中國被動房的發(fā)展及指標(biāo)體系

綠色建筑研習(xí)社 · 2017-08-03 15:38 留言

  在新型城鎮(zhèn)化的背景下,我國建筑面積將持續(xù)增長,建筑總能耗仍將增長,如何解決建筑面積增長和降低建筑總能耗,以及人們對居住環(huán)境要求的提升和減低建筑能耗這兩大矛盾,一直是建筑節(jié)能研究領(lǐng)域的重要內(nèi)容,

  被動房作為解決我國長江流域過渡地區(qū)冬季室內(nèi)溫度過低的問題的一種高性能建筑,其理念在世界范圍內(nèi)得到越來越廣泛的認(rèn)可。隨著應(yīng)用被動房理念而建造的國內(nèi)一批示范項目的建成,國內(nèi)掀起了被動式超低能耗建筑的研究應(yīng)用熱潮,被動式超低能耗建筑無疑已經(jīng)成為我國下一階段建筑節(jié)能工作關(guān)注的重點技術(shù)之一。

  我國建筑能耗特點

  我國作為一個歷史悠久、國土廣袤的多民族發(fā)展中大國,在室內(nèi)環(huán)境、建筑特點、居民生活習(xí)慣和建筑用能強度等方面都有獨特之處,且無發(fā)達國家的成熟經(jīng)驗可供參考,這些都增加了我國被動式超低能耗建筑技術(shù)體系的研發(fā)難度。

  1.室內(nèi)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)和生活習(xí)慣

  我國是一個發(fā)展中國家,經(jīng)濟發(fā)展不均衡,不同氣候區(qū)居住建筑室內(nèi)環(huán)境有著較大的差異,但整體低于發(fā)達國家,主要體現(xiàn)在室內(nèi)溫度不達標(biāo)、新風(fēng)量不足。在夏季開窗通風(fēng)是解決室內(nèi)過熱問題的首選,空調(diào)系統(tǒng)間歇運行,室內(nèi)溫度偏高。我國被動式低能耗建筑指標(biāo)體系須立足于國情,在尊重居民生活習(xí)慣和降低建筑能耗的前提下,適當(dāng)?shù)靥岣呓ㄖh(huán)境標(biāo)準(zhǔn),營造適合我國居民的健康舒適的室內(nèi)環(huán)境。

  2.氣候特點

  我國地域廣闊,橫跨多個氣候帶,5 大建筑氣候分區(qū)特點差異大,東西南北的供暖和空調(diào)需求極不均衡,全國無法實施統(tǒng)一的被動式超低能耗建筑能耗指標(biāo),德國被動房指標(biāo)體系更是無法適用。

  3.建筑特點

  我國的居住建筑與歐美存在顯著差異,國內(nèi)大型城市新建城鎮(zhèn)住宅建筑以高層建筑為主,中小型城市則以多層住宅為主,建筑密度大、容積率高、公共空間面積大、公共外門頻繁開啟,導(dǎo)致了能耗特點的明顯差異。

  我國住宅空置率偏高是另一個重要影響因素,統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明我國住宅的空置率在20% ~ 30% 間變化。高空置率導(dǎo)致的戶間傳熱損失大和集中設(shè)備負(fù)荷率低對建筑能耗產(chǎn)生重要的影響。

  4.建筑能耗特點

  不同于發(fā)達國家高舒適度和高保證率下的高能耗,我國建筑能耗特點為低舒適 度和低保證率下的低能耗,且不同年代建筑能耗強度差異大。不能使用國外指標(biāo)體系中的一次能源消耗量要求。

  中國定義及指標(biāo)體系

  在立足于我國基本國情,吸收和借鑒歐洲被動式低能耗建筑體系的基礎(chǔ)上,細(xì)致分析國內(nèi)現(xiàn)有被動式超低能耗建筑試點工程,充分考慮經(jīng)濟發(fā)展水平、產(chǎn)業(yè)情況、建筑特點、居民生活習(xí)慣的因素,科學(xué)合理地制定了中國被動式超低能耗建筑指標(biāo)體系。該體系以控制性性能要求作為核心評價標(biāo)準(zhǔn)并推薦對應(yīng)指標(biāo)的技術(shù)和做法,對室內(nèi)環(huán)境要求、能耗指標(biāo)等進行了科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)囊?guī)定。

  我國被動式超低能耗建筑的定義為“被動式超低能耗建筑指通過最大限度提高建筑圍護結(jié)構(gòu)保溫隔熱性能和氣密性,充分利用自然通風(fēng)、自然采光、太陽輻射和室內(nèi)非供暖熱源得熱等被動式技術(shù)手段,將供暖和空調(diào)需求降到最低,實現(xiàn)舒適的室內(nèi)環(huán)境并與自然和諧共生的建筑?!?

  1.健康舒適的建筑室內(nèi)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)

  營造健康、舒適的室內(nèi)環(huán)境是被動式超低能耗建筑的核心目的之一。通過被動技術(shù)措施使室內(nèi)溫度在適宜的范圍內(nèi)波動。當(dāng)室外氣象條件不能通過自然通風(fēng)滿足要求時,主動供冷或供暖系統(tǒng)將啟動,用以保持適宜的室內(nèi)環(huán)境。高效的新風(fēng)系統(tǒng)能夠以極低的能源消耗,在保證室內(nèi)溫度恒定的前提下,提供充足、健康、新鮮的空氣,保證室內(nèi)良好的空氣品質(zhì),因此,被動式超低能耗建筑能夠提供充足健康的新風(fēng)。冬季室內(nèi)溫度不低于20℃,過渡季在20~26℃之間波動,在夏季,當(dāng)室外溫度低于28℃、相對濕度低于70% 時,通過自然通風(fēng)保證舒適的室內(nèi)環(huán)境,當(dāng)室外溫度高于28℃或相對濕度高于70% 以及其他室外環(huán)境不適宜自然通風(fēng)的情況下,主動供冷系統(tǒng)將會啟動,使室內(nèi)溫度≤ 26℃,相對濕度≤ 60%。

  在一些氣候區(qū),被動式超低能耗建筑不使用主動供暖或供冷系統(tǒng)也可以保證室內(nèi)有很好的舒適度,當(dāng)不設(shè)供暖設(shè)施時,要求過冷小時數(shù)≤ 10%,當(dāng)不設(shè)空調(diào)設(shè)施時,要求過熱小時數(shù)≤ 10%。例如,在嚴(yán)寒地區(qū),僅通過被動式技術(shù)就可以保證夏季室內(nèi)保持舒適的溫度,或是在夏熱冬暖氣候區(qū),良好的圍護結(jié)構(gòu)使得冬季不采用主動供暖系統(tǒng)即可改善冬季室內(nèi)溫度偏低的情況。我國被動式超低能耗建筑的室內(nèi)環(huán)境較現(xiàn)有水平有較大的提升

  2.科學(xué)合理的主要控制性性能指標(biāo)

  控制性性能指標(biāo)是被動式超低能耗建筑技術(shù)體系的核心,由單位面積年供暖量和年供冷量要求(公共建筑為相對節(jié)能率)、氣密性要求、供暖空調(diào)和照明年一次能源消耗 3 項指標(biāo)組成。

  居住建筑單位面積年供暖量和供冷量要求主要立足于通過被動技術(shù)將建筑物的冷熱需求減至最低,低至僅新風(fēng)系統(tǒng)即可承擔(dān)建筑的冷、熱負(fù)荷,不再需要傳統(tǒng)的供熱和供冷設(shè)施。而公共建筑由于其建筑類型和能源系統(tǒng)的復(fù)雜性,要求其供暖供冷及照明終端能耗相對于現(xiàn)行建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)再節(jié)能60%以上。

  氣密性要求主要是保證建筑物在需要時能夠與室外環(huán)境有良好的隔絕,當(dāng)建筑的圍護結(jié)構(gòu)足夠好時,室外空氣滲透就成了影響建筑室內(nèi)環(huán)境的主要因素。而良好的氣密性可以降低建筑室外環(huán)境對室內(nèi)環(huán)境的影響。氣密性必須滿足n50 ≤ 0.6。

  一次能源消耗指標(biāo)則是要求建筑物在能量需求極低的前提下,能源消耗最少。不同的建筑類型有不同的約束指標(biāo)。

  主要技術(shù)措施

  被動式超低能耗建筑的核心要素是以超低的建筑能耗值為約束目標(biāo),具有高保溫隔熱性能和高氣密性的外圍護結(jié)構(gòu),高效熱回收的新風(fēng)系統(tǒng)。被動優(yōu)先、主動優(yōu)化、使用可再生能源是實現(xiàn)被動式超低能耗建筑的基本路線,它并不是高科技的堆砌,其更重要的內(nèi)涵是回歸建筑的根本,科學(xué)規(guī)劃設(shè)計和精細(xì)施工,建造高品質(zhì)的精品建筑。

  被動式超低能耗建筑主要依賴高性能圍護結(jié)構(gòu)、新風(fēng)熱回收、氣密性、可調(diào)遮陽等建筑技術(shù),但實現(xiàn)被動式超低能耗的難點主要在技術(shù)的適宜性和多種技術(shù)的集成,如何提供一個基于被動式理念的系統(tǒng)解決方案。被動式的核心理念強調(diào)直接利用太陽光、風(fēng)力、地形、植被等場地自然條件,通過優(yōu)化規(guī)劃和建筑設(shè)計,實現(xiàn)建筑在非機械、不耗能或少耗能的條件下,全部或部分滿足建筑供暖、降溫及采光等需求,達到降低建筑使用能量需求進而降低能耗、提高室內(nèi)環(huán)境性能的目的。因此,實現(xiàn)被動式超低能耗建筑需要更加科學(xué)合理地進行建筑設(shè)計,建筑師與暖通工程師的緊密配合,確定合理的建筑方案和設(shè)計,利用性能化設(shè)計方法提供實現(xiàn)既定目標(biāo)的系統(tǒng)解決方案,提升建筑設(shè)計的科技含量和附加值。


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