是存在一些“主动”因素,因为“被动房”也不是完全没有能耗。被动式的应用,更多强调的是一种设计理念,一种智能的设计,以最小限度的利用复杂系统和不可再生能源达成建筑节能目标。


被动房建设代表着建筑节能发展的高端技术,是未来建筑发展的方向,主动选择发展被动房建设和开拓被动房技术业务的,都将在建筑行业里处于不败之地;而对建筑节能事业弃之不顾的任性企业,将会在激烈的竞争中出局。



被动还是主动,生存的选择?

被动房的概念是什么时候创立的


关于被动房概念的缘起,这里有一个美丽的传说。据说早在上个世纪八十年代,瑞典隆德大学(Lund University)的阿达姆森教授(Bo Adamson)和德国的菲斯特博士(Wolfgang Feist)在考察中国的时候,发现我国以秦岭-淮河为分界线,以北地区冬季集中供暖,以南地区没有集中供暖的待遇。




其时,我国南方地区,例如按照气候分区的夏热冬暖地区,冬季不集中供暖也没有什么问题,因为这个地区的冬季气温也没那么低。只有长江流域,所谓的夏热冬冷地区,在冬季的气温还是比较低的。一般室外气温低于5℃的时候,室内若没有取暖设备,住宅房子里感觉很不舒适的。而这个地区的居民,在冬季却没有我国北方居民那么幸运,享受到漫长冬季长久的室内温暖舒适的待遇了。


好了,这里回到“被动房”的由来。话说当年这两位专家到我国考察,发现在长江流域的住宅,由于冬季没有集中供暖政策,这一带的人们冬季生活非常不舒适,就提出了一套能够适应夏热冬冷气候环境的舒适性建筑,利用建筑物优良的外围护条件,达到冬季没有集中供暖,居住在里面的人们也能感受到春天般的舒适。于是,两位专家回到欧洲之后就着手这类建筑的实践。


在1991世界上第一座被动房建筑终于在年德国的达姆施塔特建成,而且从建成至今的十几年里,一直按照设计的要求正常运行,取得了很好的效果。可以说,这一理念的建筑率先在德国实现了落地。后来,菲斯特博士还在德国达姆施塔特创建了被动房研究所,旨在将这类建筑推广到世界范围。


如果传说是真的,那么你会惊诧的发现,这一按照高节能标准设计建筑的理念,原来最初是为我国夏热冬冷地区的气候环境设想出来的啊!


传说归于传说,但是,事实至少是这样的,1988年,瑞典隆德大学的阿达姆森教授和德国的菲斯特博士首先提出这一概念,他们认为"被动房"建筑应该是不用主动的采暖和空调系统就可以维持舒适室内热环境的建筑。1991年在德国的达姆施塔特建成了第一座被动房建筑并取得了成功,然后建立了研究机构,并在世界范围内推广被动式建筑建造技术。目前,在欧洲已经有上万座被动房建筑建成,并且被动房的理念已经不再只局限于住宅建筑中,在一些公共建筑中,也逐渐开始采用被动房的标准进行建设。而我国的被动房建设浪潮刚刚卷起,2014年著名的绿色地产公司朗诗绿色地产公司安全按照德国被动房标准建造的“布鲁克被动房”竣工,以及各类被动房产业联盟陆续成立,预示着我国发展超低能耗建筑的时代来临了。


被动房的能效目标标准是什么?


被动房能效指标为:

(1)供暖需热量≤15kWh/(m²a) ,或楼宇热负荷≤10 W/m²

(2)有效制冷需求≤15 kWh/(m²a)

(3)总一次能源需求≤120 kWh/(m²a)

(4)楼宇气密性≤ 0.6 /h

(5)超温频率≤10 %


这里用一张简单的图片来展示被动房的能效目标。可以看出,被动房在相对于现在我国的节能建筑,更为节能。



被动房除了节能还有哪些优势


(1)舒适


就像保温瓶的保温原理一样,被动式房屋高保温性能的外围护结构是室内保持了宜人的温度。不管是寒冷的冬季或炎热的夏季,被动式房屋都能保持室内恒温,不会产生温度起伏以及室内干燥。


同时,高性能的新风系统还能在保证室温恒定的条件下,提供充足的新鲜空气,维持室内良好的空气质量。


(2)可持续


被动式房屋从一开始能耗很低,这有助于减少天然气和是有等资源的消耗。它还能利用风能和太阳能等可再生能源:节能建筑的事半功倍,意味着仅需在建筑小部分外表面积上安装可再生能源装置就能经济可行得满足剩余能源需求。无论有没有利用可再生能源,被动式房屋高效的节能特性都彻底减少了CO2排放量。因此对气候保护也有重要贡献。


(3)创新性


被动式房屋是现代化的建筑标准,为建筑师和工程师开拓了新视角。同样被动式房屋的快速发展也催生了对高效节能产品不断扩大的市场需求,因此许多企业也不断开发高效节能的先锋产品,积极推向市场,来迎合市场需求。


这样一来,被动式房屋就推动了整个社会的经济发展和创新应用,同时对舒适度和节能的投资也提升了整个产业链的附加值。


(4)可靠性


过去20年,已有成千上万栋被动式房屋被建造,而这些建筑在使用过程中表现出来的性能也十分优异。其中,有数百栋房屋受到了严格监测,其测试结果始终保持良好。


(5)弹性


被动式房屋能保持宜居的室内温度达数周之久,在没有能源供应的冬天也能应对自如。因此在紧急状况下可作为避难所,这是其他建筑类型所不具备的。被动式房屋通过降低用电需求,也使得紧张的电力系统压力得以缓解。


(6)耐久性


卓越的保温性能、无热桥设计及密闭的围护结构是被动式房屋节能的三大要素,成就了其良好的建筑物理特性,同样这也造就了被动式房屋固有的另一特性:长寿命 。


(7)简单


被动式房屋不需要使用说明书。相反,适宜的室温、不漏风、充足的新鲜空气这些优点都是源于其优秀的设计,而这并不需要什么复杂的科学技术。被动式房屋,简单实用!


(8)特殊性


被动式房屋并不是一部建筑规程。这一自愿性标准对人们的吸引力在于其带来的便捷与收益。建设经验、建筑组件和设计软件都是公开的,因此任何建筑都可以在不降低舒适度的情况下满足被动式标准,实现可持续性发展。无论其设计是普通还是特殊,被动式房屋本身就是一类特有的建筑。


(9)经济可行性


被动式建筑是高质量建筑,需要精心规划设计并运用性能优良的建筑组件。因此,投资成本也会稍高。然而,在后续使用中,被动式房屋的优势尽显:极低的能耗费用也使它比周围的传统建筑更加经济。


被动房的主要设计因素构成

(1)高效新风系统


首先,被动式建筑需要新风系统。该系统能在房间的气密性比较好的条件下,将屋外的空气通过过滤、加湿或者除湿输入房间,改善房间空气,同时保持房间的恒温。第二个重要的因素是气密性。对此,质量控制是一个重要元素。被动式建筑也需要用电,一个重要标准是:房间制冷和制热的年需求不能超过15瓦。15瓦是一个测算值,在这一测试过程中先判断能耗需求不超过15度,排除了太阳能等辅助设施,仅指建筑能耗需求是15度。


(2)好的保温性和紧凑性


建筑围护结构的所有材料必须具有非常好的保温性能。 边沿,转角,连接处以及渗透处均需做特别的考虑和处理,来避免热桥的产生。 所有建筑围护结构里不透光的建筑材料必须具有很好的隔热性能,并且导热系数(U值,之前称k值)小于0,15 W/(m²K) , 也就是在每一度的温度变化下, 每平方米外立面最多会损失0,15瓦的热量。


(3)建筑朝向以及遮阳


合适的建筑朝向和遮阳是被动式建筑优化利用太阳光和其他关键热能的前提条件。这条应用于小型的独栋建筑。 大型多层和其他紧凑性建筑也可以在不考虑朝向的情况下,实现被动式建筑。


(4)好的玻璃以及窗框


窗户(玻璃加窗框)必须使用U值为0.80 W/(m²K), g值为50%(g值=总能量通过率)这条适用与欧洲,对于中国可以使用U值为1,2W/(m²K)的窗户。


(5)建筑气密性


用不低于低50帕的压力对不可控制的缝隙导致的空气泄漏进行测试, 空气总泄漏量必须小于每小时建筑体积的0.6倍。


(6)被动式新风预热/预冷


新风可以先通过地下热量器,即使在最冷的冬天天气,新风也可以先预热到摄氏5度以上。这是一个非常有意义的做法,但是不是必须的。


(7)通过高效的逆流热交换器来实现排出废气的热回增益


经过热回增益后的舒适新风的首要作用是使建筑内有一个好的空气质量,第二个作用是节能。 被动式建筑至少有75%的热量是新风通过与废气进行热交换取得。


为什么说被动房是房地产开发商的必由之路?
   

首先是符合老百姓的切身利益,住在房子里不受雾霾影响,舒适;因房屋造价和附加值较高,开发商也可以获得更大的利润;对国家而言,也有了性能更优越的产品应用,采暖和公共费用支出会减少;对人类而言,可以促进减排温室气体、减少雾霾和城市热岛,把能源和资源留给后代。为此,中国的房屋建设必须从粗放式施工转向精细施工。


相关资料显示,我国每年竣工的建筑面积约占世界50%以上,目前我国既有建筑面积已达460多亿平方米,这些房屋存在大量的非节能建筑,既浪费资源,又污染环境。


 “十二五”期间我国要实现节约能源6.7亿吨标准煤的目标。北方居住建筑的采暖能耗目前是2亿吨标准煤,如果从现在起北方新建建筑全部按被动房标准执行,同时将现有北方居住建筑进行改造,到2050年,有望给国家节省70亿吨标准煤,节能效果非常可观。


被动房建设有哪些技术规程或者指导文件?

目前德国被动房研究所、德国能源署以及中国住房和城乡建设部科技与产业化发展中心都颁布了关于被动房、被动式低能耗建筑的指导手册。河北省还出台了我国第一部被动式低能耗设计标准。


我国首部被动式建筑的设计标准是怎样的


根据河北省住房和城乡建设厅《2012年度河北省工程建设标准和标准设计第一批编制计划》(冀建质〔2012〕214号)要求,由住房城乡建设部科技发展促进中心和河北省建筑科学研究院会同有关单位编制的《被动式低能耗居住建筑节能设计标准》,经组织审查,批准为河北省工程建设标准,编号为DB13(J)/T177—2015,自2015年5月1日起实施。该标准是世界范围内继瑞典《被动房低能耗住宅规范》后第二本有关被动式房屋的标准。


该标准的主要技术内容包括:总则,术语和符号,被动式房屋的定义和规定,被动式房屋的基本设计原则,被动式房屋的热工和能耗计算规定,热工计算,采暖负荷和能耗计算,冷负荷和空调能耗计算,房屋总一次能源计算项目和计算方法,围护结构设计,照明和遮阳设计,通风系统设计,关键材料和产品性能,防火设计,施工工法,被动式房屋的测试,被动式房屋的认定条件,各种建筑能耗转化成一次能源和CO2排放量的计算方法,运行管理,以及附录和条文说明。


河北标准通过规定了被动房所应具有室内环境品质和能耗需求,并限定建筑物的采暖、空调和总能耗,提出满足房屋关键材料的性能,最终达到工程建设人员可依据这本标准能够建造出在能源消耗量极低的情况下,拥有健康、舒适的室内环境的房屋。



被动房标准在我国建筑节能三步走规划中处于什么水平?

我国建筑节能发展从1986年至今经历了三个阶段:


第一步,1986年建设部颁发《民用建筑节能设计标准(采暖居住部分)》JGJ26-1986,目标是在1980-1981年当地通用设计采暖能耗基线的基础上实现节能30%;


第二步,从1986年开始,在第一步节能目标的基础上节能30%,节能率达到50%;


第三步,在第二步节能目标的基础上再节能30%,节能率累计达到65%。采取以北京、天津等重点城市率先推行,逐步向其他省市扩展的发展策略。


目前,我国北方大部分省市以及南方经济较为发达的省市,建筑节能都已到了第三步。北京市颁布的新版《居住建筑节能设计标准》DB11/891-2012则标志着75%节能率时代的到来。


人们很想知道,按照被动房能耗目标设计的建筑,相当于什么水平的节能率呢?以围护结构设计参数为例,对比北京市75%的标准要求和被动房的设计标准要求,如表所示:


注:北京市的居住建筑按照4-8层多层建筑作为比较对象。


通过对比可以看出,被动房的各项节能设计参数远远高于北京市75%节能率的标准。那么,可以知道,在这个地区建设的被动房,节能率至少在75%以上。


通过一些案例可知,例如秦皇岛在水一方的节能率达到了90%。这仅仅是针对居住建筑。我国公共建筑的节能发展相对滞后,目前多数地区仍然执行50%的水平。


为什么说被动房是防室外雾霾利器

中国的雾霾问题这两年越发的严重了。央视前记者柴静的一个关于雾霾的纪录片,把中国的大气环境污染问题推送了一个举世关注的高度。值得庆幸的是,与此纪录片差不多同时面世的河北省《被动式低能耗居住建筑节能设计标准》DB13(J)/T177—2015,又仿佛是给雾霾问题的一剂良药,让人们感受到政府相关机构在治理雾霾与大气污染方面迈出的小小一步的信心。很多专业人士都提到了发展被动房是防治雾霾影响的有效手段,那么,人们肯定相知道,被动房究竟在解决雾霾问题方面能起到怎样的作用呢?




首先,必须弄清楚雾霾究竟是什么东西。


我们知道,当空气容纳的水汽达到最大限度时,就出现饱和。如果水汽多于饱和量,多余的就会凝结出来,与空气中微小的灰尘颗粒结合,形成小水滴或冰晶,悬浮在近地面的空气层里,成为雾。雾本身不是污染,但产生雾的大气环境处于比较稳定的状态,空气中的污染物不易向外扩散,造成集聚效应,会使污染越来越重。像我国华北地区的一些城市,经常处于低气压、无风或小风的条件下,城市污染物在与低层空气中的水汽相结合,不断加重雾霾程度。


在雾霾天气中,PM2.5是“罪魁”。PM2.5是细颗粒物的一种称呼,指环境空气中空气动力学当量直径小于等于 2.5 微米的颗粒物。雾霾中PM2.5的主要来源有:汽车尾气、道路扬尘和建筑施工扬尘、工厂制造出的二次污染、冬季取暖时燃烧煤炭低空排放的污染物、生物质(秸秆、木柴)的燃烧以及垃圾焚烧产生的烟尘。其中,道路扬尘是PM2.5的主要来源。前三项是现代工业发展的结果,第四项则是因为北方地区集中供暖保持室内舒适度而引起的。第五项占比最小,是现代生活难以规避的。


其次,来看看雾霾的危害。


据专家介绍,雾气看似温和,里面却含有各种对 人体有害的细颗粒 、有毒物质达20多种,包括了酸、碱、盐、胺、酚等,以及尘埃、花粉、螨虫、流感病毒、结核杆菌、肺炎球菌等,这些都会对人体身体健康造成影响。雾霾中的物质会对人体的呼吸道产生影响,可能会引起急性上呼吸道感染(感冒)、急性气管支气管炎及肺炎、哮喘发作,诱发或加重慢性支气管炎等。而小孩婴幼儿被雾霾侵害影响更为严重。


治理雾霾已经成为一个重要的任务去抓,那么发展建设被动房究竟在哪些方面发挥作用呢?


被动房是一种不需要冬季采暖的低能耗建筑,如果北方集中供暖区域的建筑,都是按照被动房的标准来建设的话,那么就不需要大批量的烧煤来提供热能了。如此,将会减少大气污染物的排放,同时也减少了碳排放,有利于节能降耗。


被动房可以将人与室外雾霾严重的空气环境有效的隔离开,因为被动房有着非常严密的外围护系统。外墙体上找不到一个可能传播雾霾的孔洞,所有的外窗都按照高气密性标准进行生产组装和安装在墙体上,居住在这样的房子里,你不需要像柴静那样用胶带纸去封窗户,被动房所用窗户的密封性能超出你的想象。雾霾环境被严密的隔绝在外,侵害不到居住者。人们还是需要呼吸新鲜空气,室内必须有新风进来。因此,被动房安装的一种带有污染物过滤装置且热回收效率高达75%的机械新风系统能往室内源源不断的输送新鲜空气。如此,高气密的围护结构+过滤式新风系统组合,使被动房成为防霾侵害的重要利器。


被动房提供了一种工人居住的舒适的微环境,不论北方还是南方,在寒冷的冬季,人们都更乐意停留在室内,享受这种舒适的微环境所带来的好处,减少外出的概率,避免驾车出行,减少汽车的尾气排放,间接的为节能减排做出了贡献。


世界第一栋被动房是何时建立的?


第一栋被动房由Feist教授于1991年10月在德国达姆施塔特建成。是一幢四户的联排房屋。在这栋试验性的住宅里面,Feist教授展现了他对未来建筑的思考-节能、舒适、可持续、健康及经济。此被动式住宅,屋顶U值为0.1,I型轻质木梁,用聚乙烯板连接无焊接,12.5厚石膏板喷涂乳胶漆,构成的445厚的孔洞填充吹入式岩棉保温;外墙U值0.14,275厚的膨胀聚苯板(EPS)分两层铺设150厚+125厚,175厚的灰沙砖砌体,15厚的连续室内石膏抹灰;地下室底板U值0.13,250厚的聚苯板,160厚的混凝土,40厚的聚苯隔声材料,50厚的水泥,8-15厚的胶粘实木复合底板;窗户U值0.7,三层玻璃带low-E镀膜,木窗框填充聚氨酯发泡;带热回收的新风机组采用转轮方式,热回收效率约80%。该项目的能耗比同时期德国传统建筑节能90%以上,不能不说是一个伟大的创新。在20多年后的今天,该房屋仍运行良好,依然能满足当初的设计目标,供暖能耗小于15kWh/(㎡a)。


1995年,美国能效先驱Amory Lovins去参观了此被动后说道,“这并不仅仅是一次科学试验。这是一个解决方案。通过重新设计细部构造来减少成本增量是完全可行的。


中国第一栋获得认证的被动房介绍

夏热冬冷地区第一栋按照德国被动房标准设计、建筑并经过评审认证的被动房——长兴朗诗布鲁克被动房,该建筑物已经竣工和投入使用,并经历了一个冬季的考验。长兴布鲁克被动房是经德国被动房研究所评审认证并颁发标识的超低能耗建筑,项目地处浙江省湖州市长兴县的太湖之滨,附近有太湖旅游度假区,风景优美,地理位置优越。总建筑面积2500平方米,建筑物总工5层,高度为17.2米,主体工程于2014年5月份完工,7月份具备居住条件,8月份正式竣工,现在是作为一栋舒适性的酒店投入使用。布鲁克被动房在建筑被动式设计方面采用了与当地常规建筑不一样的技术措施,按照被动优先、主动为辅的设计理念,实现室内健康舒适的居住环境。


布鲁克被动房建成之后,共获得了德国被动房研究所颁发的认证证书,中国绿色建筑三星级认证标识,德国DGNB铂金级证书,世界绿色建筑设计金奖,2014年度地产精瑞奖最佳实践创新奖等。



一段精彩的视频带大家深入了解和学习布鲁克被动房的建设经历。


被动房的故事

被动房在国内应用需要注意气候分区吗?

被动房最初的标准是按照德国的气候环境进行设定的,德国的气候相当于我国的寒冷地区,冬天较冷,夏季却不热。我国幅员辽阔,各地气候差异很大,在进行被动房的设计时,必须依照各地的气候特点进行专项的设计。我国的气候分区如下。在夏热冬冷地区建设被动房时就必须同时兼顾夏季隔热和冬季保温的效果目标。



如何实现被动房的气密性目标?

气密性是被动房建筑的核心指标,建筑物内外能量的交换,除了通过外围护墙体和门窗之外,另一个重要部分就是联通室内外各种狭小缝隙。我国北方地区农村冬季用报纸糊窗户,就是通过提升建筑气密性来减少冷风渗透。通过实际测试发现,对于一栋建筑物,单单提升门窗的密封性能还不够,建筑外围护结构中有很多细微的、看不到的缝隙,这些也是空气渗透的重要部位。对于被动房项目,应从详细的节点设计和选材着手,结合现场严格管控和阶段性的建筑整体气密性测试,来保证房屋气密性指标达到目标要求。对于实现建筑物整体气密性目标的关键措施,可以归纳为以下几点:


(1)选用高气密性的门窗产品


不同类型门窗以及不同开启方式的门窗,气密性水平都不一样。根据相关的研究测试结果可知,平开窗的气密性优于推拉窗,塑钢型材的门窗气密性优于断热铝合金型材门窗。在被动房的门窗设计中,不建议设计推拉开启方式;在门窗型材类型选择中,宜选用塑料型材、玻璃钢型材或者木质型材的门窗。国家标准《建筑外门窗气密、水密、抗风压性能分级及检测方法》(GB7106-2008)提出了对门窗部品的气密性分级标准,如表所示。选择气密性达到7级以上的门窗产品是被动房实现整体气密性的重要手段,采购人员可以利用该控制指标优选符合要求的门窗。


(2)气密性节点设计


在被动房概念里,建筑应该是一个尽量不受室外环境干扰的独立系统。因此,建筑围护结构必须具有隔绝室外空气向室内渗透的功能,被动房室内外空气交换主要依靠可控的机械通风系统来实现,好的气密性除了可以降低热量损失以外,还可以控制室内环境的相对湿度和保护建筑结构。被动房的关键部位如窗洞口、穿墙预埋件、屋顶连接处、建筑物阴阳角包角等位置都采用相应的密封材料和配件,确保气密性保温系统的完整性。下图展示了一般被动房在门窗洞口、穿墙构件等部位的密封设计。


套管防水气密性处理

(3)气密性过程控制和竣工验收


德国被动房气密性标准要求在室内外压差为50 Pa的情况下,室内换气次数不得大于0.6 h-1。被动房项目可以采用三道胶条密封的门窗、严密的细部节点设计以及施工过程控制,保证了房屋有较好的整体密封性能。在实际工程建设过程中需要通过气密性测试来检验房屋的换气次数是否达标。如果测试发现建筑外围护结构中仍然存在空气渗漏点,则应要求工人采取针对性的改善措施来加强各部位的密封性,直到整个建筑物的气密性达到设定的标准要求。


建筑气密性测试在德国已经被广泛采用,常用的检测方法是气压法,通过从室内向室外抽出(鼓入)空气,使室内外形成一定的低(高)压差。这个低压差会使得室外的空气通过各种密闭不严的缝隙溢入(溢出)建筑物内部,进行室内外气体交换,在对应的压差下测试出房间的换气次数,即可通过计算得到房间的气密性。布鲁克被动房建设过程中,分别邀请了国内的气密性测试团队和国外的检测专家对该建筑进行了整体的气密性检测和验收。



气密性检测

被动房可以选择的保温材料和门窗产品

首先谈谈被动房可选的保温材料。现在市场使用的墙体保温材料多达几十种,是不是这些常用的材料都可以应用于被动式建筑呢?单单从材料的导热系数指标就可以做出评判。被动房的外墙、屋面、首层地面和分户墙等都需要非常高效的保温系统,只有导热系数达到非常低的保温材料才能符合被动房的要求。目前国内市场上常见的墙体保温材料中保温性能相对较好的有以下几种,作者特别列举出来:


(1)真空绝热板

(2)发泡聚氨酯

(3)挤塑聚苯板

(4)酚醛板

(5)石墨聚苯板

(6)真金板

(7)膨胀聚苯板白板

(8)岩棉板

(9)泡沫玻璃板


至于上述材料体系是否适用于被动房项目,还需要看我国的被动房本土化技术探索。


再谈谈被动房所用的门窗产品。主要考虑几个因素,其一是非常好的气密性,这个在前面已经讨论过。其二是具有非常好的保温性能,即较低的传热系数值,一般控制在0.8W/(m2.K)以下,通常要用三层双中空同时又设置Low-E的高节能玻璃,国内目前推广的真空玻璃也具有非常好的效果。门窗的型材必须具有很低的传热系数值,一般只有塑料窗、木窗才能实现。国内门窗市场上比较成熟的被动式门窗产品有以下几类:

(1)塑料窗系列;

(2)铝包木系列;

(3)铝包塑系列。


随着被动房在国内的大力推广,生产被动窗的门窗厂家也获利颇丰。这对淘汰低端落后门窗技术、发展新技术极其有利。如今,国内的门窗单位所能提供的被动窗产品如雨后春笋板出现,数量早已超出了作者所列举的。小编作为被动式低能耗建筑的推手之一,一直也在搜集各类高节能门窗,在方便的时候引荐给有需求的开发商和项目。欢迎门窗界的朋友们前来推荐新产品。

来源:国产建筑节能大师

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