對于沒有暖氣的南方來說,室外溫度低也就算了,最離譜的是室內居然比室外還冷。于是南方人開始把目光瞄向暖氣片、地暖等房屋加熱材料,試圖給自己打造一個舒適的“北方冬天”。
其實還有一種建筑,不僅可以冬暖,還能夏涼。這就是源自德國的被動式房屋。
什么是被動式房屋呢?
被動式房屋是將自然通風、自然采光、太陽能輻射等各種被動式節(jié)能手段與建筑高效節(jié)能技術相結合的低能耗建筑。我們傳統的取暖方式,都是在房間內以電、煤、氣等能源驅動暖氣或空調等提供熱或冷,且因未經特殊處理,會向室外大量耗散,不僅耗能嚴重,而且也會對大氣造成污染。
和傳統房屋相比,被動式房屋的優(yōu)越性可不止這一星半點兒:
(1)高舒適性
被動式房屋高保溫性能的外圍護結構使室內保持了宜人的舒適環(huán)境,不管是寒冷的冬季或炎熱的夏季,被動式房屋始終能保持室內20~26℃,40%~60%的相對濕度。同時,高性能的新風系統一邊回收室內排風熱量,一邊維持室內良好的空氣品質。
(2)可持續(xù)性
被動式房屋能夠將建筑全生命周期維持在一個低能耗水平,這有助于減少天然氣和石油等資源的消耗。通過利用風能和太陽能等可再生能源,高效的節(jié)能特性徹底減少了co2排放量。對氣候保護也有重要貢獻。
(3)高耐久性
卓越的保溫性能、無熱橋設計及密閉的圍護結構成就了被動式房屋良好的物理特性,無論是梅雨季還是回南天,都不會發(fā)霉。同時被動房的建設有著更高標準的施工工藝和精細化管理要求,這也造就了被動式房屋固有的另一特性:長壽命。
(4)創(chuàng)新推動性
被動式房屋的快速發(fā)展催生了對高效節(jié)能產品不斷擴大的市場需求,因此許多企業(yè)也不斷開發(fā)高效節(jié)能的先鋒產品,來迎合市場需求。這樣一來,被動式房屋就推動了整個社會的經濟發(fā)展和創(chuàng)新應用。
(5)經濟可行性
被動式房屋是高質量建筑,需要精心規(guī)劃設計并運用性能優(yōu)良的建筑組件。因此,初期投資成本也會稍高。然而在后續(xù)使用中,被動式房屋的優(yōu)勢盡顯:摒棄傳統供暖、極低的能耗費用、舒適度的大幅提升、對環(huán)境的良好影響、建筑壽命的延長等,也使它在全生命周期中與傳統建筑綜合相比更加經濟。
(6)綠色減排性
被動房技術體驗中心通過各種被動式建筑措施,項目全年供暖供冷需求顯著降低,與現行國家節(jié)能設計標準相比,建筑節(jié)能率達到90%以上,一次能耗節(jié)約近169萬kwh/年, 節(jié)約運行費用約50萬元/年,每年減少碳排放量664噸。
有的讀者可能會問了:說了這么多,被動式建筑和普通建筑到底有什么不一樣呢?難道不是用的鋼筋混凝土嗎?
其實真正讓被動式建筑如此優(yōu)秀的,并不是建筑材料,而是建筑技術,包括:
(1)無熱橋設計
圍護結構不僅包括了墻體、屋頂、天花板等“無法破壞”的結構單元,同樣也包括了邊、角、連接點和滲漏點等細部節(jié)點。熱量想要通過建筑圍護結構傳導很困難,但要通過這些細部節(jié)點傳導則很容易,這種現象被稱為熱橋效應。因此,消除熱橋是建筑節(jié)能的最有效方法之一。只需遵循數條簡單原則,就能減少熱橋效應帶來的熱損失。
(2)卓越的建筑氣密性
空氣不會輕易穿透氣密性良好的建筑圍護結構,所以確保建筑圍護結構的氣密性可以降低建筑結構損壞的風險。通過細致的規(guī)劃設計和采取有效的措施,如:墻內側全部抹灰,使用護墻板、加強型防潮紙或木質復合板等,均可以使建筑獲得良好的氣密性。
室內空氣流動,會引起溫度變低、濕氣冷凝,進而引起霉變損害建筑結構。隔音效果欠佳以及熱損失顯著也是有漏洞建筑的重要缺陷。另一方面,良好的氣密性可以避免墻體間隙產生氣流而形 成低溫角落造成結構損害。
(3)高效的保溫隔熱系統和門窗
在所有組件中,窗框的作用尤為重要。標準尺寸的窗戶,其窗框占據了窗戶總面積的 30%到 40%。由于玻璃的保溫性能比窗框要好,大多數情況下采用窄框和大面積玻璃的配置組合。玻璃與窗框面積的比值越高,整窗采光越好。
所以窗框不僅要窄,而且要保溫。
傳統窗框產生的熱損失遠遠高于具有保溫性能的窗框,但使用改進后的暖邊條就可以大幅減少熱損失。因此,高性能的窗戶需要采用良好保溫性能的窗框:在較為寒冷的氣候條件下,必須配置三層 low-e 玻璃和保溫窗框;而在較為溫暖的氣候條件下,配置雙層玻璃和保溫性能適中的窗框就足以滿足需求。
(4)高性能的新風系統
新風系統在被動式房屋中扮演著重要角色,它不僅過濾了空氣中過多的濕氣和異味,還過濾掉空氣中的花粉和粉塵,給室內提供純凈的新鮮空氣。若通過開窗通風達到這一效果,則會造成熱量大量流失,損失的熱量甚至會比一棟被動式房屋所需的全部能量還多!
因此,在寒冷氣候條件下帶熱回收的新風系統必不可少。通過熱交換器,溫度較高的廢氣(排風)所含的熱量會傳遞到溫度較低從室外進入的新鮮空氣,從而大大降低了熱損失。在夏季極其炎熱的時候,該系統則可以反向運作,將預先冷卻的新鮮空氣輸入室內。通過高效的熱交換器,90%以上的熱量可以被轉換,使進入室內的空氣接近室內溫度。
恒溫、恒濕、新鮮空氣、節(jié)約能耗、綠色環(huán)保,聽起來簡直就是住宅之光!但是在實際中,被動式房屋在我國的實施成果又如何呢?
(1)世博會漢堡館“漢堡之家”
“漢堡之家”或許是國內最早的“被動房”最佳實踐。
漢堡館的能耗極低,每年每平方米消耗能量約50千瓦,相當于普通辦公樓能耗的四分之一。建筑內沒有空調與暖氣,而是采用地熱泵進行取暖、制冷。建筑內的電能也都是采用太陽能,感應式開關可以防止能量的浪費。同時,建筑的密封性也相當好,進一步降低了能耗。另外,建筑中還包括了具有熱回收功能的通風系統、恒溫調節(jié)、節(jié)水配件等各種節(jié)能裝置。
據悉,“漢堡之家”由漢堡的spengler wiescholek 和dittert & reumschüssel建筑設計事務所共同設計,在2010年上海世博會上將作為優(yōu)秀的可持續(xù)建筑的范例得以展示,同時它也是中國第一個獲得認證的 “被動房”。
(2)秦皇島“在水一方”/哈爾濱“溪樹庭院”
“在水一方”和“溪樹庭院”分別是在寒冷氣候區(qū)和嚴寒氣候區(qū)的兩個示范項目。秦皇島“在水一方”項目是目前被動房技術在中國最早、影響力最大的示范項目,有力地促進了被動房在中國的發(fā)展。哈爾濱“溪樹庭院”項目也是同批次的示范項目之一,高舒適度高層供熱采用天棚微輻射采暖及地源制冷技術,全年室內恒定溫度20℃—26℃之間。
(3)朗詩布魯克
由朗詩科技與德國被動房研究所、德國能源署合作建成,是中國夏熱冬冷地區(qū)第一座按德國被動房標準設計建造的被動式建筑,也將是中國第一個按照綠建三星、德國dgnb和美國leed認證標準實施的項目。
布魯克項目建筑面積約2500㎡,定位為綠色精品酒店,共有標準房間48間,套房4套。最終的氣密性測試以50pa換氣次數正壓0.34次、負壓0.37次的成績一次性通過,遠遠優(yōu)于被動房規(guī)定的0.6次的標準。