被动式房屋

 　　1简介

　　1被动式房屋不仅适用于住宅，还适用于办公建筑、学校、幼儿园、超市等。

　　被动式房屋的概念最早源于瑞典隆德大学的Bo Adamson教授和德国达姆施塔特房屋与环境研究所(Institut für Wohnen und Umwelt)的Wolfgang Feist博士在1988年5月的一次讨论。通过一系列的研究和德国黑森州政府的资助，被动式房屋的概念逐步确立起来。

　　1990年最早的一批被动式房屋在德国达姆施塔特建成。1996年(Passivhaus-Institut)在达姆施塔特成立，致力于推广和规范被动式房屋的标准。此后有越来越多的被动式房屋落成。

　　2、19世纪70年代，建筑师和科学家就开始研究零能耗的房屋，把能耗降到零是十分苛刻的，尽管从理论的角度它是可行的，但是因为极高的造价和复杂的工艺，至今为止还只是停留在科研项目层面。

　　低能耗建筑(供热能源需求用量< 70 kWh/m²a)，因其优越的性能价格比，所以很快的普及开来。

　　随着节能的需求更为迫切，被动式节能屋发展开来。

　　如果把被动式节能屋结合上更多的太阳能发电设备，那么也就实现了“零能耗”的房屋，因为没有谁愿意住在一个没有冰箱和电视的房子里。

　　3、截止至2010年，仅在德国就有13000多座被动式节能屋投入了使用(2012年全世界有37000座)，有独栋房屋、公寓、学校、办公楼、游泳馆等。特别是多层建筑，更能体现它的优势，例如位于Innsbruck的能容纳354个住户的“Lodenareal”项目，是世界上最大的被动建筑。

　　4、被动房屋的基本原则就是能效。杰出的保温墙体、创新的门窗技术、高效的建筑通风、电器节能都是解决能效的基础。

　　2定义

　　是指加热系统。被动式节能屋不需要主动加热，它基本上是依靠被动收集来的热量来使房屋本身保持一个舒适的温度。使用太阳、人体、家电及热回收装置等带来的热能，不需要主动热源的供给。

　　可以用两个壶来的散热情况来说明被动式与主动式。下图为用热成像仪照出来的红外线透视图照片，反应两个壶的热量散发情况。左侧的壶表面颜色较浅，表示表面温度较低，散发出的热量少，基本依靠被动收集的热量来保温，是“被动式的”，右侧的壶表面颜色较深，表示表面温度高，散发出的热量多，如要保温还需要主动加热，是“主动式的”。

　　建筑理念

　　第一、因地制宜

　　被动式节能屋的概念适用于世界各地，无论寒冷地区还是温暖地区都可建设被动式房屋，其基本的方式是一致的。依据当地的气候条件，房屋的建筑结构材料的用量会有些差异。在寒冷地区关心的是墙体厚度，保温层厚度。而在炎热地区更关心的是制冷方法，例如遮阳、窗户通风以保证在夏天也能保持舒适的室内环境。任何被动式房屋的个性特点都要依据当地的气候条件进行优化。

　　在中欧被动房屋的建设有很多实践经验，只是简单的应用中欧地区的建筑设计，特别是保温、窗户、遮阳的节点设计，在不同地区直接拷贝应用是不可行的。因为每个地区都有自身的建筑传统，有自身特有的建筑材料，例如海南当地有一种用来制作房盖的草，该草具有防腐、抗烂、遮阳效果特别好(太阳晒不透)、廉价等特性，完全可以达到被动式房屋的要求。每个地区都有自身的气候条件。被动式房屋不是高科技技术与昂贵材料的堆砌，而是可以做到真正的普及，让公众消费的起。故此，被动式房屋的建造，要充分利用当地的资源，当地的建筑传统。在不同地区的建造有成本分析，计算投入的成本(建筑成本)与每年可节省的资源费用(油、电、气等)，可以预计节省的费用多少年可以补回多投入的成本。

　　例如在斯德哥尔摩以北80公里的Åkersberga建造的被动式房屋，它的PHPP软件计算供热值为14.6 kWh/(m2a)，而此建筑如果放在慕尼黑只需要一半的供热就够了。

　　第二、更舒适，更节能

　　我国规定在长江以南的建筑是没有供暖设施的，此举虽极大的节省能源，但人们的生活环境却不很舒适，冻伤较为常见，而被动式房屋追求的是，在低耗能的条件下，得到极为舒适的生活环境。保温窗、隔热外围护、热回收装置是被动式房屋的主要组成部分，从外表看，它和一般建筑没什么区别，所以被动式房屋只是一个标准，并不是一个工艺方法。

　　3特点

　　外围护结构

　　保温层特别厚。如下图：

　　内部空腔填充保温材料的粘土砖样品

　　外墙粘贴特厚泡沫保温板板材的施工现场

　　被动式房屋墙体、窗户构造立体剖切示意图

　　黄色部分为保温层，左侧为一般房屋的保温层厚度，右侧为被动式房屋的保温层厚度。

　　“被动式房屋”所需的不仅能减少热量的损失，而且还能增加保温和舒适度。即使在寒冷的霜冻天气里，室内侧玻璃也能超过17°C。

　　被动式住宅窗的指标：

　　A、 Uw值≤0.8W/(m²K)

　　B、Ug - 1.6 W/(m²K) &middot;g < 0，g值一般都在0.5左右。这个条件满足了，表明被动窗在冬季窗户得到的太阳热能大于由于传导流失的能量。

　　被动式房屋对窗的性能要求极高，目前国内可生产此种窗的窗企寥寥无几。但可喜的是在2012年已经有国内窗企开始与前文提到的“被动式节能屋研究所”(Passivhaus-Institut)接触，对建筑外窗的节能等一系列问题展开讨论与合作。并已经研制出一款符合被动式房屋用窗标准的产品——森鹰PASSIVE120。窗框体采用超级保温复合框体，玻璃采用三玻两腔结构(双LOW-E、双暖边、充氩气)，使其具有超强的保温性能。可以满足“被动式房屋”的保温要求。

　　建筑结构无热桥

　　建筑围护结构中的一些部位，在室内外温差的作用下，形成热流相对密集、内表面温度较低的区域。这些部位成为传热较多的桥梁，故称为热桥(thermal bridges)，有时又可称为冷桥(cold bridges)。

　　所谓热桥效应，即热传导的物理效应，由于楼层和墙角处有混凝土圈梁和构造柱，而混凝土材料比起砌墙材料有较好的热传导性(混凝土材料的导热性是普通砖块导热性的2至4倍)，同时由于室内通风不畅，秋末冬初室内外温差较大，冷热空气频繁接触，墙体保温层导热不均匀，产生热桥效应，造成房屋内墙结露、发霉甚至滴水。

　　被动式房屋的无热桥建筑结构可避免上述现象的发生。

　　良好的密封

　　在正负压检测时，对气体流失有严格要求。因如果密封不好，会产生冷热气体对流，从而造成热量流失。

　　换气系统

　　主动通风(逆流空气/空气热交换)提供了高质量的空气，同时利用排废气余热的至少75%对抽进的新风加热，此时废气和新鲜空气并没有混合。因为被动屋密封得非常好，可以让空气变换最优化，严格控制在0.4/h(每小时空气交换率)。

　　室外新鲜冷空气，通过绿色的管道线路，首先进入室内能量回收通风系统的核心控制部件， 室内含有一定热量的废气，通过黄色的管道线路，也汇集进入室内能量回收通风系统的核心控制部件。 能量回收通风系统，将废气中的大部分热量留住，加热进入室内的新鲜空气。 预热的新鲜空气，通过蓝色的管道线路，送到各个房间。 热量回收之后的废气，通过管道线路排到室外。

　　室内能量回收通风系统、太阳能热水系统+锅炉热水系统+地暖系统+散热器采暖+生活热水——热水交换存储混合系统，示意图。