“被動房”設計 近乎零耗能建筑的路

　　建筑是產生能耗的主因之一,源白建筑環境的溫室氣體排放量占全球總排放量的30-40%。

　　這一點已經獲得普遍認同,但人們并未積極地采取應對措施。

　　節能與能效扮演著至關重要的作用,尤其是對亞洲而言。到2030年,當地人口將從現在的40億急劇增長至50億。屬時,全亞洲都將面臨節能和使用可再生能源的新時代。

　　建筑業所面臨的挑戰即打造出與環境和社會相融的建筑,使經濟與美觀、舒適并存一自始至終滿足所有必要的功能和結構要求。

　　許多國際機構都將節能視為其重要的研究議題之一。尤其在歐洲,我們在過去的數+年間見證了激動人心的技術碩果和實施成就。

　　德國和其他北歐國家就建筑所制定的節能法規始于1978年,對墻體、地下室和屋頂的隔熱值做出了明文規定。這套全新的政府法規是對石油危機的回應。政府決定改善建筑環境一40%的國家能耗來源于此。

　　80年代標志著歐洲人用創新實現節能的開端,尤其在德國卓有成效。由于建筑環境節能法規的生效,政府法規為實施創新鋪平了道路。計算材料隔熱值和建筑外立面（詞條“建筑外立面”由行業大百科提供）最小臨界值的方法被普遍采用。建筑業迫于法規開始走上創新的道路,這也導致建筑方法論的演變。而建筑法規也日益趨向嚴格,對建筑能效提出了更多的改迸要求,最終形成了這個高度復雜化和專業化的行業。

　　瑞典隆德大學的教授Bo Adamson和德國“住房與環境研究所”的Walflgang Feist博士對建筑設計中的能效問題做了一系列跨學科研究,創造了全新的研究領域“建筑物理”。1988年,他們發表了自己的研究結果,將這全新的概念稱為“被動房”。

　　“被動房是單單通過對新鮮氣團的后熱或后冷處理達到良好隔熱性能(符合ISO7730)的建筑,被動房要求達到特定的室內空氣質量(DN1946)-無需循環空氣。”

　　第一批(4棟)“被動房”由一支專業的研究團隊設計規劃,于1990年在德國達姆施塔特建成。

　　被動房整合了前衛的建筑設計、改善節能和熱回收的通風裝置、特殊隔熱的窗（詞條“窗”由行業大百科提供）框和百葉、無熱橋結構與太陽能供暖技術。

　　被動房只有安裝帶高效熱回收裝置的可控通風系統才能發揮作用。它使用了一個逆流的空對空熱交換機。當時電扇耗電率很高,這也是首次啟用了帶電子換向器的直流風扇。這能實現80%的熱回收率。

　　對于4口之家而言,每人每小時的新鮮空氣補給量為25m³,后來行業內開發了低能耗的通風系統,耗電率低至04Whl/m³。

　　在被動房中,每一間房間都會獲得預先過濾好的新鮮空氣,這些空氣也將用于供曖或制冷。

　　這與北美及亞洲的慣常做法有很大的不同,兩地通常使用空調并對空氣做循環利用。

　　被動式窗戶

　　只有在所有組件都滿足各自技術要求的條件下,被動房概念才會起效。其中最重要的自然是一棟建筑的門和窗。

　　在建筑業中,窗的質量發展速度比其他建筑組件都要快。在過去30年間,市場上窗產品的熱流失率已經降低了8個單位。在70年代初,歐洲大部分窗戶都采用單層玻璃,Uw值為55。能源流失率是巨大的。

　　由于隔熱質量不佳,室外的冷空氣能穿過玻璃直接進入室內。80年代初期,德國新建筑革新引入了雙層玻璃,它的隔熱性能要好些。與單層玻璃相比,它的能源流失率降低一半。即使在極為寒冷的季節,室內表面溫度（詞條“表面溫度”由行業大百科提供）也不會低于75℃。窗戶表面仍然很冷,有冷凝水（詞條“冷凝水”由行業大百科提供）。因此,在玻璃內層添加鋁合金涂層是最為關鍵的一個步驟一這一層稱之為“low-e” (低輻射)層。這個涂層能降低內玻和外玻之間的熱輻射。如果將縫隙中的空氣換成氬氣或氪氣就更能達到這個效果。

　　自1995年德國全新的“隔熱條例”生效后,這些所謂的“低輻射玻璃”就成為全德國標準的建筑結構組件。通常,一扇木質、PVC或高隔熱的鋁合金窗（詞條“鋁合金窗”由行業大百科提供）在使用標準窗隔板和標準雙層bw-e玻璃的情況下U值在13至17之間。在冬季,室內的平均表面溫度將保持在13℃。

　　三層low-e玻璃為德國的節能窗結構實現了突破,它的U值能達到05-08。不僅是玻璃,整扇窗戶都必須具備這樣的隔熱質量,采用了隔熱窗框和隔熱窗隔板。這就是“被動式窗戶”。

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