大連地區(qū)"被動房"應用學習淺談

劉培藝+張莉

摘 要：文章以被動房的了解和學習為背景，通過被動房設計指標計算的學習和應用，粗淺分析了被動房在大連的可行性。希望通過文章的分析，能夠對相關工作提供參考。

關鍵詞：大連；被動房；學習

中圖分類號：TU2 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）30-0158-02

1 概述

被動式房屋概念在德國已經有20年的歷史了。世界第一幢被動式標準的建筑是位于德國中南部城市達姆施塔特市Kranichstein城區(qū)的一幢普通的三層高居住建筑，1991年經過節(jié)能改造以后投入使用，年終端耗能降低了約78%。

被動房主要依據(jù)為熱平衡概念，通過優(yōu)化的節(jié)能設計與節(jié)點處理、精細化的現(xiàn)場施工和優(yōu)良的建筑材料而非尖端技術實現(xiàn)，性價比較高且極利于可持續(xù)發(fā)展。由于中國主要為冬暖夏熱，冬冷夏熱地區(qū)，所以在中國發(fā)展被動房的益處不可估量。

大連市位于北半球的暖溫帶地區(qū)，具有海洋性特點的暖溫帶大陸性季風氣候，是東北地區(qū)最溫暖的地方，年平均氣溫10.5℃，極端氣溫最高37.8℃，最低-19.13℃。[1]作為比較寒冷的大連地區(qū)在采暖方面有極大的需求，因此被動房在中國及至大連都普遍具有研究意義。

2 被動房項目意義

近年以來，中國經濟發(fā)展的速度令世界震驚。伴隨著經濟的快速發(fā)展，各種生態(tài)問題顯現(xiàn)。據(jù)資料報道，每年單位建筑面積能耗量為發(fā)達國家的2～3倍，我國建筑耗能的效率僅為發(fā)達國家的35%左右，用于建筑的能耗占全國總能耗40%以上[2]。其次，我國各大城市出現(xiàn)霧霾爆發(fā)之勢，大連近年來漸漸出現(xiàn)污染天氣，水污染，大氣污染，霧霾等。據(jù)了解，大連每個采暖期約消耗煤炭260萬噸，約占煤炭消耗總量的22%[3]。而被動房的能耗是現(xiàn)有50%節(jié)能標準建筑的1/6，是65%節(jié)能標準建筑的1/4。也就意味著，被動房對于急需改污染及資源短缺現(xiàn)狀的我國是有益無害的。

3 被動房的學習

3.1 被動房的設計

被動房建設要求是一體化設計。一體化設計要求暖通和建筑物理專業(yè)設計人員，像結構工程師一樣早期參與新建建筑的設計。

被動式房屋保溫設計中，外墻外保溫系統(tǒng)需要“建筑監(jiān)管部門的一般許可”，該許可涉及材料性能（導熱系數(shù)、防火性能和隔聲性能）、保溫層厚度和保溫層在砌筑墻體上的固定方式。首選是單層保溫。盡力避免采用穿過整個保溫層的簡單的鋼支架和錨固件。窗戶安裝方式要盡可能減少熱橋效應。出于對建筑物熱舒適性和能量平衡的考慮，窗戶安裝完以后整窗的傳熱系數(shù)要求小于0.85W/（m2·K）。對門在保溫和氣密性方面提出和窗戶一樣的要求，且門扇必須經過氣候試驗。安裝狀態(tài)樓宇門的傳熱系數(shù)UD，安裝狀態(tài)必須≤0.80W/（m2·K）。四邊有密封條，側面和上面有兩道密封，門檻處至少有一道密封。門檻處的安裝熱橋是關鍵，在設計工況下最低溫度幾乎都低于6℃。門須設耐踩踏、形狀穩(wěn)定的門檻擋口，高度H≤15mm。

對于被動房氣密性構造設計，需要選擇合適的材料。墻內側的抹灰層、薄膜等是適合用于常規(guī)建筑構件的氣密性材料。在一般氣密性節(jié)點上可用氣密性丙基酸膠帶等進行密封，而一些費用經氣密性節(jié)點則可以用包裝膠帶、縐布帶等。被動房需進行無熱橋結構，事實表明，認真構造細部節(jié)點，則按照外部尺寸計算的常規(guī)熱損失已經包含了全部熱橋損失。

3.2 被動房的施工

在保溫層施工時，應注意保溫層的連續(xù)性，注意良好粘貼。施工期間注意對保溫材料的防護，注意外圍護結構的防風性能。在窗戶施工時，抹灰前檢查氣密性節(jié)點，安裝時保證門窗密封條能夠氣密閉合，檢查窗框的尺寸和材料，必要時采用負壓紅外成像檢查缺陷。無熱橋結構施工時，檢查窗戶節(jié)點是否與設計一致，樓板與外墻連接處必須有足夠的保溫覆蓋，注意檢查墻腳與底板的熱橋效應。驗收時采用紅外成像法可幫助發(fā)現(xiàn)薄弱環(huán)節(jié)。室內負壓熱成像可以在氣密性測試時一起使用。被動房新風系統(tǒng)施工時，檢查新風主機，注意新風管道連接和主機安裝時的噪聲隔離，防止固體傳聲。新風吸風口盡可能高于地面3m，選擇空氣清新的合適的位置。檢查新風管網，檢查外圍護結構內冷管道的防滲保溫即防結露保溫。送風閥門可以裝在樓板下方約15cm高度，盡量裝在門的上方；檢查地埋管的密封性和落差等；檢查是否易于檢修和清潔。

為了保證氣密性，施工工序設計非常重要。在做地坪前做好墻體抹灰；在蓋住氣密層前做風門壓力測試。在壓力測試過程中應同時檢查、定位和修補發(fā)現(xiàn)的泄漏點；參與各工種在壓力測試時均應到場，以便能夠及時修補缺陷；做完壓力測試后還可能在氣密層內打孔時造成泄漏。

氣密性測試主要內容為：在建筑物內外壓差為50Pa下，測試建筑物的換氣次數(shù)和查找建筑圍護結構熱工缺陷。測試采用DG-700型外窗氣密性檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)是目前最常用的氣密性測試系統(tǒng)之一，主要用于測試建筑圍護結構的氣密性水平，并可用于對建筑整體性能進行評估。系統(tǒng)根據(jù)EN13829設計，測試過程滿足標準相應要求。整個系統(tǒng)由密封加壓系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及數(shù)據(jù)后處理三部分組成。實驗開始前，封閉建筑物內所有與外界連通的門窗、管道，同時關閉通風設備；測量建筑物樓板面積、體積等參數(shù)；記錄建筑物內外溫度和濕度；根據(jù)現(xiàn)場實際情況確定檢測方法，兩套DG-700 檢測系統(tǒng)，通過主機與電腦進行連接。測試期間檢查各個房間的封堵情況，及時發(fā)現(xiàn)建筑滲漏點，對滲漏點再次封堵。封堵完善之后重測，一直到符合要求為止。

3.3 被動房的能耗計算

外圍護結構熱傳遞計算公式：QT[kWh/a]=A·U·ft·Gt=外圍護面積[m2]×外圍護結構傳熱系數(shù)[W/m2·K]×溫度校正系數(shù)×當?shù)貧夂蛱卣飨禂?shù)[kKh/a]；當建筑外表面處于采暖區(qū)與非采暖區(qū)，例如閣樓與樓層之間的樓板，地下室與樓層之間的樓板等，ft=0.6，未特別標明的時候ft=1。endprint

窗戶Uw值（U-value of window）計算公式：Uw[W/m2·K]=（Ug·Ag+Uf·Af+Ψspacer·Ispacer）/（Ag+Af）<0.80W/m2·K，Ag+Af=Aw；窗戶Uw安裝值計算公式：Uw安裝=（Ug·Aglass+Uf·Aframe+Ψspacer·Lglass+Ψinstalled·Linstalled）/Awindow；Ψ為線性熱橋[W/m·k]，其數(shù)值不僅和材質有關系，也和裝框的設計和安裝有關系。通過窗戶的能量損失負荷PT[kWh/a]=UW×AW×ΔT。

通風換氣熱損失計算公式：QL[kWh/a]=V·nL·cp·Gt=加熱空間體積[m3]×有效空氣交換率[h-1]×空氣比熱容[0.33Wh/m3·K]×當?shù)貧夂蛱卣飨禂?shù)[kKh/a]

能量的獲得：（1）太陽能獲得計算公式：Qs=r·g·Aw·G=折減系數(shù)×透射率×窗戶面積×總輻射；陰影處r=0.75；玻璃占窗戶的比例r=0.6-0.9（平均0.75）；太陽光非垂直照射r=0.85；玻璃表面不清潔r=0.95；（2）內部熱能獲得計算公式：QI=tHeat·qi·ATFA=供暖期時間長度×具體室內得熱×實際居住面積。

3.4 被動房的經濟計算

被動房的經濟計算通常使用年金理論，即每年支出的費用≤每年節(jié)約的費用。

經濟性計算公式：ΔI·ai，n+Z≤p·ΔE即一次性投資金額[￥]×年分期付款系統(tǒng)[1/a]+額外增加的年投資金額[￥/a]≤貸款期間平均能源價格[￥/kWh]×年節(jié)約能源[kWh/a]。實際利率r[%]=（1+Z）/（1+j）-1=（1+銀行正常利率[%]）/（1+通貨膨脹[%]）-1；年分期付款系數(shù)a[1/a]=i/[1-（1+i）-n]，i[%]：年分期付款利率=r。

例：某約500m2的別墅的外墻通過被動式房屋墻體的改造，在采暖期可節(jié)約采暖年耗42000kWh/a。評估周期為20年，貸款期內的平均油價為12ct/kWh，年分期付款利率為4%。其經濟性為：年分期付款系數(shù)a=4%/[1-（1+4%）-20]=7.36%，一次性投資額ΔI≤p·ΔE/ai，n=（42000×12/100）/7.36%=68478.26元。

4 結束語

本文以在大連實施被動房為起始，學習了被動房的理念，被動房的設計，被動房的施工，被動房的能耗計算公式，被動房的經濟計算公式。

被動房建設要求是一體化設計，力求無限接近“無熱橋構造”。施工時需注意各節(jié)點密封以及連續(xù)性，注意新風系統(tǒng)的噪聲和溫度問題。被動房的核心理念就是維持熱平衡，沒有很多復雜不可控，所以被動房的塑造性強，若被大力推廣開發(fā)，可能會受到更多人的認可，引領中國建筑市場走向更高的新平臺。

參考文獻：

[1]百度百科.大連[DB/OL].https：//baike.baidu.com/item/%E5%A4%A7%E8%BF%9E/152852？fr=aladdin#3_3，2017.

[2]張 曄.論建筑行業(yè)對全球主要環(huán)境問題的貢獻[J].山西建筑，2010：347-348.

[3]達公.行業(yè)動態(tài)[J].中國建設信息供熱制冷，2008，10.endprint