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書名

建學叢書增刊《低成本多層被動式住宅》

建學建筑與工程設計所有限公司致力于綠建及超低能耗建筑設計，現(xiàn)已建成和在建PHI認證標準項目共4項。已出版建學叢書《被動式建筑，節(jié)能建筑，智慧城市》等。

建學建筑與工程設計所有限公司與奧地利歐中環(huán)境協(xié)會、德國達姆斯塔特被動房研究所、奧地利希波爾建筑物理研究設計公司、清華大學建立了技術(shù)合作關(guān)系。

奧地利Helmut Sch?berl

奧地利Sch?berl & P?ll建筑物理研究所 CEO，奧地利標準化委員會ON-K175 副主席，歐中環(huán)境發(fā)展促進協(xié)會（ECED）專家?guī)斐蓡T，奧地利標準化委員會ON-K235 成員，維也納校園專業(yè)技術(shù)大學高能效建筑專業(yè)講師

Sch?berl& P?ll GmbH是奧地利最大的建筑物理公司之一,也是世界知名的建筑物理公司.公司的20多位建筑物理學家，長期保持同時參與運行市值約10億歐元的60-70個項目。以下為該公司部分被動房項目：

ACV – 維也納奧地利中心項目

BORGDeutsch Wagram項目

Utendorfgasse 項目

Kaiserstra?e保護建筑改造項目

工程項目 Sunquarter

維也納技術(shù)大學化學實驗樓項目

中央公墓附屬多功能建筑群

中國河北涿州被動式辦公樓公寓樓項目

董小海

PHI被動房咨詢師

歐中環(huán)境發(fā)展促進協(xié)會 技術(shù)顧問 項目經(jīng)理

歐中環(huán)境發(fā)展促進協(xié)會與歐盟質(zhì)量組織保持著緊密的合作關(guān)系，奧地利經(jīng)濟部，環(huán)境農(nóng)業(yè)部，科技創(chuàng)新部，財政部大力支持協(xié)會的工作，協(xié)會與國際被動式建筑研究所保持著常年不間斷的合作聯(lián)系。

校對：廖旭煒

建筑師

排版：盛學文

高級工程師  PHI被動房設計師

本書共分5大部分，分別為：簡介；技術(shù)；建筑增量成本；使用者和成果；附錄。詳細目錄如下：

1 概述

近年來以被動式建筑為代表的高能效建筑贏得了人們越來越多的關(guān)注。其在獨棟別墅已經(jīng)得到充分運用的今天，本書主要考慮將其引入到多層居住建筑的領域里。

討論被動式建筑技術(shù)運用到多層住宅中的經(jīng)濟性及可行性，要特別重視兩方面因素——被動式建筑技術(shù)以及建造成本。這兩方面體現(xiàn)在下文中的維也納市三個被動式建筑項目提供的參考比較中：

位于維也納14區(qū)的Utendorfgasse公寓是維也納公共住宅項目里首個按照被動式建筑標準獲得認證的被動式住房。該建筑由三個建筑體量組成，共含39套住宅，于2006年10月竣工。

Am Mühlweg公寓由木制混合結(jié)構(gòu)的4個被動式建筑組成，共含70個公寓及一個SOS-國際兒童村分部。底層以及樓梯間是由剪力墻結(jié)構(gòu)完成，以上四層均為木結(jié)構(gòu)。該建筑竣工于2006年11月。

Dreherstra?e公寓按4棟低能耗建筑加一棟被動式建筑設計。被動式建筑由27套公寓組成，所在小區(qū)共含有138套出租公寓。交房日期為2007年9月。

從高能效和建筑成本角度看，被動式建筑Utendorfgasse公寓被公認為先鋒項目。對被動式建筑技術(shù)的全面研究加上各領域交叉合作設計，使得此項目滿足了達姆施塔特被動式建筑研究所要求的各項被動式建筑國際標準，并實現(xiàn)了十分經(jīng)濟的建造成本。立足于經(jīng)濟的成本是此項目設計中一個特別重要角度。雖然建造成本低廉——不超過1,055€（不含增值稅）/每平方米（使用面積）——但達到了各項被動式建筑國際標準。

被動式建筑的建造方式所產(chǎn)生的增量成本，去除增值稅后，在上述項目中為41.3-58.7€/m2（使用面積），這大約是建造成本的4%-6%。

2  多層居住用被動式建筑的定義

2.1  定義

被動式建筑標準是基于低能耗建筑標準的拓展。相對于低能耗建筑僅界定了熱能耗取決于建筑物的緊湊性，被動式建筑標準則細究了所有的基本能耗。

除了熱能的主要參考標準（采暖能耗、熱負荷和氣密性）之外，原生能源消耗也被列為一個重要觀察點。被動式建筑標準是由位于德國達姆施塔特的被動式建筑研究所提出的。以數(shù)字形式表達，被動式建筑須達到的各項標準，應滿足下表所列的數(shù)值：

表一　被動式建筑研究所定義的被動式建筑，單位耗能面積（EBF)[FEI07]

單純按熱能需求的角度觀察，被動式建筑亦可按照以下的形式來定義：

被動式建筑是這樣的一個建筑，其熱負荷及年采暖需求小到可以放棄使用常規(guī)供暖。坊間流傳的被動式建筑不需要任何形式供暖的說法是誤導，被動式建筑仍需要一個極低的供暖補充，所補充的供暖熱能耗≤15kWh/m2a。為達到此低能耗的要求，建筑物中需配備一個擁有高效熱回收功能的新風系統(tǒng)。

在與最終使用者的溝通中，表一中的相應數(shù)值還須滿足以下幾個附屬條件：

表一中的數(shù)值是整個建筑物的平均值。實際上公寓中某些特殊位置的采暖熱能耗、熱負荷以及原生能源消耗的數(shù)據(jù)會出現(xiàn)一定偏差。

熱能耗≤15kWh/m2EBF·a適用于下列附屬條件，即2007版PHPP的計算條件：

 ? 室內(nèi)溫度為20℃；

 ? 室內(nèi)負荷2.1W/m2（人體與機器的散熱）；

 ? PHPP的氣候數(shù)據(jù)庫，亦可使用別的數(shù)據(jù)；

 ? 熱能耗不包括熱分配導致的熱損失；

 ? 熱能耗不包含使用者造成的誤差（如采暖期間過多開窗換氣）。

原生能源消耗≤120kWh/m2EBF·a適用于，在滿足熱能耗各項附屬條件之余，另有下列額外條件需要滿足，下列各項數(shù)值也是PHPP2007版的計算附帶

條件：

 ? 25L/每人/每天的熱水需求；

 ? 人均居住面積20-50m2/人；

 ? 家用電器、照明、電子產(chǎn)品以及小電器的標準要求；

 ? 對上述所有器具的電力消耗頻率進行統(tǒng)計；

 ? 不考慮電梯的耗電量。

2.2 空氣加熱（氣暖)

通風在可持續(xù)性建筑的發(fā)展中有著非常關(guān)鍵的作用。在傳統(tǒng)建筑、低能耗建筑中使用的一個基本準則是“供暖通風分離”。這意味著，在此類建筑中房間供暖需求的熱量是通過熱水傳輸而不是通過空調(diào)系統(tǒng)的空氣。理由是：作為能量運輸?shù)妮d體，水的熱導性遠好于空氣。

圖一　能量載體水與空氣的比較

在保溫技術(shù)不斷發(fā)展的過程中，在80年代有個被廣泛討論的問題：一個建筑物的熱損失必須達到多微弱的程度，就可以僅通過保證健康所必要的新鮮空氣量供暖，并滿足足夠舒適的使用溫度。這就是被動式建筑的核心構(gòu)想。

一個人需要的新鮮空氣為30m3/h，在面積為30m2的居住空間內(nèi)，必要的新鮮空氣需求約為1m3/h·m2（30m3/h：30m2=1m3/h·m2）。

為避免灰塵碳化以及異味的產(chǎn)生，由新風系統(tǒng)送入的新鮮空氣最高預熱溫度約為50oC。由此可知，室內(nèi)空氣的最大可用溫差為30oC，且最大可用熱能亦取決于此。則單位居住面積最大熱負荷為：

PHZ＝1m3/h?m2·0.33Wh/K?m3·30K＝10W/m2，其中0.33Wh/K?m3為使每立方米的空氣產(chǎn)生一開爾文（或者一攝氏度）的溫度變化所需要的熱能。

空氣的物理特性決定其并不具備向建筑物內(nèi)輸送更多的熱能的能力，因此在被動式建筑中不允許比此有更高的熱能損失。理解被動式建筑的關(guān)鍵正是了解采暖負荷須≤10W/m2的限值。以中歐的氣候條件為基礎，根據(jù)這個最高采暖負荷可以推出年采暖熱能耗為15kWh/m2·a。

被動式建筑外殼中超常規(guī)厚的保溫層并不是無端的，而是現(xiàn)今社會越來越高密度的居住方式的必然結(jié)果，也是新風系統(tǒng)成為采暖分配和散熱方式的必要前提。這種供暖系統(tǒng)的簡化大大優(yōu)化了被動式建筑采暖方案的經(jīng)濟性。該系統(tǒng)通過一個熱監(jiān)測表，將送風預熱至最高約50oC。原則上除送風可預熱性必須得滿足外，附加獲熱可以由其他補充系統(tǒng)提供。例如采用較小尺寸的風機轉(zhuǎn)輪，未必一定要安裝于窗下；或者使用間距較大的地暖。

2.3 隔熱質(zhì)量

一個被動式建筑應滿足以下因素：

 ? 外表傳熱系數(shù)（U值）極低

 ? 杜絕所有熱橋

 ? 性能優(yōu)異的建筑外殼以減少不必要的熱損失

 ? 低熱損的透明建筑構(gòu)件（如三層隔熱玻璃）同時利用好日照熱源

 ? 擁有高效熱回收能力的居住空間新風系統(tǒng)（舒適的新風系統(tǒng)）?？梢詫⒒仫L中的熱能利用新鮮空氣的預熱

2.4 被動式建筑的著眼點

被動式建筑的著眼點是什么？

 ? 舒適性的獲得：

　—由新風系統(tǒng)提供持續(xù)的新鮮空氣；

　—建筑構(gòu)件內(nèi)外表面之間極小的溫差帶來的舒適室內(nèi)氣候；

　—通過高效的保溫玻璃減少窗戶周圍的空氣溫度驟降。

 ? 可持續(xù)發(fā)展，并高效節(jié)能的建筑方式，進而大大減少對不穩(wěn)定的能源價格的依賴；

 ? 通過高效節(jié)能家電、照明系統(tǒng)及高能效建筑設備減少電耗；

 ? 對氣候環(huán)境保護作出相應的貢獻；

被動式建筑用戶最為認可的是用持續(xù)新風設備實現(xiàn)的舒適室內(nèi)環(huán)境。如圖二所示，與傳統(tǒng)建筑相比較而言，被動式建筑中接觸外部環(huán)境建筑構(gòu)件的內(nèi)表面溫度與室內(nèi)建筑構(gòu)件的溫度基本不存在溫差。故提高室內(nèi)溫度以改善舒適性成為可能。相比之下其他建筑則需要在窗戶周圍進行供暖，而在被動式建筑中完全沒有必要。

【未完待續(xù)，請持續(xù)關(guān)注】