鐵路公共建筑應(yīng)用被動式建筑技術(shù)的研究與探討

裴洪梅

摘 要：近年來，我國的交通行業(yè)有了很大進展，鐵路工程建設(shè)越來越多。本文針對鐵路公共建筑普遍存在的技術(shù)、經(jīng)濟、安全問題，通過運用包括新型保溫系統(tǒng)、高效新風(fēng)熱回收系統(tǒng)、電熱膜供暖系統(tǒng)、光伏發(fā)電和儲能系統(tǒng)在內(nèi)的被動式超低能耗綜合技術(shù)體系，來大幅度降低圍護結(jié)構(gòu)、供暖空調(diào)系統(tǒng)和電照系統(tǒng)的能源消耗，切實提升建筑的功能性、安全性、耐久性和全壽命經(jīng)濟性，實現(xiàn)被動式超低能耗建筑的建設(shè)、運用目標(biāo)，結(jié)合裝配式體系、構(gòu)造，打造綠色建筑。

關(guān)鍵詞：寒冷地區(qū);公共建筑;被動式超低能耗;裝配式結(jié)構(gòu)

引言

被動式建筑能夠有效降低建筑能耗，營造一個人與自然、房屋三者和諧共處的建筑環(huán)境。而隨著被動式建筑設(shè)計理念與技術(shù)的不斷成熟，其為實現(xiàn)建筑的節(jié)能降耗提供了切實有效的解決方案，為建筑行業(yè)的健康發(fā)展帶來了積極的促進作用。

1被動式建筑的概念

“被動房”（德語：Passivhaus）主要指通過建筑自身的空間形式、圍護結(jié)構(gòu)、建筑材料與構(gòu)造的設(shè)計，而非利用機械設(shè)備等，以減少用于建筑的能耗，達到充分利用自然資源、節(jié)約能源作用的建筑，是瑞典隆德大學(xué)的BoAdamson教授和德國被動式房屋研究所的WolfgangFeist博士于1988年5月提出的。被動房這一理念被引進我國后，產(chǎn)生了一系列中國化的概念。其中最先提出的“被動式超低能耗建筑”，是指適應(yīng)氣候特征和自然條件，通過選用保溫隔熱性能和氣密性能更高的圍護結(jié)構(gòu)，采用高效新風(fēng)熱回收技術(shù)，最大程度降低建筑供暖供冷需求，并充分利用可再生能源，以更少的能源消耗提供健康舒適室內(nèi)環(huán)境的建筑。

2鐵路公共建筑被動式建筑技術(shù)

2.1建筑結(jié)構(gòu)方面

當(dāng)前鐵路房建工程普遍采用有機或無機保溫塊材為主的外保溫體系，即保溫板置于外墻外側(cè)，通過釘、膠結(jié)合等方式被動地固定于圍護墻體。（1）通常情況下，保溫材料強度和固定方式?jīng)Q定保溫外墻的平整度和觀感，其效果本身就很不理想，加之抗裂保護層（兩膠一網(wǎng)的抗裂砂漿復(fù)合網(wǎng)格布）僅3～5mm厚，且與保溫板導(dǎo)熱系數(shù)相差較大，在外界高溫或者溫差變化等因素影響下，容易造成保溫體變形或保護層開裂。在冬季寒冷地區(qū)，通過裂隙侵入保溫板間、尤其是保溫板與基層墻體間的水分凍漲，通常會導(dǎo)致保溫層變形，開裂，乃至脫落。（2）幕墻情況下，龍骨節(jié)點板的構(gòu)造形式和分布密度會直接影響保溫板與墻身的固定，造成保溫層不連續(xù)或在節(jié)點板處產(chǎn)生冷橋。主次龍骨的布設(shè)情況及其與基層墻體的間距又使保溫板材很難達到固定可靠、厚度合格。外敷的防水透氣膜也就無法連續(xù)有效、布設(shè)可靠，致使防水透氣功能喪失。以上情況會造成外保溫體系的功能降低乃至喪失，導(dǎo)致墻體受凍、外墻內(nèi)表面結(jié)露脫落、以及室溫過低等影響建筑物的熱工性能及使用舒適性，加大建筑能耗，降低建筑耐久性和安全性。

2.2自然通風(fēng)

良好的自然通風(fēng)系統(tǒng)可以顯著提高室內(nèi)空氣品質(zhì)，降低建筑通風(fēng)系統(tǒng)能耗。在被動式建筑中，常采用的通風(fēng)方式包括：穿堂風(fēng)、單側(cè)通風(fēng)和中庭通風(fēng)。從原理上來說可分為：風(fēng)壓通風(fēng)和熱壓通風(fēng)。風(fēng)壓通風(fēng)，即建筑迎風(fēng)面對氣流的阻擋導(dǎo)致迎風(fēng)面靜壓升高，而背風(fēng)面靜壓下降，當(dāng)人打開窗戶，由于建筑兩側(cè)存在風(fēng)壓差，導(dǎo)致氣流從正壓區(qū)流入建筑物，從負壓區(qū)流出建筑物，形成穿堂風(fēng)或單側(cè)通風(fēng)。利用自然通風(fēng)原理，在進行建筑規(guī)劃時可將建筑主要功能間設(shè)在正壓區(qū)，而設(shè)備間、衛(wèi)生間等空氣質(zhì)量要求不太高的房間設(shè)在負壓區(qū)，讓室外新鮮空氣從正壓區(qū)流入建筑，從負壓區(qū)流出，最大限度地改善室內(nèi)空氣品質(zhì)。熱壓通風(fēng)又稱煙囪效應(yīng)，當(dāng)室外空氣進入室內(nèi)被加熱后，其密度減小，向建筑物上方流動，經(jīng)過頂部出風(fēng)口排到室外，空氣密度較低的底部區(qū)域卷襲室外新鮮空氣進入室內(nèi)，如此往復(fù)循環(huán)。熱壓通風(fēng)通常應(yīng)用在建筑進深較大或氣流組織流動較差的場合。中庭通風(fēng)，即是典型的熱壓通風(fēng)實例，通過在建筑物內(nèi)部設(shè)置豎井空間或煙囪空間，可有效促進室內(nèi)空氣快速流動，改善室內(nèi)空氣品質(zhì)。

2.3氣密性構(gòu)造設(shè)計

被動式低能耗房屋的氣密性必須滿足N50≤0.6，被動房建筑外圍護結(jié)構(gòu)只允許有一個包裹整棟建筑的圍護結(jié)構(gòu)氣密層，密層一般位于外墻內(nèi)側(cè)，它同時可以作為隔氣層。氣密層要保證連續(xù)，不能中斷。管線穿墻是最容易形成缺陷的地方，兩種不同墻體的結(jié)合處由于兩種材料的熱脹冷縮系數(shù)不同，容易形成內(nèi)外通縫，設(shè)計階段就應(yīng)避免或減少其數(shù)量。

2.4電照系統(tǒng)方面

（1）一級負荷占比約15%～30%，國網(wǎng)外電作為唯一電源，采用雙路互投或UPS電池確保供電。（2）二級及以下負荷中，除照明及墻身插座用電之外，電供暖系統(tǒng)、新風(fēng)熱回收系統(tǒng)、分體或多聯(lián)機空調(diào)系統(tǒng)以及電伴熱系統(tǒng)用電是本級負荷中的絕對主導(dǎo)負荷。根據(jù)本級負荷的使用特點，使用太陽能光伏電池及儲能系統(tǒng)作為主要電源，國網(wǎng)外電作為應(yīng)急輔助電源。光伏電池板的布設(shè)，以站臺雨棚屋面、站區(qū)的安全隔離區(qū)地面為主，也可結(jié)合部分建筑屋面和構(gòu)筑物頂面進行整體安排。有條件的情況下，可布設(shè)集中式的小型地面光伏電站統(tǒng)一解決。（3）用電總負荷的70%～85%采用光伏電源后，極大地降低了電照系統(tǒng)的建設(shè)費用、尤其是后期運營費用。在其25a的有效工作期內(nèi)，維護工作量、維護費用都很低。在6～7a的成本回收期后，可無成本地提供18～19a的免費綠色電源。

2.5機電系統(tǒng)施工

新風(fēng)機進行噪聲隔離處理;管道、緊固件、三通、閥門均需保溫施工;做好施工過程產(chǎn)生的新熱橋和氣密性處理;新風(fēng)不允許直接吹入人員逗留區(qū)。

2.6建筑遮陽

建筑遮陽可降低進入室內(nèi)的太陽輻射量，同時防止產(chǎn)生眩光影響視線。按遮陽設(shè)備的布置位置可將建筑遮陽分為室外遮陽和室內(nèi)遮陽。室外遮陽的隔熱遮光效果要優(yōu)于室內(nèi)遮陽，而室內(nèi)遮陽的目的主要是防止眩光。按遮陽方式的不同又可分為水平式、垂直式和擋板式。水平式能夠有效遮擋太陽高度角較大時的來自上方的直射陽光，適合布置在南向或接近南向的窗口;垂直式能夠遮擋太陽高度角較低時從窗戶兩側(cè)照射過來的陽光，適合布置在東西向窗口。擋板式能夠阻擋從窗口正前方射來、太陽高度角較小的直射陽光，適合布置在東西向的窗口。在設(shè)計建筑遮陽時，應(yīng)綜合考慮建筑朝向與設(shè)計要求，選擇適宜的遮陽措施。還可采用活動遮陽的方式，根據(jù)需求適時調(diào)整攝入室內(nèi)的太陽輻射量，兼顧冬季采暖與夏季防曬的需求。

結(jié)語

綜上所述，應(yīng)用被動式超低耗能綜合技術(shù)體系進行寒冷地區(qū)公共建筑的建設(shè)與運用，在切實提升建筑功能性、安全性、耐久性的同時，能大幅降低圍護結(jié)構(gòu)、供暖空調(diào)系統(tǒng)和照明系統(tǒng)的能源消耗，最大限度地減少建筑耗能、提高建筑全壽命經(jīng)濟性，實現(xiàn)被動式超低能耗建筑的建設(shè)、運用目標(biāo)，具有顯著的社會和經(jīng)濟效益。同時，對塑造綠色、環(huán)保、低碳的良好鐵路企業(yè)形象，順利推進企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，踐行“交通強國，鐵路先行”理念具有重要意義。

參考文獻：

[1]崔源聲，孫繼成，王碩，等.中國被動房建設(shè)的現(xiàn)狀、問題和對策[C]//中國被動式集成建筑產(chǎn)業(yè)技術(shù)交流大會特刊，2016.

[2]陳守恭.論全面推廣被動式低能耗建筑的緊迫性[J].建設(shè)科技，2019（6）：12-13.

[3]近零能耗建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：GB/T51350—2019近零能耗建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2019.

[4]劉瑋，郝雨楠.國內(nèi)外被動式建筑發(fā)展現(xiàn)狀[J].門窗，2017（2）：36-39.

[5]張時聰，傅伊珺，呂燕捷，等.超低能耗建筑既有政策研究與推廣建議[J].建設(shè)科技，2019（24）：28-31.

（中國鐵路沈陽局集團有限公司沈陽房產(chǎn)段? 遼寧? 本溪? 117000）