被動(dòng)房（住宅）之通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

肖孝徠 孟桃 李申昀 王力申

摘 ?要：該文介紹了被動(dòng)房的設(shè)計(jì)理念、高效的新風(fēng)熱回收系統(tǒng)及設(shè)計(jì)、衛(wèi)生間和廚房的通風(fēng)設(shè)計(jì)、結(jié)合工程案例介紹了被動(dòng)房新風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路及設(shè)計(jì)原則，為其他被動(dòng)房建筑的新風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供參考及借鑒作用。

關(guān)鍵詞：被動(dòng)房;新風(fēng)熱回收系統(tǒng);節(jié)能;氣流組織

中圖分類號(hào)：TU83 ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

1 被動(dòng)房設(shè)計(jì)理念

1.1 被動(dòng)房概念

被動(dòng)房是在高效利用能源的同時(shí)為住戶提供經(jīng)濟(jì)且滿足舒適性標(biāo)準(zhǔn)的生態(tài)建筑，是眾多節(jié)能建筑的一個(gè)分支，是滿足ISO7730熱舒適標(biāo)準(zhǔn)的建筑。它通過新鮮空氣提供室內(nèi)供暖、供冷需求，且無附加的空氣再利用。

“被動(dòng)”不是完全沒有能耗，而是一種智能設(shè)計(jì)，即將自然通風(fēng)、采光、太陽能和室內(nèi)非供暖熱源等各種被動(dòng)節(jié)能手段與建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)、高效節(jié)能技術(shù)相結(jié)合來達(dá)到節(jié)能的目的。

1.2 被動(dòng)房5個(gè)要素

被動(dòng)房有5個(gè)素。1）良好的外保溫系統(tǒng)。2）節(jié)能的透明維護(hù)結(jié)構(gòu)。3）無熱橋設(shè)計(jì)。4）良好的氣密性。5）高效的新風(fēng)熱回收系統(tǒng)。以上5個(gè)要素須協(xié)調(diào)處理，缺一不可。

1.3 基本目標(biāo)

被動(dòng)房應(yīng)滿足如下認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的指標(biāo)。1）供暖、供冷負(fù)荷低于10 W/m2，或供暖、供冷年耗能不超過15 kWh/m2。2）總能耗控制在120 kWh/m2以內(nèi)。3）n50≤0.6 次/h。

同時(shí)，被動(dòng)房還應(yīng)滿足下述舒適性指標(biāo)。1）超溫概率≤10%。2）室內(nèi)空氣CO2含量≤1000ppm。3）室內(nèi)溫度維持在20 ℃～26 ℃，相對(duì)濕度40%～60%。4）室內(nèi)圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面溫差不得超過3 ℃，門窗室內(nèi)一側(cè)無結(jié)露現(xiàn)象。

2 新風(fēng)熱回收系統(tǒng)

新風(fēng)熱回收系統(tǒng)通常同時(shí)具備通風(fēng)與供暖功能，其核心組成部分是具備熱回收功能的送回風(fēng)系統(tǒng)。新風(fēng)熱回收系統(tǒng)通過熱回收裝置使新排風(fēng)進(jìn)行熱交換，回收排風(fēng)中的能量。熱回收效率是評(píng)價(jià)熱回收裝置換熱性能的主要指標(biāo)，其溫度交換效率ηt和焓交換效率ηh應(yīng)在沒有預(yù)熱的條件下測(cè)試，其計(jì)算公式如下。

式中，t1/h1—室外空氣溫度（℃）/焓（kJ/kg）。

t2/h2—新風(fēng)出口溫度（℃）/焓/（kJ/kg）。

t3/h3—室內(nèi)空氣溫度（℃）/焓（kJ/kg）。

顯熱回收裝置的溫度交換效率≥75%;全熱熱回收裝置的焓交換效率≥70%。

2.1 被動(dòng)房通風(fēng)原理

良好的氣流組織，能使工作區(qū)形成均勻而穩(wěn)定的溫度、濕度、氣流速度和潔凈度場(chǎng)，以滿足人體舒適和節(jié)能的要求。室內(nèi)新風(fēng)氣流應(yīng)從臥室、客廳和工作室等主要活動(dòng)區(qū)（送風(fēng)區(qū)）流向衛(wèi)生間、浴室和廚房等功能區(qū)（排風(fēng)區(qū)）。過道、餐廳、樓梯間等可作為過流區(qū)，通過空氣流動(dòng)間接得到送風(fēng)和排風(fēng)。室內(nèi)氣流示意圖如圖1所示。

2.2 新風(fēng)系統(tǒng)主要功能

對(duì)氣密性良好的密閉室內(nèi)空間來說，新風(fēng)系統(tǒng)顯得尤為重要。高效帶熱回收的新風(fēng)系統(tǒng)，其主要功能為：消除PM2.5、制冷/加熱、加濕/除濕、防止污染物的堆積等。高效帶熱回收的新風(fēng)系統(tǒng)，降低了通風(fēng)系統(tǒng)熱損失，提高了新風(fēng)溫度，增加了室內(nèi)的舒適度。

3 新風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 新風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求

新風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)有6點(diǎn)要求。1）單位風(fēng)量耗功率應(yīng)≤0.45 W/（m3/h）。2）室內(nèi)主風(fēng)管風(fēng)速宜≤3 m/s;支管風(fēng)速不宜大于2 m/s。3）送風(fēng)口風(fēng)速應(yīng)根據(jù)送風(fēng)方式及類型、安裝高度、室內(nèi)允許風(fēng)速和噪聲等確定，不宜大于3 m/s。 4）排風(fēng)口不應(yīng)設(shè)在送風(fēng)射流區(qū)和人員長期停留的地點(diǎn)，不應(yīng)與送風(fēng)口相對(duì)布置，排風(fēng)口的吸風(fēng)風(fēng)速不應(yīng)大于3 m/s。5）室內(nèi)空氣流速不宜大于0.15 m/s。6）室內(nèi)送風(fēng)口應(yīng)帶有調(diào)節(jié)風(fēng)量的功能。

3.2 新風(fēng)量計(jì)算

在計(jì)算新風(fēng)量時(shí)，應(yīng)分別計(jì)算。1）人員所需新風(fēng)量。2）排風(fēng)量。3）滿足最小換氣次數(shù)的送風(fēng)量。①根據(jù)總?cè)藬?shù)和人均新風(fēng)量標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算人員所需新風(fēng)量，每人所需的最小新風(fēng)量按照30 m3/h。②一般排風(fēng)區(qū)包括衛(wèi)生間、廚房、餐廳、儲(chǔ)藏室等，根據(jù)不同排風(fēng)區(qū)的排風(fēng)量求和得總排風(fēng)量。排風(fēng)量應(yīng)為新風(fēng)量的90%～100%，以確保整個(gè)空調(diào)區(qū)域不出現(xiàn)負(fù)壓。③PHI認(rèn)證要求換氣次數(shù)≥0.3 h-1?！睹裼媒ㄖ┡L(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50736—2012規(guī)定了居住建筑設(shè)計(jì)最小換氣次數(shù)，根據(jù)換氣次數(shù)和房間體積，即可得到房間送風(fēng)量。

根據(jù)以上計(jì)算風(fēng)量，結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際情況，確定最終的新風(fēng)量。

3.3 衛(wèi)生間通風(fēng)

衛(wèi)生間排風(fēng)如果直接排至室外，則造成極大的能源浪費(fèi)，這與被動(dòng)房的節(jié)能原則相悖。因此將新風(fēng)熱交換機(jī)組的回風(fēng)口設(shè)置在衛(wèi)生間，經(jīng)能量回收后排至室外，滿足衛(wèi)生間通風(fēng)需求。

3.4 廚房通風(fēng)

中餐廚房排油煙量大，其排風(fēng)和補(bǔ)風(fēng)應(yīng)為獨(dú)立控制系統(tǒng)。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循以下原則，盡可能地降低廚房通風(fēng)造成的冷熱負(fù)荷，同時(shí)滿足改善廚房室內(nèi)環(huán)境的要求。1）排油煙機(jī)的排氣管接至排氣道，排氣道采用有防回流功能的定型產(chǎn)品。2）補(bǔ)風(fēng)應(yīng)從室外直接引入，入口處應(yīng)設(shè)置保溫密閉型電動(dòng)風(fēng)閥。3）補(bǔ)風(fēng)口盡可能設(shè)置在灶臺(tái)附近，縮短補(bǔ)風(fēng)距離。4）廚房內(nèi)可設(shè)一個(gè)新風(fēng)熱交換機(jī)組的排風(fēng)口，但需避免廚房油煙對(duì)熱交換器的污染。

3.5 過流口的設(shè)置

過流口作為空氣流通的必經(jīng)之路，在新風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)不可忽視，通常有4種形式的過流口。1）內(nèi)門與地面間預(yù)留的縫隙。2）隔墻設(shè)置通風(fēng)短管。3）門上開通風(fēng)百葉或者門框和墻體之間縫隙。4）平衡式通風(fēng)口（內(nèi)設(shè)消聲材料）。結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)置。

4 工程案例

該案例為已通過PHI認(rèn)證的被動(dòng)房住宅項(xiàng)目，每戶設(shè)一臺(tái)新風(fēng)熱回收一體機(jī)來滿足供冷供熱需求。一體機(jī)顯熱熱回收效率≥75%，有制冷和供暖需求時(shí)開啟，其余時(shí)間盡量依靠自然通風(fēng)方式供給新風(fēng)。一體機(jī)具有防霜凍功能、內(nèi)置G4+H11高效過濾器，PM2.5去除效率≥90%以上。

新風(fēng)熱回收一體機(jī)可通過室內(nèi)檢測(cè)的各種參數(shù)（CO2濃度、溫度、濕度、PM2.5和TVOC等），選擇內(nèi)循環(huán)模式（節(jié)能模式）、全新風(fēng)模式（免費(fèi)供冷/供熱模式）或者新風(fēng)熱回收模式。圖2為一個(gè)典型戶型的新風(fēng)系統(tǒng)平面布置。

閥門聯(lián)動(dòng)有4點(diǎn)要求。1）電動(dòng)閥1和電動(dòng)閥2為保溫密閉電動(dòng)閥，與新風(fēng)熱回收一體機(jī)連鎖啟閉;2）電動(dòng)閥3在內(nèi)循環(huán)及停機(jī)時(shí)均關(guān)閉;3）電動(dòng)閥4在排油煙風(fēng)機(jī)開時(shí)關(guān)閉，排油煙風(fēng)機(jī)關(guān)時(shí)開啟;4）電動(dòng)閥5與排油煙機(jī)連鎖啟閉。

5 結(jié)語

被動(dòng)房具有高節(jié)能性、高舒適性和高質(zhì)量等優(yōu)勢(shì)，高效帶熱回收的新風(fēng)系統(tǒng)是達(dá)到此目的的關(guān)鍵所在。

進(jìn)行氣流組織設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)結(jié)合家具布置、室內(nèi)裝修、房間幾何形狀、送排風(fēng)口位置及形式等各種因素，使室內(nèi)人員活動(dòng)區(qū)域空氣的溫濕度、潔凈度和流速能更好地滿足人體舒適性要求。

新風(fēng)熱回收一體機(jī)根據(jù)環(huán)境（CO2濃度、溫度、濕度、PM2.5和TVOC等）設(shè)置情況進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測(cè)和運(yùn)行，在實(shí)現(xiàn)室內(nèi)環(huán)境的同時(shí)，建筑能耗也控制在制冷、供暖、通風(fēng)總能耗范圍之內(nèi)。

參考文獻(xiàn)

[1]張小玲.被動(dòng)式房屋：理想的高舒適度超低能耗建筑[J].建設(shè)科技，2012，11（10）：67-70.