成都地區(qū)如何設(shè)計(jì)被動(dòng)房？

1 成都地區(qū)的氣候特點(diǎn)

成都屬于內(nèi)陸，夏熱冬冷地區(qū)，對(duì)應(yīng)PHPP溫和氣候區(qū)。成都地區(qū)對(duì)于維護(hù)結(jié)構(gòu)，外門窗的節(jié)能導(dǎo)熱系數(shù)U值要求都低于寒冷地區(qū)，以下兩個(gè)數(shù)值可供設(shè)計(jì)參考應(yīng)用：維護(hù)結(jié)構(gòu)U值=0.3W/(㎡·K)，外門窗U值=1.0W/(㎡·K)。

2 相似地區(qū)被動(dòng)房的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)

成都與上海同屬于夏熱冬冷地區(qū)，被動(dòng)房研究所對(duì)以上海為氣候區(qū)代表城市做了相關(guān)被動(dòng)房的設(shè)計(jì)及實(shí)踐數(shù)據(jù)，我們可以此作為參考，對(duì)成都被動(dòng)房實(shí)施各維度的數(shù)據(jù)進(jìn)行參考使用，有利于從最開始掌握成都被動(dòng)房設(shè)計(jì)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)。

上海2018年完成一座116㎡的辦公類型被動(dòng)房認(rèn)證。該建筑為單層木結(jié)構(gòu),具體節(jié)能參數(shù)如下：外墻U值=0.105W/(㎡·K)，地下室樓板U值=0.169W/(㎡·K)，屋面 U值=0.112W/(㎡·K)。該建筑一次能源需求95KWh/(㎡a)<120KWh/(㎡a)。

成都地區(qū)剛剛新申報(bào)一處被動(dòng)房，該建筑為一處住宅項(xiàng)目，參數(shù)如下：外墻U值：0.204W/(㎡·K)，地下室樓板U值=4.015 W/(㎡·K)，屋頂U(kuò)值=0.415W/(㎡·K)，外窗窗框Uw=1.19W/(㎡·K)，玻璃 Uw=0.65 W/(㎡·K)。

根據(jù)以上兩個(gè)案例大致有以下幾點(diǎn)結(jié)論：

• 層數(shù)增加對(duì)被動(dòng)房的實(shí)施難度無增加，或者更易實(shí)現(xiàn)。

• 根據(jù)目前的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，夏熱冬冷地區(qū)外墻保溫在150mm?200mm。

• 外窗雖然指導(dǎo)值為Uw=1.0W/(㎡·K)，但普遍選擇國(guó)內(nèi)產(chǎn)品Uw=0.8W/(㎡·K)。

• 被動(dòng)房并不只是應(yīng)用于住宅，所有類型建筑均可進(jìn)行技術(shù)推廣。

3 成都地區(qū)節(jié)能建筑與被動(dòng)房對(duì)比

從被動(dòng)房維護(hù)結(jié)構(gòu)、熱橋、氣密性、高效熱回收新風(fēng)系統(tǒng)四個(gè)維度與成都目前已建及在建現(xiàn)狀建筑進(jìn)行對(duì)比。能夠清晰地了解被動(dòng)房設(shè)計(jì)的解決路徑，以建筑舒適性為核心，以節(jié)約能源為目的。

1 外圍護(hù)結(jié)構(gòu)

我們對(duì)國(guó)內(nèi)通用節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與被動(dòng)房設(shè)計(jì)指導(dǎo)指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比（見下表）

國(guó)內(nèi)節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)與被動(dòng)房對(duì)比

通過對(duì)比得出部分結(jié)論：

• 外墻、屋頂可以通過增加保溫材料的厚度來實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能性能的提高。

• 外門窗我們需要采用新型高效經(jīng)過認(rèn)證的三層中空節(jié)能玻璃。安裝方式釆用外掛且嵌入保溫層。

• 架空層，地面需要將立面、屋頂的保溫的形式應(yīng)用。

2 熱橋

維護(hù)結(jié)構(gòu)除了“穿上"厚的“保暖衣"，還需要檢查所有的部位具有相同的保溫性能，是否都被保溫材料全部包裹。這個(gè)就涉及到建筑的熱橋。現(xiàn)狀的建筑大多沒有對(duì)建筑進(jìn)行精細(xì)設(shè)計(jì)，建筑節(jié)能多停留于模型計(jì)算，實(shí)際建筑中熱橋隨處可見。例如：空調(diào)板，裝飾線條，陽(yáng)臺(tái)，屋頂各類出屋面管井，女兒墻，首層地面，還有外立面采用幕墻系統(tǒng)時(shí)的龍骨等。被動(dòng)房設(shè)計(jì)要求對(duì)這些冷熱橋逬行詳細(xì)設(shè)計(jì)，杜絕熱橋。

3 氣密性

確認(rèn)完建筑被良好的保溫材料全覆蓋，還需要檢查是否有“走風(fēng)漏氣”的情況，否則依然不能保證保溫隔熱的良好性能。現(xiàn)狀建筑中接觸氣密性往往單就門、窗、幕墻等單獨(dú)組件進(jìn)行氣密性要求，而在被動(dòng)式設(shè)計(jì)中以整個(gè)建筑作為整體進(jìn)行氣密性測(cè)試，以測(cè)試數(shù)據(jù)作為認(rèn)定標(biāo)準(zhǔn)。無論新舊標(biāo)準(zhǔn)，被動(dòng)房均對(duì)氣密性有明確要求n50<0.6。而根據(jù)從事被動(dòng)房驗(yàn)證工作人員的經(jīng)驗(yàn)，國(guó)內(nèi)普遍的房子的氣密性n50> 10，甚至達(dá)到20，“走風(fēng)漏氣”情況嚴(yán)重。沒有良好的氣密性造成室內(nèi)氣體大量與外部氣體頻繁換熱，造成大量能量的損失，不利于建筑節(jié)能。

4 高效的熱回收新風(fēng)系統(tǒng)

建筑有了良好氣密性，還需要解決室內(nèi)新鮮空氣的補(bǔ)給。傳統(tǒng)建筑直接開窗戶進(jìn)行空氣交換，甚至在空調(diào)制冷或制熱中開啟外窗，造成能源的極大浪費(fèi)。同時(shí)由于室內(nèi)外空氣流通的壓力，無組織空氣交換效率也極低。因此我們需要解決新鮮空氣有組織流動(dòng)，且對(duì)排出空氣能量回收的問題。我們將它比作“戴口罩”，既能呼吸交換空氣，進(jìn)出又能交換熱量，還能過濾空氣。

國(guó)內(nèi)住宅建筑多采用分體空調(diào)，公共建筑采用中央空調(diào)或者小型多聯(lián)機(jī)空調(diào)。對(duì)于能源回收使用沒有要求。而被動(dòng)房中要求對(duì)建筑室內(nèi)空氣能量進(jìn)行回收，通過帶有熱回收系統(tǒng)（≥75%的回收效率）的空調(diào)在室內(nèi)外空氣有組織流通中逬行能量交換，從而達(dá)到能量的回收利用。

4 成都地區(qū)重要節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)考慮

通過前面現(xiàn)狀建筑與傳統(tǒng)建筑的形象比喻，我們大致可以將被動(dòng)房理解為：“穿保暖隔熱衣服”（保溫隔熱）——"扣子扣好”（無熱橋）——“包裹嚴(yán)實(shí)”（氣密性好）——“帶上口罩”（高效熱回收新風(fēng)系統(tǒng)）。

接下來詳細(xì)講解下如何落實(shí)這些要點(diǎn)，設(shè)計(jì)師如何考慮在設(shè)計(jì)中解決上述問題，并且每個(gè)環(huán)節(jié)都有哪些注意要點(diǎn)。

1 外墻、屋面、地面

前面講到根據(jù)目前相同氣候區(qū)經(jīng)驗(yàn)，保溫厚度大致為150mm~200mm厚。

外墻構(gòu)造要點(diǎn)：

• 專用外墻保溫固定釘，該釘尾部釆用空腔，保溫泡沬材料填充，保證外墻固定構(gòu)件無熱橋。

• 外墻各類管道固定均需采用專用固定釘，帶有保溫構(gòu)造，切斷金屬熱橋。
  

• 外墻裝飾材料采用薄抹灰加透氣外墻漆。被動(dòng)房保溫材料的固定釘都有明確的節(jié)能要求，在較厚的保溫材料外側(cè)只能使用荷載輕，與主體沒有熱橋連接件的材料進(jìn)行實(shí)施。因此外立面材料選擇有限。
  

• 外墻各類穿墻洞口需要用保溫材料逬行洞口封堵，并且釆用氣密膠條對(duì)管道與保溫填充部位進(jìn)行內(nèi)外密封。之后再進(jìn)行保溫材料施工。
  

• 外墻保溫需要延伸至地面下1m以上，形成保護(hù)，避免熱橋（見下圖）。
  

墻身節(jié)點(diǎn)

屋面構(gòu)造要點(diǎn)：

• 保溫材料需要圍繞女兒墻做一圈，使墻面保溫與屋面保溫形成閉合保護(hù)層（下圖）。

女兒墻節(jié)點(diǎn)

樓地面構(gòu)造要點(diǎn)：

原理同屋頂，需要將保溫材料與外墻保溫材料形成閉環(huán)。分為幾種情況：

• 采暖地下室將建筑外墻保溫延伸至底部，室內(nèi)地面進(jìn)行保溫層設(shè)置，并在墻角處上翻1m，對(duì)熱橋部位進(jìn)行加強(qiáng)，避免此處形成冷凝結(jié)露現(xiàn)象。

• 非采暖地下室將建筑外墻保溫延伸至地面下1m以上，通過對(duì)室內(nèi)地面及底面及相鄰熱橋墻體進(jìn)行保溫設(shè)置。
  

• 在成都地區(qū)各類建筑中普遍存在架空層的設(shè)計(jì)，用于豐富建筑形態(tài)空間。因此，架空層部位的包圍也尤為重要。該部位設(shè)計(jì)類似于非釆暖地下室部位的保溫設(shè)計(jì)，只需要在梁底將墻面內(nèi)外側(cè)保溫連接即可形成保溫層閉環(huán)。

• 采暖房間直接接觸地面保溫構(gòu)造原理也類似于第2、3種情況。不同之處在于保溫需要設(shè)置于剛性層，剛性層部位需要與外墻斷開，保證保溫材料向下連續(xù)延伸1m以上。

2 外門窗

根據(jù)PHI研究的經(jīng)驗(yàn)結(jié)果，夏熱冬冷地區(qū)的外門窗的傳熱系數(shù)約Uw=1.0W/（㎡·K），這個(gè)窗戶仍然需要三層雙腔。另外門窗的選用均需要達(dá)到PHI的官方認(rèn)證，進(jìn)一步控制的產(chǎn)品的質(zhì)量。

在被動(dòng)房門窗設(shè)計(jì)中需要注意以下幾點(diǎn)：

• 外掛式安裝。通過外掛式安裝,將窗框嵌入保溫材料，有效避免熱橋（下圖）。

外掛式窗框節(jié)點(diǎn)

• 相同面積的外窗情況下具有以下特征：玻璃面積越大越節(jié)能，玻璃面積越大越經(jīng)濟(jì)。原因是玻璃的加工成本低于窗框，玻璃的節(jié)能效果優(yōu)于窗框。
  

• 節(jié)能外門尤其注意氣密性。被動(dòng)式建筑的外門類似于一個(gè)很大的窗戶開啟扇，一圈都有氣密性膠條進(jìn)行密封。因此門檻下部鋪設(shè)隔熱墊塊與門框形成閉合，這個(gè)要求與我們平常所見建筑不同，門口會(huì)有一個(gè)坎。無障礙設(shè)計(jì)需要單獨(dú)對(duì)門口部位進(jìn)行設(shè)計(jì)，保證門檻高度不超過15mm。
  

3 熱橋

維護(hù)結(jié)構(gòu)、外門窗的熱橋在前面有所介紹，另外還有些部位需要我們?cè)O(shè)計(jì)的時(shí)候尤其注意。

• 陽(yáng)臺(tái)、雨棚、空調(diào)板。在成都地區(qū)，通過陽(yáng)臺(tái)熱成像我們可以清晰可見，混凝土板與主體結(jié)構(gòu)梁連接，成為建筑熱橋最為明顯的部位。開放式陽(yáng)臺(tái)最為住宅設(shè)計(jì)中的重要元素，失去陽(yáng)臺(tái)是大家不能接受的。那么我們需要對(duì)該處的熱橋進(jìn)行處理。通過與主體斷開，保持外墻保溫連續(xù)性，并且將陽(yáng)臺(tái)門窗嵌入保溫層。對(duì)陽(yáng)臺(tái)結(jié)構(gòu)梁與主體連接梁需要進(jìn)行保溫處理，減少熱橋效應(yīng)（見下圖）。

陽(yáng)臺(tái)節(jié)能保溫構(gòu)造

對(duì)于內(nèi)凹，半凸半凹的陽(yáng)臺(tái)，空調(diào)板也可采用非斷開式陽(yáng)臺(tái)做法，保溫層需要對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行包裹閉合。但節(jié)能效果不如斷開式。

• 屋頂部分的各類管井，風(fēng)道，風(fēng)井等構(gòu)筑物。需要進(jìn)行保溫設(shè)置并且保溫材料延伸至管井內(nèi)部，形成熱橋保護(hù)。

4 氣密性

建筑走風(fēng)漏氣的地方很多，我們需要對(duì)每個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行仔細(xì)檢査。最終的結(jié)果是通過鼓風(fēng)門測(cè)試。因此我們對(duì)建筑氣密性的使用尤其注意，否則會(huì)增加后期的施工補(bǔ)救難度。

• 外門窗洞口四周開啟扇需要考慮雙層氣密膠條，安裝節(jié)點(diǎn)一周需要釆用氣密性與結(jié)構(gòu)主體逬行密封，避免施工密封不到位。

• 各類建材之間可能存在貫通空隙，需加密封。

• 各類管道穿墻洞口均需密閉。

5 高效熱回收系統(tǒng)

現(xiàn)狀建筑大多通過空氣流通進(jìn)行換氣，未考慮能源的回收，造成能源的極大浪費(fèi)。針對(duì)這種情況，在被動(dòng)房中考慮將排出氣體能量與進(jìn)入氣體進(jìn)行換熱,使空氣流通，讓能量留下，減少建筑制冷（熱）的能量消耗。在被動(dòng)房設(shè)計(jì)中，高效的換熱新風(fēng)系統(tǒng)也特別重要，需要關(guān)注以下幾點(diǎn)問題:

住宅設(shè)計(jì)中要充分考慮設(shè)備機(jī)組的安裝位置及管線綜合。遠(yuǎn)離對(duì)噪音有較高要求的臥室、書房等區(qū)域。

• 如采用臥式新風(fēng)換熱機(jī)組吊頂內(nèi)安裝，則對(duì)房間凈高有影響，建議在廚房吊頂內(nèi)安裝，廚房不降板，進(jìn)排風(fēng)口在生活陽(yáng)臺(tái)組織；

• 如采用立式新風(fēng)換熱機(jī)組，則在平面圖中要充分考慮機(jī)組位置；

• 建議空調(diào)與新風(fēng)換熱機(jī)組組合使用，管道均需逬行保溫?？蛷d、臥室等為送風(fēng)區(qū)，衛(wèi)生間廚房為回風(fēng)區(qū)，注意吊頂內(nèi)的管線布置；

• 熱回收效率要達(dá)到75%以上，且經(jīng)過PHI認(rèn)證；
  

• 注意立面中進(jìn)出風(fēng)的位置及密封，風(fēng)口多采用喇叭口，減少出入風(fēng)口位置風(fēng)速；
  

• 除了考慮新風(fēng)換熱機(jī)組，仍然需要考慮建筑的制冷制暖需求。公共建筑中帶有中央空調(diào)的建筑可直接將冷熱源接入進(jìn)風(fēng)管道上。住宅項(xiàng)目則需要根據(jù)實(shí)際情況考慮釆用集中還是分體空調(diào)。精裝修高檔住宅可將集中空調(diào)與新風(fēng)換熱機(jī)組同步考慮實(shí)施完成。
  

5可再生能源的利用

被動(dòng)房舊的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的主要實(shí)現(xiàn)途徑是對(duì)建筑所有影響熱傳導(dǎo)的部位加強(qiáng)防護(hù)，被動(dòng)式保溫隔熱。

建筑是人進(jìn)行各類活動(dòng)的場(chǎng)所，那必然的就會(huì)有能源消耗。要實(shí)現(xiàn)建筑能耗降低，建筑零能耗、甚至建筑產(chǎn)能，則需要提高建筑可再生能源的產(chǎn)生及利用。因此新的被動(dòng)房評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)在此基礎(chǔ)上考慮建筑產(chǎn)能的設(shè)計(jì)，并給出指導(dǎo)指標(biāo)。

成都地區(qū)可再生能源在建筑的方面相對(duì)受限。作為盆地平原地區(qū)，太陽(yáng)能光伏發(fā)電相較于其他相對(duì)更容易實(shí)現(xiàn)，并且在國(guó)內(nèi)外建筑中均有很好的使用。隨著光伏發(fā)電效率的不斷提升，日照資源相對(duì)缺乏的地區(qū)也可以嘗試進(jìn)行光伏發(fā)電應(yīng)用。