淺談被動式超低能耗建筑與傳統(tǒng)建筑的區(qū)別

孫偉

摘 要 隨著經(jīng)濟的飛速發(fā)展，資源與能源消耗量的不斷上升，資源稀缺日漸成為制約經(jīng)濟發(fā)展的短板，面對能源短缺的嚴峻形勢，被動式建筑在中國如雨后春筍般飛速增長，本文就被動式超低能耗建筑與傳統(tǒng)建筑的區(qū)別，進行探討。

關鍵詞 被動式;超低能耗;傳統(tǒng)建筑

隨著經(jīng)濟的飛速發(fā)展，資源與能源消耗量的不斷上升，資源稀缺日漸成為制約經(jīng)濟發(fā)展的短板，目前全球面對能源短缺的嚴峻形勢，聯(lián)合國氣候變化大會在丹麥首都哥本哈根開幕之前，中國政府發(fā)布聲明，到2020年我國單位國內生產(chǎn)總值二氧化碳排放量比2005年降低40%～45%。建筑能耗約占社會總能耗的三分之一，且其能耗總量逐年上升，在全社會總能中所占比例已從20世紀70年代末的10%，上升至近年的30%，而建筑物能耗的大部分被采暖和空調所消耗。

1被動式超低能耗建筑的概念

目前全社會面臨環(huán)境污染，資源枯竭，溫室效應，人們開始向往低碳節(jié)能的生活，我國目前97%以上的房屋都屬于高耗能建筑，被動式超低能耗建筑是指適應氣候特征和自然條件，采用更高保溫隔熱性能和建筑氣密性的圍護結構，運用高效新風熱回收技術，室內環(huán)境參數(shù)和能耗指標滿足標準要求，供暖和制冷所需要的能耗較低，節(jié)能效率達90%以上，同時也是高度舒適安全的性建筑。超低能耗建筑室內溫度保持恒溫20℃～26℃，而且溫度分布均衡，恒濕40%～60%，即使夏季，也不會有桑拿天的悶熱感，恒氧CO2濃度<1000ppm，為人類提供了一種恒溫恒濕恒氧的舒適健康的生活環(huán)境。1991年奧地利菲斯特博士建造了世界上第一棟被動房，正是由于被動式超低能耗建筑具有的節(jié)能、舒適雙重優(yōu)越性備受人們的喜愛，越來越受到社會的廣泛關注，在各地迅速發(fā)展。

被動式超低能耗建筑的設計建造基于“被動有限、主動優(yōu)化”在整個建筑的規(guī)劃設計全過程中，都貫穿了降低能耗的目標。被動式超低能耗建筑在設計上主要采用的一體化和性能優(yōu)化的設計原則，以不同的氣候和地理環(huán)境作為基礎，不用的氣候、自然資源、居住環(huán)境等采用不同的設計方案，實現(xiàn)建筑耗能低，可靠性得到提高。被動式超低能耗建筑推廣對于緩解能源緊張，減少二氧化碳排放，減少大氣污染意義尤其重大，為人類創(chuàng)造一個空氣清新，天藍水清，氣候適宜的居住環(huán)境[1]。

2被動房超低能耗建筑與傳統(tǒng)建筑相比之下具有的特點

傳統(tǒng)的建筑物，由于冬天需要主動供暖（主要為煤和石油等傳統(tǒng)燃料），夏天需要主動制冷（主要是傳統(tǒng)的煤火石油等能源），因而是傳統(tǒng)意義上的主動方。被動式超低能耗建筑和傳統(tǒng)的建筑物之比，具有明顯的優(yōu)勢，其高效地熱回收裝置的新風系統(tǒng)不僅能提供足夠新鮮的空氣，還能回收大部分熱量，降低公關制冷的能耗需求，大大降低能耗，而良好的圍護結構保溫。無冷熱橋設計和被動式門窗外遮陽系統(tǒng)讓建筑內墻表現(xiàn)溫度穩(wěn)定的均衡，良好的氣密性和隔聲效果，與高品質材料構建與施工裝修，讓建筑物的質量更好，延遲建筑物的使用年限。

（1）被動式超低能耗建筑良好的建筑隔熱性能，采用高效保溫系統(tǒng)和無熱橋設計。保溫層連續(xù)不中斷的包裹整個采暖空間，相當于給房子穿了一層棉襖，保溫又隔熱。外圍護結構傳熱系數(shù)K≤0.15W/（㎡K），約為我國現(xiàn)行節(jié)能75%建筑傳熱系數(shù)的1/3，保溫性能更優(yōu)越。并在保溫系統(tǒng)中設置防火隔離帶，能夠有效保障安全，外墻保溫板普遍采用兩層粘貼+錨固的方式，兩層保溫板之間錯縫粘接，避免了保溫層相鄰縫隙間產(chǎn)生熱量損失，錨栓選用有阻斷熱傳遞的斷熱橋錨栓，最大程度降低建筑物供暖供冷的需求。建筑物的冷熱橋指建筑外圍護結構中的傳熱能力強、熱流較密集的部位，熱量由此直接穿過墻體散發(fā)，造成大量的熱量損失，還會使室內容易結露、沾灰、逐漸變黑，從而滋生細菌發(fā)霉。傳統(tǒng)建筑物普遍采用冷熱橋設計，室內熱量很容易通過冷熱橋散發(fā)到室外，超低能耗建筑經(jīng)過無熱橋設計，表面溫度均勻，沒有明顯的熱量損失，如與外墻連接的金屬結構件與墻體相連的金屬構件用隔熱墊阻斷熱傳遞;女兒墻和懸挑構件用連續(xù)的保溫防止熱橋效應，溫度分布均衡，即使寒冷的冬日，外窗內表面溫度可以達到18度左右，真正做到零熱橋。

（2）被動式超低能耗建筑具有極佳的氣密性。被動房具有連續(xù)并包圍整個采暖空間的氣密層，如同給建筑物穿了一件沖鋒衣，抗風保暖，減少室內能量流失，避免發(fā)霉、結露，同時避免室外噪音，避免室內污染。門窗洞口、穿墻預埋件等位置采用特殊的密閉材料和配件來確保氣密層的完整性。

（3）被動式超低能耗建筑采用性能更好的被動式門窗與外遮陽。建筑物中門窗面積占整個建筑面積的1/5，但是通過門窗損失的熱量卻占整個建筑物熱量損失的1/2，被動式超低能耗建筑采用三層Low-E中空玻璃的高效節(jié)能門窗，其整窗的傳熱系數(shù)K≤0.8W/（㎡K），門窗采用外掛式安裝并用保溫層覆蓋窗框可以減少熱橋效應，避免能量流失，同時窗框內外采用防水隔氣模和防水透氣膜進行氣密性處理，防水、防風、防噪音。外窗臺設置耐久性良好的金屬窗臺板，以免雨水侵蝕造成保溫層的破壞。室內充分利用外窗的自然采光滿足照明的要求，從而將照明用電降低到最低，被動式超低能耗建筑設計時還需要確定正確的朝向，冬天還可以利用窗玻璃得熱提高室內溫度，夏季則應通過遮陽設施阻擋室外的陽光的照射，外遮陽可以降低建筑物表面90%以上的太陽直接輻射得熱，保證冬季的采暖和夏季的遮陽效果，與傳統(tǒng)建筑相比總體上可以節(jié)約空調用能25%以上[2]。

（4）被動式超低能耗建筑普遍采用高效帶熱回收的新風系統(tǒng)系統(tǒng)（HRV），為室內提供新鮮空氣的同時不損失室內的熱量。通過新風系統(tǒng)，有組織的通風，可以過濾掉空氣中的灰塵，是室內干凈舒適，新風系統(tǒng)采用智能檢測及控制系統(tǒng)，新風系統(tǒng)極大的排除了二氧化碳、異味、霧霾等對室內環(huán)境的污染，保證了極高的室內空氣質量，同時保證了室內環(huán)境處于恒氧、恒濕、恒溫、恒凈的舒適水平。普遍采用G4初級和H11高效組合過濾持續(xù)對新風進行凈化，PM2.5的一次通過凈化效果達到99.7%。高效地熱交換器采用全熱交叉逆流式高效回收排風中熱量和水蒸氣，熱回收效率>75%。

（5）被動式超低能耗建筑室外設置雨水回收系統(tǒng)，室內采用同層排水系統(tǒng)。室外通過收集、利用建筑物屋頂及地表的降雨徑流達到綜合利用雨水資源和節(jié)約用水的目的。傳統(tǒng)建筑物一般采用隔層排水，同層排水方案徹底擺脫了相鄰樓層間的束縛，產(chǎn)權明晰，無噪音干擾，無滲漏隱患，更加衛(wèi)生。

（6）被動式超低能耗建筑利用一切可再生能源來降低化石能源的消耗，充分利用可再生能源，以更少的能源消耗提供舒適室內環(huán)境，例如風能，地源熱泵，太陽能光電系統(tǒng)，太陽能熱水系統(tǒng)。光伏發(fā)電站每產(chǎn)生一度電，就相當于節(jié)約標準煤0.4kg，減排二氧化碳1.11kg，具有明顯的節(jié)能減排的效果。每臺太陽能熱水器每年可節(jié)約標準煤0.17噸，節(jié)約電費780元，減少二氧化碳排放0.47噸。

（7）被動式超低能耗建筑運行采用能耗監(jiān)測和控制技術，能耗監(jiān)測系統(tǒng)對建成后的被動式超低能耗建筑的運行所消耗的能耗、使用者的舒適性，室內外溫濕度的變化規(guī)律、地源熱泵系統(tǒng)參數(shù)、太陽能光伏等可再生能源參數(shù)進行監(jiān)測，并將監(jiān)測數(shù)據(jù)實時傳遞、記錄并進行分析，并進行迅速響應控制，以實現(xiàn)建筑供能系統(tǒng)能效優(yōu)化，真正實現(xiàn)建筑物更低能耗，減少二氧化碳排放。

（8）被動房具有良好的經(jīng)濟性。被動式超低能耗建筑的成本與傳統(tǒng)建筑物相比，除去傳統(tǒng)建筑一樣的部分外，由于自身特點會增加一部分初期投資，減少一部分設備投資。被動式超低能耗建筑近似于密封狀態(tài)，空氣熱回收技術，隔熱材料門窗帶來成本的增加，減少的成本在于供暖設施的減少和后期運營成本的降低。

3被動房超低能耗建筑發(fā)展趨勢

面對溫室效應和應對大氣污染問題，節(jié)能減排對于保護環(huán)境具有重要意義，多數(shù)國家都在積極開展各方面的有助于節(jié)能減排的工程技術，其中通過建筑節(jié)能是重要的技術措施，被動式超低能耗建筑是實現(xiàn)節(jié)能減排的重要技術手段之一，目前各地政府出臺相關的鼓勵政策，鼓勵被動式超低能耗建筑的發(fā)展。綠色建筑的發(fā)展和我國能源結構的重大調整，決定了我國走沖動能耗建筑的道路是必由之路，天津地處寒冷地區(qū)和夏熱冬冷地區(qū)，龐大的人口數(shù)量和能源量的消耗，更為降低建筑能耗提供了廣闊的空間，同時超低能耗建筑驅動了建筑行業(yè)在保溫材料、門窗制造、新風空調設備，建筑建造工藝的產(chǎn)業(yè)升級，同時，存量巨大的機油建筑，長期以來高能耗運行，成為社會的痛點，而節(jié)能減排是我國的長期戰(zhàn)略，也必然對于建筑存量市場提出超低能耗建筑改造的需求，市場廣闊[3]。

被動式超低能耗建筑是國際上公認的最節(jié)能的建筑，兼顧了舒適健康節(jié)能的特性，正在成為建筑節(jié)能的發(fā)展趨勢，是人類應對氣候變化，節(jié)約能源，更好的保護環(huán)境，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略重要支撐，實現(xiàn)人與住房和諧發(fā)展。

參考文獻

[1] 崔正旭.北方嚴寒地區(qū)超低能耗建筑應用技術策略研究[J].低碳世界，2017，（19）：191-192.

[2] 李爽.被動式節(jié)能住宅技術分析研究及案例[D].天津：天津大學，2013.

[3] 徐偉.中國被動式超低能耗建筑技術體系研究[J].建設科技，2015，

302（23）：17-18.