被動(dòng)房的誘惑

向攀　何田

摘 要 1991 年， 地球上第一座被動(dòng)式房屋建成在德國(guó)達(dá)姆施塔特市（Darmstadt）。在那時(shí)，幾乎沒有人相信，在中歐的冬季氣候條件下，有一種建筑能夠保持室內(nèi)舒適的溫度和濕度而不依賴主動(dòng)供暖。目前，被動(dòng)式房屋標(biāo)準(zhǔn)被公認(rèn)為世界上最高等級(jí)的建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)。在應(yīng)用范圍上，被動(dòng)式房屋除了滿足冬季供暖，還大大地改善了夏季因空調(diào)制冷而消費(fèi)高額電能的局面。

關(guān)鍵詞 被動(dòng)房 節(jié)能環(huán)保 低能耗 德國(guó) 高舒適度

1被動(dòng)式房屋的概念

被動(dòng)式房屋的概念最早由德國(guó)達(dá)姆施塔特被動(dòng)房研究所（PassiveHouse Institute，PHI）提出。指在不采用傳統(tǒng)采暖設(shè)施而只依靠太陽輻射、室內(nèi)燈光、電器散熱、人體放熱等自然得熱方式下，建造冬季室內(nèi)溫度達(dá)到20℃以上，具有必要舒適度的房屋。它是指采用各種節(jié)能技術(shù)構(gòu)造最佳的室內(nèi)環(huán)境和建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)，最大限度地提高建筑保溫隔熱性和氣密性，使建筑物對(duì)采暖和制冷需求降到最低。在此基礎(chǔ)上，通過各種被動(dòng)式手段，如太陽能輻射、自然采光、自然通風(fēng)和室內(nèi)非供暖熱源得熱等來實(shí)現(xiàn)室內(nèi)舒適的熱濕環(huán)境和采光環(huán)境，最大限度地降低對(duì)主動(dòng)式機(jī)械采暖和制冷系統(tǒng)的依賴或完全取消這類設(shè)施。

2被動(dòng)式房屋的優(yōu)點(diǎn)

2.1濕度

濕度過高或過低都會(huì)影響健康，尤其是對(duì)皮膚和呼吸道的影響；濕度過高時(shí)會(huì)產(chǎn)生霉菌；濕度過低時(shí)有可能損壞鑲木地板或樂器等。最佳相對(duì)濕度范圍是40-60%，被動(dòng)房很容易控制室內(nèi)的濕度。

2.2溫度

被動(dòng)房?jī)?nèi)溫度均勻舒適，沒有局部的高溫或低溫輻射。亞洲人最佳溫度是18～26℃，夏季自然通風(fēng)溫度可達(dá)29℃以下。

2.3沒有墻面結(jié)露與發(fā)霉

熱橋?qū)е戮植康蜏卦斐傻睦淠Y(jié)露，使內(nèi)墻面發(fā)霉。普通房屋的外墻角，屋頂墻角等外表面積大于內(nèi)表面積，散熱面增大，室內(nèi)局部溫度降低，如果處理不當(dāng)，易造成內(nèi)表面結(jié)露，引起霉變。

2.4沒有窗表面結(jié)露與結(jié)霜

普通節(jié)能房屋的窗傳熱系數(shù)約為2.5W/（m2·K），非節(jié)能窗傳熱系數(shù)更大，熱阻小，表面溫度低，易結(jié)露和結(jié)霜。普通窗（傳熱系數(shù)按2.8W/（m2·K）內(nèi)表面與室內(nèi)溫差可達(dá)9℃以上，被動(dòng)式房屋，窗表面與室內(nèi)溫差小于3℃（室外溫度-10℃，室內(nèi)溫度20℃），被動(dòng)房室內(nèi)是溫度均勻舒適的熱環(huán)境。

2.5空氣潔凈度

通過空氣換氣機(jī)進(jìn)行有組織的通風(fēng)，過濾掉空氣中的灰塵及花粉等人體過敏源，使室內(nèi)干凈舒適，并且能把室內(nèi)二氧化碳含量控制在1000ppm以內(nèi)。

3國(guó)外被動(dòng)房的發(fā)展情況

目前， 被動(dòng)房技術(shù)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈在德國(guó)已經(jīng)成熟，在德國(guó)范圍內(nèi)就有6 萬多座被動(dòng)屋， 并以每年3000棟的速度增長(zhǎng)。歐盟國(guó)家也在全面推廣被動(dòng)屋技術(shù)。到2020 年， 歐盟所有新建建筑都將采用被動(dòng)房技術(shù)。

塔姆施塔特市“被動(dòng)房”住宅

20 世紀(jì)80 年代中期，低能耗住宅標(biāo)準(zhǔn)已成為瑞典和丹麥法定的能源標(biāo)準(zhǔn)。1990 年德國(guó)的塔姆施塔特市（Darmstadt）建造了世界上最早的一幢“被動(dòng)房”住宅。以此進(jìn)行示范性探索和研究，這是一幢條形聯(lián)排住宅，包含四個(gè)單元，每個(gè)居住單元的面積為156m2。建筑物的保溫和熱能回收是設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，其主要設(shè)計(jì)措施如下：

（1）外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫效果：住宅的屋頂、外墻、地下室、窗戶和通風(fēng)系統(tǒng)做了特殊處理，使房屋隔熱性能很好。

（2）氣密性和通風(fēng)系統(tǒng)：“被動(dòng)房”中氣密性的要求也很高，在2001 年10 月的加壓測(cè)試中，n50<0.3/h，建筑構(gòu)件也沒有形成熱橋。

（3）熱源和熱量回收：通常情況下，普通住宅樓面面積的年均通風(fēng)熱損失是35 kW·h /m2，這一數(shù)值是被動(dòng)房指標(biāo)的2倍，因此，只有采用控制的通風(fēng)系統(tǒng)才能獲得高效的熱量回收。通過設(shè)計(jì)和優(yōu)化，被動(dòng)房在運(yùn)行中回收了80% 以上的熱量。

（4）新鮮空氣：給每單元的起居和睡眠區(qū)最低可提供100 m3/h的新鮮空氣（按照每戶4 人，每人25m3/h 的新風(fēng)量確定），最高則可提供160～185 m3/h 的新鮮空氣，可滿足人們的新風(fēng)需求。

住宅在落成后的1 年里總能耗量稍高，在以后的近10 年里塔姆施塔特的被動(dòng)房總能耗都在4 0 kW·h /（ m3·a）以下，遠(yuǎn)低于當(dāng)時(shí)“被動(dòng)房”的能耗規(guī)定，成為大規(guī)模發(fā)展“被動(dòng)房”住宅及低碳住宅的成功范例。

4國(guó)內(nèi)被動(dòng)房的發(fā)展情況

“漢堡之家” 是中國(guó)境內(nèi)首套獲得認(rèn)證的“被動(dòng)房”。它是上海世博會(huì)德國(guó)漢堡市城市最佳實(shí)踐區(qū)案例館?！皾h堡之家”一年消耗相當(dāng)于50 kW·h/m2 的能量， 僅為普通辦公樓的1/4。屋頂上安裝的光能利用設(shè)備可以提供建筑所需電能的90%， 而地源熱泵裝置則為整個(gè)建筑的制冷和供暖供給能量。

2009年，我國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部與德國(guó)建設(shè)部開始合作， 被動(dòng)房在中國(guó)迅速發(fā)展。首批4個(gè)被動(dòng)房項(xiàng)目均已建成，并通過認(rèn)證及驗(yàn)收，分別是秦皇島在水一方項(xiàng)目、哈爾濱辰能溪樹庭院項(xiàng)目、河北省建科院項(xiàng)目、朗詩布魯克被動(dòng)房項(xiàng)目。此外，還有18個(gè)被動(dòng)房項(xiàng)目正在建設(shè)中，分布于全國(guó)各個(gè)氣候帶。2015年5月1日正式實(shí)施的河北省《被動(dòng)式低能耗居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》也成為我國(guó)第一個(gè)有關(guān)被動(dòng)房的標(biāo)準(zhǔn)。

5德國(guó)方面得到的啟示

德國(guó)在建筑節(jié)能方面積累了很多成熟的經(jīng)驗(yàn)，從上述德國(guó)低能耗住宅和被動(dòng)屋住宅來看，以下幾點(diǎn)值得注意：

5.1建筑本身的保溫效果

德國(guó)低碳住宅的發(fā)展過程中，外墻、窗戶、屋頂、地下室等外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能不斷優(yōu)化，在減小熱橋方面，陽臺(tái)等薄弱部位幾乎都與主體結(jié)構(gòu)脫離，保證熱橋最小化。上述兩點(diǎn)，主要依靠材料的進(jìn)步和設(shè)計(jì)的構(gòu)思來實(shí)現(xiàn)。

5.2 建筑設(shè)備的能耗

建筑設(shè)備，尤其是通風(fēng)系統(tǒng)在降低能耗方面正起到越來越重要的作用。在結(jié)構(gòu)低能耗住宅中，通風(fēng)系統(tǒng)的作用主要是保證室內(nèi)空氣交換，對(duì)于空氣余熱尚沒有再利用措施。在“被動(dòng)房”住宅的通風(fēng)系統(tǒng)中，包括了熱回收功能，并與采暖系統(tǒng)結(jié)合進(jìn)一步減少空氣交換帶來的熱量損失。

5.3可再生能源利用

德國(guó)的住宅一方面盡可能降低能耗，另一方面通過利用可再生能源減少常規(guī)能源消耗，降低對(duì)環(huán)境的破壞，同時(shí)通過光伏電池、風(fēng)力發(fā)電等措施實(shí)現(xiàn)建筑創(chuàng)能。

5.4提高工業(yè)化水平，增強(qiáng)經(jīng)濟(jì)適應(yīng)性

德國(guó)在發(fā)展低能耗住宅的過程中，多數(shù)還采用非標(biāo)化的生產(chǎn)模式，經(jīng)濟(jì)性不高，在推廣“被動(dòng)房”住宅階段，就開始嘗試將一些標(biāo)準(zhǔn)化的構(gòu)件引入設(shè)計(jì)，如今已經(jīng)提出了“預(yù)制能源盒”的概念，大大提高了建筑工業(yè)化的程度。同時(shí)，在設(shè)計(jì)中建筑師也巧妙構(gòu)思，使之既滿足產(chǎn)業(yè)化的要求，又可以根據(jù)使用者的需求靈活布置平面和剖面，甚至可以根據(jù)設(shè)計(jì)者的要求選擇建筑立面。這樣既滿足工業(yè)化生產(chǎn)的需求，又兼顧到住宅的個(gè)性化，提高了經(jīng)濟(jì)性。

6總結(jié)

當(dāng)人們不再為居住發(fā)愁的時(shí)候，人們對(duì)居住環(huán)境的要求也越來越高，所以當(dāng)務(wù)之急就成為如何建節(jié)能住房、環(huán)保住房。我們可以借鑒德國(guó)建筑采用節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材、節(jié)能環(huán)保的相關(guān)產(chǎn)品和技術(shù)，帶動(dòng)我們的住宅品質(zhì)和性能提升，推進(jìn)住房建設(shè)和消費(fèi)模式轉(zhuǎn)型。被動(dòng)式房屋不僅非常節(jié)能，而且具有非常高的居住舒適度，逐漸受到房地產(chǎn)企業(yè)和建筑開發(fā)商的關(guān)注，同時(shí)也吸引了來自政府的目光。此外，它在有效減少對(duì)地球大氣層的CO2 排放量，從而在改善城市氣候、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域起了積極的作用，這恰恰是目前中國(guó)城鎮(zhèn)化發(fā)展中面臨的一個(gè)熟悉而又嚴(yán)峻的課題?？梢灶A(yù)見，作為一種更高水平的節(jié)能建筑，被動(dòng)房在我國(guó)將得到進(jìn)一步的推廣和發(fā)展。

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