民用被動式建筑中暖通空調關鍵技術分析

摘 要：被動式建筑（Passive buildings）是一種新興的建筑學理念，此類建筑是在低能耗建筑的基礎上發展而成，在建設完畢之后，能夠減少傳統空調的使用頻率，具有節能環保的優勢。在環保理念不斷普及的今天，對其在民用式被動建筑中的運行方式加以研究，具有重要的現實意義。但由于其尚屬于一種新興的事物，部分施工單位并沒有掌握相應的安裝技術，對被動式建筑的普及造成了障礙。基于此，本文嘗試分析民用被動式建筑中暖通空調的技術要點，希望能夠給予有關部門一定的參考與啟示。

關鍵詞：被動房；暖通空調；關鍵技術文章編號：2095-4085（2024）02-0070-03

0 前言

被動式建筑在上個世紀80年代，由德國著名科學家菲斯特博士（Mr.Wolfgang Feist）提出，能在保證住戶居住體驗的同時，行之有效地節約能源。在環保理念日益普及的今天，民用被動式建筑必然會被大量應用。在這樣的歷史背景下，對民用被動式建筑中暖通空調關鍵技術進行分析，具有重要的現實意義。

1 暖通空調系統概念

暖通空調系統（HVAC systems）是一種新興的建筑技術，由英國著名科學家尼古拉·利沃夫（Nikolay Lvov）發明，究其本質，是具有采暖、通風和空氣調節功能的空調器。相比于傳統空調系統，其具有節能減排的功能，在環保意識日漸提高的當下，受到了人們的廣泛關注與應用。如果能夠將其運用與被動式建筑中，則可以有效地保證被動式建筑的節能性。

2 被動式節能的基本概念及其意義

2.1 被動式節能建筑的概念

通常而言，被動式節能建筑是施工單位在做好合理窗墻比與圍護結構隔熱保溫的基礎上，通過科學合理、系統完善的方式，利用自然界的風能、太陽能等清潔能源，以自然方式來儲存、收集能量。這種建筑相對于傳統建筑，具有高效、節能的優勢。故此，此類建筑深受有關部門的喜愛與青睞。

2.2 被動式節能建筑的意義

根據權威部門的統計數據，就目前而言，我國建筑行業的耗能量共占社會總體耗能量的30％，不但如此，建筑行業排放的廢氣廢水、建筑垃圾也對我國的自然環境造成了一定破壞，引發霧霾現象等一系列環境問題。由此不難看出，在環保意識不斷增加的今天，在未來，建筑行業必然會朝向可持續發展的道路前進。而正如前文所述，被動式建筑具有節能環保的優點，如果能夠將其廣泛應用于建筑施工中，便可以減少建筑行業的污染程度，保護我國生態環境。

3 暖通空調系統在民用被動房屋中的設計與施工方式

3.1 暖通空調系統設計方法

3.1.1 計算負荷

在普通的住宅建筑里，施工單位往往按照以往的施工經驗，通過估算指標的策略選擇空調主機與風機盤管，通過這種方式選擇的型號普遍偏大。在一般情況下，竣工驗收時，通常只會考核房間冷熱溫度，如果溫度能夠達到預想的水準，業主便會表示滿意。但由于被動式住宅的基本特征，業主須要具有綜合且全面效能的評價方式，不但冷熱溫度應當達到預期的標準，該建筑的單位能耗也應滿足被動房的需求。這就需要設計人員與施工人員對冷風滲透設備、新風負荷設備、房屋圍護結構等因素進行全方面、多維度地分析，并對冷熱負荷進行計算，隨后選擇適合的暖通空調設備，杜絕由于設備選型大、能源功耗高而造成的浪費［1］。

3.1.2 冷熱源選擇

施工單位在建設暖通空調系統的時候，為了滿足節約能耗的需求，被動房的冷熱源應當盡可能地選擇節能清潔能源，按照施工地點的氣候條件、市政配置情況與地理條件，通常采取地水源熱泵、空氣源熱泵、家用VRV空調＋壁掛爐等設備。在運行這些設備的過程中，可以保證最后綜合效能達標的，只有節能清潔的冷熱源。過去生產的空氣源熱泵固然具備制熱的工作，但其制熱能力效果較差，如果室外氣溫過低，空氣源熱泵便無法正常運行。同時，該設備在運動的過程中過于依賴電加熱，節能性較差、缺乏舒適性。

3.1.3 系統節能設計

（1）被動房與普通住宅相同，在不同時間，其所承受的冷熱負荷也迥然不同。若是利用常見的4 級能量調節策略，那末盡管只在一個房間開啟，空調主機在運行的時候，也往往會將大量的電能消耗掉，進而形成不必要的浪費，這與被動式建筑的基本理念是背道而馳的。如果想讓房間與空調主機耗電量相互契合，就目前的情況而言，在我國最為常見的是利用壓縮機進行變頻的策略。在該策略下，智能型空調主機會按照被動方內、房間的真實負荷對變頻器的頻率進行自動調節，并對壓縮機的轉速進行調整，房間負荷與耗電量同步，從而可以達到節約能源的根本目標［2］。

（2）風機盤管是常規房間空調設備的主要組成部分之一，通常而言，風機盤管的三級調速，與三檔耗電量相互對應，在那些對節能環保需求不高的地點，不同檔位耗電量的差值鮮有人關注。但在被動房中，施工方和設計方必須對該建筑的實際耗電量進行精打細算，盡可能地對能起到節能減排方面的潛力加以挖掘。故此，在被動房安裝的風機盤管，應當具備較為精準的調節能量結構。

（3）應當選擇只帶冷凝水泵的風機盤管，這是由于被動房的住宅建筑層相對較低，如果裝完地暖后，再對中央空調進行安裝，吊頂標高很低，住戶就會產生壓抑的感覺。但若是風機盤管攜帶冷凝水泵，那么就能夠把吊頂標高提升10～20cm，極大程度地改善了住戶的居住舒適性以及被動房的裝修檔次。

（4）被動房具有密封性好的特點，故此，住戶的日常生活，完全依靠新風系統的幫助。如果安裝舊款式的新風機，需要為其搭配相應的冷熱源，同時，還要根據實際情況增加排風，才能保持被動房房間內部風壓平衡與空氣質量。現如今，最為經濟環保的策略，是在被動房內安裝熱回收式新風換氣機，該設備不但能夠保證室內的空氣具有良好品質，與此同時，還能夠回收排風50%～70%的能量，從而增加了系統的節能性，也從根源上避免了資源的浪費。

3.1.4 優化蒸發器

蒸發器是暖通空調系統的的重要組成部分，由于被動屋的特殊性，應當對其進行系統優化，增加其蒸騰率。為了完成這一目標，施工人員與設計人員應當全方位地掌握蒸發器的運行原理，設置科學合理的技術參數，對蒸發器中內部部件加以完善，杜絕由于種種因素而引起的負面影響。同時，在進行優化工作的過程中，施工人員應當根據制冷系統的科學運行標準，將制冷劑溫度始終控制在10℃上下。在制冷系統運行的時候，由于風機啟動的原因，蒸發器內部會產生一定的水蒸氣。如果需要對系統平穩工作加以保證，施工人員可以在蒸發器表面涂抹親水膜，通過這種方式，能夠有效削減翅片水分的出現。這一過程當中，橋片、波紋片等是翅片的主要材料，能夠有效提升機組運行的穩定性與整體功能性。經過優化的蒸發器管件安裝形式（如圖1）。

3.2 暖通空調系統在民用被動式建筑的施工方式

3.2.1 預留預埋

被動式住宅的墻壁中，往往有許多設備，故此，在被動房安裝空調的時候，如不能安裝常規空調時，應在墻壁上預先留洞，方可進行隨后的作業工序。而此時應當在外墻的管線安裝完畢，并且通過試壓檢測后，再開展對于保護層保溫層的施工作業。同時，封堵外墻與管道縫隙，進而保證外墻要具備嚴密性，從而減少因冷風滲透房間而導致房間能耗增加的情況。

因為被動房具有層高較低的特點，若是安裝管線貼梁，吊頂的標高便會相對較低，從而會對人的直觀感受造成負面影響。為增加吊頂的標高，施工人員應當在梁板內部預埋套管，從而為之后的裝修工作，預留充足的空間。在此過程中采用的套管，通常為焊接鋼管材質。值得重視的是，其水平方向與長度，應當與墻體厚度保持相同。在結束管道安裝后，管道與套管當中的縫隙，要用不易燃燒的材料進行封堵，在其外表面處，則應當利用防火泥收面。

3.2.2 地暖施工

由于被動房節能環保的特征，故此，在選擇地暖保溫層的時候，應當盡可能地選用導熱系數小的材料。目前，XPS擠塑板是住宅中最為常用的材料。但是在被動房的施工過程中，首選石墨聚苯板，此類材料的導熱系數遠小于XPS擠塑板，雖然其價格是XPS擠塑板的兩倍有余，但通過這種材料，能獲得被動的低能耗，可以節約大量的能源費用，具有很好的經濟性［3］。

被動房施工過程中，在首層房間安裝地暖的時候，通常使用雙層石墨聚苯板，此類材料沒有固定措施，在注入之后，很容易形成位移，而將細石混凝土保護層回填之后，會進一步地導致地面開裂。故此，施工人員在鋪設地暖的時候，應當采用涂抹膠水一類的固定措施，使石墨聚苯板變成整體，以避免地面開裂的情況。此外，在地下室房間鋪設地暖的時候，應當通過刷防水涂料的方式，做為地暖防潮層，以避免過度的潮濕，對地暖的效果產生負面影響。

部分施工單位對被動房的理解較差，無法采用正確的方式對邊角保溫和修理膨脹縫，導致地面開裂嚴重。為了避免此類情況的出現，施工單位可以采用如下方式進行施工：在長6m及6m以上的采暖房間內，施工人員應當在細石混凝土層設置伸縮縫，值得重視的是，伸縮縫的寬度不能小于8mm。環路布置采暖管的時候，應避免穿過伸縮縫，如果無法避免這一情況，施工單位應通過柔性套管。在被動屋的交接處內，進行伸縮縫敷設，在此過程中，此內以滿填彈性膨脹膏與高發泡聚乙烯泡沫塑料最佳。在伸縮縫連接位置，施工人員應使用搭接方式，搭接寬度應在10mm以上，同時，伸縮縫和主墻之間，應當采用可靠的固定方式，將其和地面絕熱層緊密鏈接，此時，伸縮縫寬度應大于20mm。

3.2.3 空調風管施工

在被動屋中，風機盤管與風管相連。此時，風機盤管并未處理整個房間的空氣，而僅僅是地面到吊頂之間的空氣，故此，能夠達到良好的節能效果。同時，在普通建筑中，鐵皮風管通常將角鋼當做法蘭風管，在運行過程中，需要對其進行刷漆處理，以避免其生銹。因為被動房具有良好的封閉性，如果使用油漆，那么就會對房間空氣質量造成負面影響。所以，施工人員在作業的時候，應當摒棄常規建筑的做法，轉而使用法蘭風管，以減少油漆的使用，從根源上保證住戶的身體健康［4］。

在暖通空調新風機前后、中風機盤管前后通常要采用100～300mm長的軟風管達到減震的效果，就目前情況而言，常用的材料有硅酸鈦帆布、三防帆布、有機硅布、鋁箔內加玻纖軟連接。三防帆布因為含有一定的防火涂料，故此，將其安裝在風管后，空調風會具備一定的溫度，尤其是在空調制熱的情況下，會揮發難聞的氣味，從而降低住戶的居住體驗；相比于三防布，棉織材料的帆布不具有氣味，但是其沒有放火的功能，故此，采用此類的材料容易造成安全隱患；在防排煙風管中通常使用硅酸鈦帆布，如果將此類材料放入空調系統中，則會在其外表面結露，造成一種空調質量不佳，容易漏水的錯覺，施工方很難和業主進行解釋。所以，具有無味、價格低廉，不易結露、防火等優勢的鋁箔內加玻纖軟連接是最佳選擇。

4 結語

暖通空調系統在被動式建筑中的應用優勢在于節能降耗，有關單位在進行施工的過程中，應當對建筑能耗問題進行周密、細致的分析與優化，在保證住戶舒適度的同時，應當踐行兩山理論，盡可能地節省能耗，保護生態環境。

參考文獻：

［1］黃海.探討施工關鍵技術在供熱通風和空調工程中的運用［J］.低碳世界，2022，12（1）：110-112.

［2］高春偉.論施工關鍵技術在供熱通風和空調工程中的應用［J］.居業，2021（8）：59-60.

［3］程烜，卜震.商業建筑功能區變化對暖通空調系統運行效果影響的案例研究［C］//上海市制冷學會.上海市制冷學會2017年學術年會論文集，2017：429-432.

［4］蔡存占，羅繼杰，魏海亮.管道、設備防腐蝕設計與施工中容易忽視的幾個關鍵問題［J］.暖通空調，2017，47（8）：73-78.