適合中國所有氣候帶的PHI被動房技術(shù)

　　德國被動房研究所最新研究報告《Passive Houses in Chinese Climates》[被動房在中國氣候帶（英文）]日前出爐，該研究報告共114頁，給中國所有氣候區(qū)提供系統(tǒng)的被動房設(shè)計基礎(chǔ)，涉及方面涵蓋窗戶質(zhì)量、保溫水平、暖通設(shè)備和建筑組件結(jié)構(gòu)類型。

   該項研究對不同的采暖和/或制冷系統(tǒng)包括傳統(tǒng)的小型分體式空調(diào)機組進行了舒適性、經(jīng)濟和可得性方面的研究。

   同時，也研究了在“夏季炎熱和潮濕”的氣候帶，建筑結(jié)構(gòu)類型需要注意的點。

   此外，該報告還提供了如何通過合適的新型組件改善能效和建造成本的建議。

   本文為該報告的概要。

被動房以極低的能源消耗和價格實惠的成本提供最佳可能的舒適室內(nèi)環(huán)境。她們是解決建筑領(lǐng)域中氣候保護任務(wù)的關(guān)鍵。這也使她們特別適用于擁有龐大人口基數(shù)和經(jīng)濟快速發(fā)展的中國。

目前在中國只有個別被動房實例。這篇研究報告則給中國所有氣候區(qū)提供系統(tǒng)的被動房設(shè)計基礎(chǔ)。結(jié)果顯示，被動房可以建造于中國的任何地方。

基于一個十層樓的住宅高樓，分別從九個地點進行被動房原理的進一步細化，這九個地點覆蓋中國的所有氣候區(qū)。與按現(xiàn)行標準建造的常規(guī)新建建筑相比，所得的參考被動房節(jié)省80%-90%的采暖能源和約50%的制冷和除濕能源。

合適的窗戶質(zhì)量、保溫水平、暖通設(shè)備和建筑組件結(jié)構(gòu)類型取決于氣候和建筑布局。不過在所有的情況下，用的都是相同的原理，所得的結(jié)果都是按國際標準認同定義的被動房。

在寒冷和嚴寒氣候區(qū)，最重要的特征就是建筑要擁有極好的保溫性能。傳熱系數(shù)U-值約為0.1W/（m2K），非常好的氣密性，三玻（甚至四玻或者真空）低輻射玻璃，以及高效能通風熱回收是必要的。緊湊的熱工圍護結(jié)構(gòu)和南向窗戶能帶來更多好處。為了提高冬季室內(nèi)空氣相對溫度，可以使用帶能量回收裝置（ERV，即熱濕回收系統(tǒng)）的通風設(shè)備。

在這些氣候帶中為了保持持久耐用和干燥的建筑結(jié)構(gòu)，最重要的一點是敷設(shè)隔汽層-可以就是氣密層-在墻或者屋頂結(jié)構(gòu)的內(nèi)側(cè)，而在外側(cè)則要考慮透氣性。外表面同時應該保護結(jié)構(gòu)使其免受雨水的侵入，例如使用不吸收雨水的涂料。保溫層應該敷設(shè)在外側(cè)以保持結(jié)構(gòu)溫暖和干燥。

采暖可以通過多種不同方式實現(xiàn)。傳統(tǒng)的系統(tǒng)例如散熱器或者地板采暖依然適用，但是他們所需的設(shè)計負荷相比之下就要小得多。也可以通過加熱通風系統(tǒng)為了提供良好室內(nèi)空氣質(zhì)量而輸送的送風簡簡單單地實現(xiàn)被動房的采暖，有可能需要通過小量的循環(huán)空氣進行補充。

即使在中國相對寒冷的氣候區(qū)，夏季的天氣也有持續(xù)數(shù)周之長會變得炎熱。高溫可能會伴隨著高濕度，尤其是在東部區(qū)域。在氣候區(qū)，例如像北京，為了高舒適的夏季室內(nèi)環(huán)境，即使是在被動房中，也需要主動制冷和除濕。

在重要經(jīng)濟區(qū)夏熱冬冷區(qū)，采暖和主動制冷都需要。在冬季和夏季需要良好的保溫，但是相比于寒冷的氣候區(qū)其保溫程度相對較弱一些。夏季室外高濕度使得峰值制冷條件下夜間通風被動制冷無法實現(xiàn)。除濕所需能源可以通過使用合理可控的能量回收通風系統(tǒng)而顯著減少。被動式太陽能可以利用于冬季但在夏季需要有效的活動遮陽避免。

通過送風，有可能需要100%-200%的循環(huán)風進行被充，來實現(xiàn)空調(diào)調(diào)節(jié)在這些區(qū)域尤其具有優(yōu)勢，因為僅需要一個系統(tǒng)就能同時實現(xiàn)采暖、制冷和除濕。另外，對于低溫送風，必須要考慮到一些關(guān)于風管道和送風末端的技術(shù)細節(jié)。此外還有一種價格低廉并且方便可得的替代方案，即在每套住宅的中央房間安裝單個傳統(tǒng)的小型分體式空調(diào)機組。這種方案要求室內(nèi)門在一天當中敞開一段時間。這樣的話，產(chǎn)生的熱舒適性比送風制冷就只是稍微差一點。在潮濕的夏季，需要特別注意除濕是否足夠；為了獲得最佳的舒適度和節(jié)能，濕度應和溫度分開控制。

在這些氣候區(qū)，建筑外部結(jié)構(gòu)組件實現(xiàn)徹底濕平衡是尤具挑戰(zhàn)性的，因為濕傳遞方向在整年中一直在改變。建筑外墻和屋面的結(jié)構(gòu)就需要特別慎重地考慮。用EPS作為外保溫時，通常不會有問題。但對于用礦物棉作為保溫的結(jié)構(gòu)，外部抹灰的特性十分重要，例如很低的水蒸氣擴散阻力和很低的吸水性。

對于受熱帶氣候影響的夏熱冬暖區(qū)，對陽光的控制是最重要的因素。窗戶應該通過固定遮陽裝置以避免太陽直射和擁有高選擇性遮陽玻璃-不過活動遮陽也是可以使用的。墻和屋頂可以通過保溫層免受太陽負荷；或者使用冷色尤其對于屋頂也是有效的方法。

除濕需求甚至可以比顯熱制冷需要還高。氣密的圍護結(jié)構(gòu)保護著建筑內(nèi)部免受室外高濕度的影響。同時需要通過通風系統(tǒng)中的能量回收裝置得以保障。

在這一類型的氣候區(qū)中，耐久干燥的墻和屋頂結(jié)構(gòu)需要吸水率特別低但透氣的外表面。大部分的結(jié)構(gòu)類型在這個前提下都能運行得很好；采用透濕材料的外保溫，例如礦物棉，濕度方面則需要特別注意。

在溫暖氣候區(qū)的制冷設(shè)備使用和夏熱冬冷地區(qū)相同的原理。

在中國南方溫和的山地氣候區(qū)，陽光充足和氣候溫和，這讓眾多不同的被動房設(shè)計方案可以使用。在這個氣候區(qū)，甚至可以建造既不需機械通風也不需三玻玻璃的被動房。

通過研究結(jié)果也證實了，被動房規(guī)劃設(shè)計軟件包（PHPP）是適用于所有中國氣候區(qū)的設(shè)計軟件。如果PHPP計算從設(shè)計一開始就融為設(shè)計過程的一部分，那么可以實現(xiàn)集舒適、節(jié)能和經(jīng)濟為一體的被動房。

對應于被動房提供的高效節(jié)能，組件也是更優(yōu)越的，如今還沒有大規(guī)模產(chǎn)品范圍。本研究報告包含了關(guān)于如何通過合適的新型組件改善能效和建造成本的建議。