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被动房有哪些“黑科技”?

来源:中国能源网 时间:2020-01-09 16:43:31

  (样板间中的环境一体机)

  建筑技术的不断进步为建筑节能目标的实现提供了可能。在众多技术中,有超低能耗建筑之称的被动房在我国落地将近10年,目前已在22个省市、160多个示范项目中应用。2017年,由中国建筑科学院提供技术支持的高碑店列车新城项目概念规划发布,这也是中国首个百万平米德国被动房研究所(PHI)认证的超低能耗示范社区。中国建筑科学研究院建筑环境与节能研究院院长徐伟表示,在建筑迈向更低能耗的方向上,基本技术路径是一致的,即通过建筑被动式设计、主动式高性能能源系统及可再生能源系统应用,最大幅度减少化石能源消耗。

  给房子穿什么“外衣”很重要

  伴着绵绵细雨,记者走进河北高碑店国家绿色智慧建筑示范中心内的超低能耗绿色建筑主题馆,第一感觉就是较室外湿度更大,更暖和。河北省超低能耗建筑评审专家、奥润顺达集团副总裁邓滨涛解释了其中缘由,整个展馆内没有安装任何加湿、采暖设备,要想冬暖夏凉,给房子“穿什么衣服”很重要。“比如说在北方冬季,风大、寒冷,人如果只穿件毛衣就出门,肯定分分钟冻透。房子也一样,我们要给它穿上‘羽绒服’,学名叫石墨聚苯板,比普通聚苯板保温性能高三分之一,其价格仅为聚氨酯等保温材料的70%。”

  除了外墙保温材料,要调节改善室内热环境和视觉舒适性,建筑遮阳和被动窗也是一种重要手段。邓滨涛说,良好的建筑遮阳可以大大降低建筑的夏季空调制冷负荷,节约空调耗电量。而被动窗从外观上看,与普通用窗并无太大差异,但是其保温性能相当于厚厚的一米墙。既能打开通风换气,又能关闭后确保密不透风,如存在丝毫的缝隙都会成为整栋建筑的“黑洞”。与此同时,被动窗需根据房间不同朝向、不同洞口尺寸、不同安装位置进行科学计算和专项设计。在安装上,也不同于传统的安装工艺,须采取悬挂于主体结构之外的“外挂式”安装方法,因其重量大,对安装支撑件的强度、耐腐蚀性等有着严格的要求。所以,被动房除了需要技术作支撑,建筑本身所涉及的各种材料、部件都必须精益求精,任何一个小零件出问题都可能影响到整个楼的节能效果,同时会有安全隐患。

  房子的“呼吸系统”也关乎节能

  在徐伟看来,超低能耗建筑节能水平略低于近零能耗建筑,是近零能耗建筑的初级表现形式,其室内环境参数与近零能耗建筑相同,在技术上具有相通性。除了需要通过使用保温隔热性能更高的非透明围护结构、保温隔热性能更高的外窗、无热桥的设计与施工等技术,来提高建筑整体气密性,降低供暖需求外,还需要通过使用遮阳技术、自然通风技术、夜间免费制冷等技术,降低建筑在过渡季和供冷季的供冷需求。与此同时,能源系统和设备效率提升也尤为关键,包括暖通空调、照明及电气系统等,应优先使用能效等级更高的系统和设备。

  在展馆内的厨房样板间头顶上方,与多个管道相连接的一个方形设备引起了记者的注意,邓滨涛介绍说,这就是被动房所使用的一种能源设备,“我们可以把它比喻成房子的‘呼吸系统’,称之为环境一体机,它的功率仅是空调的六分之一,功能却是空调的五倍,可以实现恒温、恒湿、恒氧、恒静、除霾等多项功能。”

  而环境一体机的运行是否畅通,则需要由连接各个房间的通风管道系统进行保障。由于环境一体机的功率小、功能多,所以通风管道系统的安装需要根据不同房间的位置、面积、不同的送风距离、居住人数、生活方式等进行系统的计算与设计,确保合理有效地促进室内空气循环。同时,安装时需对每处管道的连接进行精细化密封衔接,确保整个管网无丝毫泄漏,让每个房间均匀地输送新风,并根据每个房间的不同情况适时调节温度、湿度等指标。

  国际技术本土化要因地制宜

  记者了解到,目前国内已建成和正在建造的被动房既有别墅、办公楼、学校,也有不同高度的住宅楼。而不同形态的被动房,在建造中的难点也不尽相同。邓滨涛举例说,在建的列车新城项目最高有26层,完工后建筑高度为79.5米。“通俗来讲,高层风大、风压高,对门窗、外保温墙的安装、抗压力都会提出更高的要求。如果材料质量、安装不到位,一旦遇到大风暴雨等恶劣天气,就可能出现外保温墙面脱落砸到人、车的情况。虽然被动房在欧洲开展较早,但欧洲的住宅多以二三层为主,高层居住建筑的相关经验较少,所以在中国建高层被动房在技术上有一定挑战。”

  对此,中国建筑科学研究院建筑环境与节能研究院高性能建筑设计研究中心高彩凤博士表示认同。天津市滨海新区的中新天津生态城被动房住宅项目,是目前获得PHI认证的世界最高被动式建筑,建筑高度56.03米。

  中国建筑科学研究院是该项目的中方咨询单位,高彩凤告诉记者,我国居住建筑的主要形式是高层住宅,在高层建筑中应用被动式超低能耗建筑技术,首先需要外保温系统的防火和可靠性。高层居住建筑要求保温材料为A级或B1级,并且一般采用薄抹灰系统。由于被动式超低能耗建筑的保温厚度远大于常规建筑,因此外保温系统的抗风压性能和安装的可靠性要特别注意。其次,被动式超低能耗建筑的外窗通常采用外挂方式,以减少热桥影响,并配置可调节外遮阳,在高层建筑中更要考虑外挂部品安装的安全可靠。第三,在新风热回收装置的选型和安装,公共区域的气密层和保温层位置等方面,高层居住建筑也有一定的特殊性。“所以,在中国开展被动式超低能耗建筑工作,在借鉴德国经验的同时,更要注意中国建筑的特点,因地制宜制订技术方案。”高彩凤介绍说。

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