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書名

建學(xué)叢書增刊《低成本多層被動(dòng)式住宅》

建學(xué)建筑與工程設(shè)計(jì)所有限公司致力于綠建及超低能耗建筑設(shè)計(jì)，現(xiàn)已建成和在建PHI認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目共4項(xiàng)。已出版建學(xué)叢書《被動(dòng)式建筑，節(jié)能建筑，智慧城市》等。

建學(xué)建筑與工程設(shè)計(jì)所有限公司與奧地利歐中環(huán)境協(xié)會(huì)、德國(guó)達(dá)姆斯塔特被動(dòng)房研究所、奧地利希波爾建筑物理研究設(shè)計(jì)公司、清華大學(xué)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(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)ON-K175 副主席，歐中環(huán)境發(fā)展促進(jìn)協(xié)會(huì)（ECED）專家?guī)斐蓡T，奧地利標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)ON-K235 成員，維也納校園專業(yè)技術(shù)大學(xué)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(xué)家，長(zhǎng)期保持同時(shí)參與運(yùn)行市值約10億歐元的60-70個(gè)項(xiàng)目。以下為該公司部分被動(dòng)房項(xiàng)目：

ACV – 維也納奧地利中心項(xiàng)目

BORGDeutsch Wagram項(xiàng)目

Utendorfgasse 項(xiàng)目

Kaiserstra?e保護(hù)建筑改造項(xiàng)目

工程項(xiàng)目 Sunquarter

維也納技術(shù)大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)樓項(xiàng)目

中央公墓附屬多功能建筑群

中國(guó)河北涿州被動(dòng)式辦公樓公寓樓項(xiàng)目

董小海

PHI被動(dòng)房咨詢師

歐中環(huán)境發(fā)展促進(jìn)協(xié)會(huì) 技術(shù)顧問(wèn) 項(xiàng)目經(jīng)理

歐中環(huán)境發(fā)展促進(jìn)協(xié)會(huì)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(jì)部，環(huán)境農(nóng)業(yè)部，科技創(chuàng)新部，財(cái)政部大力支持協(xié)會(huì)的工作，協(xié)會(huì)與國(guó)際被動(dòng)式建筑研究所保持著常年不間斷的合作聯(lián)系。

校對(duì)：廖旭煒

建筑師

排版：盛學(xué)文

高級(jí)工程師  PHI被動(dòng)房設(shè)計(jì)師

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

1 概述

近年來(lái)以被動(dòng)式建筑為代表的高能效建筑贏得了人們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注。其在獨(dú)棟別墅已經(jīng)得到充分運(yùn)用的今天，本書主要考慮將其引入到多層居住建筑的領(lǐng)域里。

討論被動(dòng)式建筑技術(shù)運(yùn)用到多層住宅中的經(jīng)濟(jì)性及可行性，要特別重視兩方面因素——被動(dòng)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(gè)被動(dòng)式建筑項(xiàng)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(xiàng)目里首個(gè)按照被動(dòng)式建筑標(biāo)準(zhǔn)獲得認(rèn)證的被動(dòng)式住房。該建筑由三個(gè)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(gè)被動(dòng)式建筑組成，共含70個(gè)公寓及一個(gè)SOS-國(guó)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(dòng)式建筑設(shè)計(jì)。被動(dòng)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(dòng)式建筑Utendorfgasse公寓被公認(rèn)為先鋒項(xiàng)目。對(duì)被動(dòng)式建筑技術(shù)的全面研究加上各領(lǐng)域交叉合作設(shè)計(jì)，使得此項(xiàng)目滿足了達(dá)姆施塔特被動(dòng)式建筑研究所要求的各項(xiàng)被動(dòng)式建筑國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，并實(shí)現(xiàn)了十分經(jīng)濟(jì)的建造成本。立足于經(jīng)濟(jì)的成本是此項(xiàng)目設(shè)計(jì)中一個(gè)特別重要角度。雖然建造成本低廉——不超過(guò)1,055€（不含增值稅）/每平方米（使用面積）——但達(dá)到了各項(xiàng)被動(dòng)式建筑國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。

被動(dòng)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(xiàng)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(dòng)式建筑的定義

2.1  定義

被動(dòng)式建筑標(biāo)準(zhǔn)是基于低能耗建筑標(biāo)準(zhǔn)的拓展。相對(duì)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(dòng)式建筑標(biāo)準(zhǔn)則細(xì)究了所有的基本能耗。

除了熱能的主要參考標(biāo)準(zhǔn)（采暖能耗、熱負(fù)荷和氣密性）之外，原生能源消耗也被列為一個(gè)重要觀察點(diǎn)。被動(dòng)式建筑標(biāo)準(zhǔn)是由位于德國(guó)達(dá)姆施塔特的被動(dòng)式建筑研究所提出的。以數(shù)字形式表達(dá)，被動(dòng)式建筑須達(dá)到的各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)滿足下表所列的數(shù)值：

表一　被動(dòng)式建筑研究所定義的被動(dòng)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(dòng)式建筑亦可按照以下的形式來(lái)定義：

被動(dòng)式建筑是這樣的一個(gè)建筑，其熱負(fù)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(dòng)式建筑不需要任何形式供暖的說(shuō)法是誤導(dǎo)，被動(dòng)式建筑仍需要一個(gè)極低的供暖補(bǔ)充，所補(bǔ)充的供暖熱能耗≤15kWh/m2a。為達(dá)到此低能耗的要求，建筑物中需配備一個(gè)擁有高效熱回收功能的新風(fēng)系統(tǒng)。

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

表一中的數(shù)值是整個(gè)建筑物的平均值。實(shí)際上公寓中某些特殊位置的采暖熱能耗、熱負(fù)荷以及原生能源消耗的數(shù)據(jù)會(huì)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(jì)算條件：

 ? 室內(nèi)溫度為20℃；

 ? 室內(nèi)負(fù)荷2.1W/m2（人體與機(jī)器的散熱）；

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

 ? 熱能耗不包括熱分配導(dǎo)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(guò)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(xiàng)附屬條件之余，另有下列額外條件需要滿足，下列各項(xiàng)數(shù)值也是PHPP2007版的計(jì)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(biāo)準(zhǔn)要求；

 ? 對(duì)上述所有器具的電力消耗頻率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)；

 ? 不考慮電梯的耗電量。

2.2 空氣加熱（氣暖)

通風(fēng)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(gè)基本準(zhǔn)則是“供暖通風(fēng)分離”。這意味著，在此類建筑中房間供暖需求的熱量是通過(guò)熱水傳輸而不是通過(guò)空調(diào)系統(tǒng)的空氣。理由是：作為能量運(yùn)輸?shù)妮d體，水的熱導(dǎo)性遠(yuǎn)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(guò)程中，在80年代有個(gè)被廣泛討論的問(wèn)題：一個(gè)建筑物的熱損失必須達(dá)到多微弱的程度，就可以僅通過(guò)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(dòng)式建筑的核心構(gòu)想。

一個(gè)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(fēng)系統(tǒng)送入的新鮮空氣最高預(yù)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(fù)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(dòng)式建筑中不允許比此有更高的熱能損失。理解被動(dòng)式建筑的關(guān)鍵正是了解采暖負(fù)荷須≤10W/m2的限值。以中歐的氣候條件為基礎(chǔ)，根據(jù)這個(gè)最高采暖負(fù)荷可以推出年采暖熱能耗為15kWh/m2·a。

被動(dòng)式建筑外殼中超常規(guī)厚的保溫層并不是無(wú)端的，而是現(xiàn)今社會(huì)越來(lái)越高密度的居住方式的必然結(jié)果，也是新風(fēng)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(jiǎn)化大大優(yōu)化了被動(dòng)式建筑采暖方案的經(jīng)濟(jì)性。該系統(tǒng)通過(guò)一個(gè)熱監(jiān)測(cè)表，將送風(fēng)預(yù)熱至最高約50oC。原則上除送風(fēng)可預(yù)熱性必須得滿足外，附加獲熱可以由其他補(bǔ)充系統(tǒng)提供。例如采用較小尺寸的風(fēng)機(jī)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(gè)被動(dòng)式建筑應(yīng)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(shí)利用好日照熱源

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

2.4 被動(dòng)式建筑的著眼點(diǎn)

被動(dòng)式建筑的著眼點(diǎn)是什么？

 ? 舒適性的獲得：

　—由新風(fēng)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(lái)的舒適室內(nèi)氣候；

　—通過(guò)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(jìn)而大大減少對(duì)不穩(wěn)定的能源價(jià)格的依賴；

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

 ? 對(duì)氣候環(huán)境保護(hù)作出相應(yīng)的貢獻(xiàn)；

被動(dòng)式建筑用戶最為認(rèn)可的是用持續(xù)新風(fēng)設(shè)備實(shí)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(dòng)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(jìn)行供暖，而在被動(dòng)式建筑中完全沒(méi)有必要。

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