與不供暖房間、室外空氣或與地表的相鄰部位，特別容易影響整個建筑物的熱能耗與熱負荷，建筑物各個部分的U值決定了一個建筑外殼的隔熱性能。規(guī)定的U值為0.10W/m2K。

對于被動式標準的多層建筑，設計者可為保溫層的厚度按下面預估值作為預選。

表二　被動式建筑標準的多層居住建筑的保溫層厚度【S&P】

表三　Utendorfgasse公寓項目的U值【S&P】

以下為Utendorfgasse公寓項目中幾項U值和保溫材料厚度：

每平方米參考面積的熱損耗隨著建筑物體積的增加會越來越小。國家標準和補貼政策認可的差值——例如通過輸入由體形系數(shù)決定的限值——由于下列原因，這項物理現(xiàn)象對于被動式建筑并不適用：

 ? 采暖能耗限值≤15kWh/m²EBF?a和熱負荷≤10W/m²EBF不是隨意得出的，而是來自于被動式建筑的核心概念——新風的可加熱性。無關乎建筑緊湊性，單位面積的熱負荷一旦超過上述臨界值，即不能滿足整個建筑物所需的熱供應了。

 ? 綜上可知，一個建筑物的體積越小、緊湊性越差，就越難以使其滿足被動式建筑的要求。

在此特別需要注意的是，一個建筑的緊湊性需要滿足以下幾個參數(shù)：

 ? 體積：體積越大，緊湊性越高

 ? 形狀：越接近正方體（最好是球體），緊湊性越高

 ? 表面積：越少的額外表面積（邊角、凸出門廳，頂部凸起）緊湊性越高

以下的計算實例可以解釋這個規(guī)律。下圖中的變式表達了計算的基本原則。

獨戶住宅：

 ? 形式1：無地下室的一層獨戶住宅

 ? 形式2：無地下室的二層獨戶住宅，與形式1擁有同樣的用地面積

 ? 形式3：有地下室的二層獨戶住宅，與形式1擁有同樣的用地面積（地表面上）

多家庭住宅：

 ? 形式4：典型的中間位多家庭住宅

 ? 形式5：典型的大體積多家庭住宅

緊湊性的計算以及長度特征系數(shù)lc

   lc＝V/A

   V..........備輸入體積

   A..........條件性的建筑物外表面積

獨戶住宅建筑：

 ? 形式1：單層的獨戶住宅建筑，無地下室：

   A＝4×12.25×4.0+12.25×12.25×2＝約496m²

   à lc＝V/A＝600m³/496m²＝1.21m

   à 體型系數(shù)A/V＝0.83

 ? 形式2：二層的獨戶住宅建筑，無地下室，地上建筑面積與形式1相同：

   A＝4×8.65×8.0+8.65×8.65×2＝約426m²

   à lc＝V/A＝600m³/426m²＝1.41m

   à 體型系數(shù)A/V＝0.71

 ? 形式3：二層的獨戶住宅建筑，有地下室，地上建筑面積與形式1相同：

   A＝4×8.65×12.0+8.65×8.65×2＝約565m²

   à lc＝V/A＝900m³/565m²＝1.59m

   à 體型系數(shù)A/V＝0.63

多家庭住宅建筑：

 ? 形式4：典型的多家庭住宅建筑：

   A＝（2×12.50+2×18.00）×16.0+12.50×18.00×2＝約1426m²

   à lc＝V/A＝3600m³/1426m²＝2.52m

   à 體型系數(shù)A/V＝0.40

 ? 形式5：典型的大體量多家庭住宅建筑：

   A＝4×25.00×20.0+（25.00×12.50+12.50×12.50）×2＝約2938m²

   à lc＝V/A＝9380m³/2938m²＝3.19m

   à 體型系數(shù)A/V＝0.31

下面是據(jù)上述體形系數(shù)計算得出的U值和相對應的保溫層厚度。典型U值是摘自指示記錄第29號優(yōu)質隔熱的屋頂結構[RWE04 in FEI05]

獨戶住宅建筑：

 ? 形式1:：單層的獨戶住宅建筑，無地下室：

   à 體型系數(shù)A/V＝0.83

   à U＝約0.05~0.11W/m²K

  à 中間值＝0.08W/m²K≈在20cm的鋼筋混凝土外墻上約39cm的WLG032(100%)保溫

 ? 形式2：二層的獨戶住宅建筑，無地下室且與形式1擁有相同的體表面積：

   à 體型系數(shù)A/V＝0.71

   à U＝約0.05~0.13W/m²K

  à 中間值＝0.09W/m²K≈在20cm的鋼筋混凝土外墻上約35cm的WLG032(90%)保溫

 ? 形式3：二層的獨戶住宅建筑，包括地下室且與形式1擁有相同的體表面積：

   à 體型系數(shù)A/V＝0.63

   à U＝約0.05~0.13（0.14）W/m²K

  à 中間值＝0.09（0.10）W/m²K≈在20cm的鋼筋混凝土外墻上約35cm（31cm）的WLG032(90-79%)保溫

多家庭住宅建筑：

 ? 形式4：典型的多家庭住宅建筑：

   à 體型系數(shù)A/V＝0.40

   à U＝約0.05-0.15W/m²K

  à 中間值＝0.10W/m²K≈在20cm厚的鋼筋混凝土外墻上約30cm的WLG032(77%)保溫

 ? 形式5:典型的大體量的多家庭住宅建筑：

   à 體型系數(shù)A/V＝0.31

   à U＝約0.05-0.15W/m²K

  à 中間值＝0.10W/m²K≈在20cm厚的鋼筋混凝土外墻上約30cm的WLG032(77%)保溫

表四　不同體型系數(shù)的典型U值和保溫厚度【S&P】

由以上所列出的各項要求的U值可以看出，一個建筑物的緊湊性對于達到被動式建筑所要求的U值具有重要的影響。

在常規(guī)甚至是低能耗節(jié)能建筑中，熱橋現(xiàn)象是作為一個統(tǒng)一概率來計算，其數(shù)值為與外界空氣接觸建筑部件熱傳導值的10%，然而被動式建筑的熱損失極小，為實現(xiàn)其功能，盡可能的避免熱橋現(xiàn)象并不是一個輔助，而是必要條件。換言之，對于一個好的被動式建筑設計來說10%的熱橋計算誤差過高，忽視了被動式建筑外表面積的高隔熱質量。

最基本的要求是，保溫外表應該完美無縫的將整個建筑物包裹起來，直至達到在任意的一個剖面，用一支筆可以將整個隔熱層完整的畫出一條不間斷的線。

由于靜力學的原因，這并不容易完全做到，如在地下室墻體上的外墻。對于界面清晰的特殊部位允許將保溫層適量減少。

通常應遵循以下規(guī)則：

 ? 避免規(guī)則：盡可能的避免保溫層不交圈；

 ? 穿透規(guī)則：如果在保溫層上的不連續(xù)是不可避免的，則充當實際隔熱層的建筑部件的隔熱阻應取盡可能高的值。如，使用輕質混凝土或XPS代替磚瓦或鋼筋混凝土；

 ? 結合規(guī)則：保溫層在部件交接位無縫結合——連接所有表面；

 ? 幾何規(guī)則：盡可能的選擇在邊角部位采用鈍角。

圖六對建筑物產(chǎn)生熱橋的位置進行了簡要說明

為達到被動式建筑要求的無熱橋目標，在窗和陽臺處的連接、特別是承重墻的“基座部分”，要著重注意減少隔熱表皮的熱損耗。例如在內、外承重墻與地下室頂板的節(jié)點就是一個典型的熱橋。因為此處墻外側的保溫與地下室頂板的保溫無法交圈，所以在地下室延續(xù)的墻體產(chǎn)生了一個顯而易見的熱橋。

減少熱橋可引起附加成本，而通過明智的處理方式卻可以節(jié)約成本，在之后的章節(jié)中會有對節(jié)點細節(jié)的處理描述，且當其熱損耗系數(shù)Ψ為＜0.01W/mK時，直線熱橋可視為無熱橋現(xiàn)象。負熱橋現(xiàn)象亦有可能產(chǎn)生。當然這不是向建筑物內部輸送熱量，而是在熱橋計算范圍條件下產(chǎn)生的純計算數(shù)值。

圖六　熱橋總覽[ENFK04]

不采暖地下室或者地下車庫的建筑重量必需透過隔熱層導入地基。在多層住宅建筑中會存在少量熱橋，無法滿足無熱橋目標。因而在此會產(chǎn)生大量附加的必要規(guī)定，如在地下室的承重墻頂部區(qū)域搭建保溫延伸部分等。不可避免的熱橋能夠在整體建筑良好隔熱中被完全平衡是必要的，此外在構造上必須避免可以導致?lián)p壞的冷凝現(xiàn)象出現(xiàn)。

本文摘自建學叢書增刊《低成本多層被動式住宅》，綠色建筑研習社已取得本書連載授權，轉載必究。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。

【未完待續(xù)，請持續(xù)關注】