被動式節(jié)能屋（德語：Passivhaus）又可譯為被動式房屋，是基于被動式設(shè)計而建造的節(jié)能建筑物。被動房屋的基本原則就是能效。杰出的保溫墻體、創(chuàng)新的門窗技術(shù)、高效的建筑通風(fēng)、電器節(jié)能都是解決能效的基礎(chǔ)。
被動式低能耗建筑的基本要求
被動式房屋基本原理及作用
| 當(dāng)房屋的外墻與屋頂保溫隔熱性能足夠好時， 當(dāng)外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫層到達(dá)一定厚度時，房屋通過外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的能量損失達(dá)到最低。在冬季可以憑借房屋自然得熱維持室內(nèi)溫度達(dá)到20度以上；在夏季足以抵抗太陽的幅射不傳到室內(nèi)。U≤0.15W/(m2K) |
| 當(dāng)房屋的外窗采光、隔熱和保溫性能足夠好時， 室內(nèi)可以外窗的自然光滿足照明要求，從而將用電照明降到最低。外窗在滿足采光的同時，將造成室內(nèi)冷負(fù)荷的紅外線隔絕在室外從而最大地降低冷負(fù)荷g≥0.5； 外窗在滿足采光同時，窗的傳熱系數(shù)足夠的低，從而降低通過窗的熱傳導(dǎo)。 |
| 采用通風(fēng)效率≥75%新風(fēng)設(shè)施。 必須滿足人體的新風(fēng)需求，在每次換氣時將能量損失降到最低。 |
被動式房屋的效益與作用
1.全面提升建筑室內(nèi)環(huán)境
1）良好的溫濕度環(huán)境；
2）足夠的新風(fēng)。
2.全面降低采暖空調(diào)能耗
供暖需熱量≤15kW·h/(m2a) 或樓宇熱負(fù)荷≤10W/m2
有效制冷需求≤15kW·h/(m2a)
總一次能源需求≤120kW·h/(m2a)
3.全面提升建筑質(zhì)量
樓宇氣密性n50≤0.6/h
4.促進(jìn)節(jié)能產(chǎn)業(yè)升級
被動式房屋的設(shè)計要求
1.被動式低能耗建筑用自身的得熱滿足冬季采暖的需求；
被動式低能耗建筑保證室內(nèi)空氣質(zhì)量的高品質(zhì)
2.用一次能源做限定性指標(biāo)
追求的是建筑物總一次能源的降低克服了此消彼長的問題。
1）不能因為遮陽降低制冷能耗而提高了照明能耗。
2）不能因為降低了冬季的采暖能耗提高了夏季的空調(diào)能耗。
3）不能因為使用地源熱泵反而提高了一次能源的需求。
追求的建筑用能總體的降低不是單一方面的降低：遮陽如果降低了自然采光不能滿足要求從而增加了能耗。禁用雙層窗(雙層皮爭論)。
3.室內(nèi)環(huán)境要求
室內(nèi)環(huán)境一年四季宜處舒適狀態(tài)，應(yīng)同時滿足如下規(guī)定：
室內(nèi)溫度20～ 26℃
室內(nèi)相對濕度在40～60%
超溫頻率≤5%
室內(nèi)二氧化碳含量≤1000ppm
室內(nèi)圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面溫度溫差不得超過3℃
門窗室內(nèi)一側(cè)無結(jié)露現(xiàn)象。
4.噪音限值
通過管網(wǎng)和輔助通道傳遞聲音限值，應(yīng)滿足如下規(guī)定：
機房≤ 35dB
功能房≤ 30dB
起居室≤ 20dB
5.氣密性要求
被動式低能耗房屋的氣密性必須滿足N50≤0.6，即在室內(nèi)外壓差50Pa的條件下，每小時的換氣次數(shù)不得超過0.6次。
6.熱回收率要求
冬季通風(fēng)換氣時必須對排出空氣進(jìn)行熱回收，熱回收率宜滿足下式要求Rh≥75%
被動式房屋的設(shè)計原則
1.緊湊型設(shè)計
房屋體型宜緊湊，體型系數(shù)宜≤0.4
2.無熱橋設(shè)計
１）外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫屋應(yīng)連續(xù)完整，嚴(yán)禁出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性熱橋。
２）外墻宜采用外墻外保溫系統(tǒng)，應(yīng)有對外墻外保溫系統(tǒng)性聯(lián)結(jié)錨栓有阻斷橋處理。
屋頂做法
3.滿足自然通風(fēng)的要求
1）外窗的可開啟面積不小于總面積的四分之一。
2）房屋的平面布局宜有利于形成穿堂風(fēng)。
3）單元內(nèi)除廚房外，所有房間的室內(nèi)門與地板之間的距離不得小于２cm。
4.充分利用自然采光
房屋采光應(yīng)滿足《建筑采光設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》GB/T50033的規(guī)定。起居室與書房自然照明宜滿足書寫、閱讀的要求。
5.充分利用太陽能
1）房屋的主朝向宜為南向。
2）應(yīng)利用房屋的太陽光充足建筑表面安裝太陽能熱水器。
3）地下庫等地下設(shè)施宜利用太陽光導(dǎo)系統(tǒng)滿足日間照明要求。
德國被動房的特征
1）強調(diào)建筑物首先要滿足建筑熱工的要求，嚴(yán)禁結(jié)露發(fā)霉，然后才是對建筑能物能耗的要求。
2）提出對建筑物舒適度要求。它要求室內(nèi)相對濕度在是40-60%，溫度控制在18～ 26℃，并且超溫頻率10%，并且新風(fēng)量必要滿足人體需求
3）強調(diào)充分利用自然通風(fēng)。被動式房屋在室外氣候條件在舒適范圍內(nèi)，盡可能不啟動設(shè)備對室內(nèi)調(diào)節(jié)而利用自然通風(fēng)。
4）充分利用自然采光。被動式房屋對窗墻比沒有限制，但對通過窗進(jìn)入到室內(nèi)的太陽光得熱（Total energy transmittance）有所限制，規(guī)定不得小于0.5。而我國標(biāo)準(zhǔn)中采用的遮陽系數(shù)限值。
5）判定建筑是否符合節(jié)能建筑的方法是通過能耗模擬計算出一次能源并最終通過建筑實際的一次能源消耗量判定其是否為節(jié)能建筑。
6.建筑整體氣密層規(guī)定
1）房屋應(yīng)有包繞整個采暖體積的氣密性外圍護(hù)結(jié)構(gòu)，這層外圍護(hù)結(jié)構(gòu)中應(yīng)有連續(xù)完整的氣密層。
2）10cm以上的混凝土層，PE薄膜等致密性較好的材料的材料均可做為氣密層，不同材料構(gòu)成的氣密層連接處必須妥善處理以保證氣密層的完整性。
3）嚴(yán)禁使用雙層窗和大孔砌塊。
被動式房屋建造的經(jīng)驗要點
經(jīng)驗之一：中國可以建造出來被動房，施工質(zhì)量是制約因素：
N50≤0.6(N50指室內(nèi)外壓差50帕的狀態(tài)下房屋每小時換氣次數(shù)小于0.6次)成為能否實現(xiàn)被動式房屋最終效果的最關(guān)鍵因素。
經(jīng)驗之二：選擇正確的材料與產(chǎn)品以及構(gòu)造成為開發(fā)商的必然選擇；
1.從圖便宜到首先挑選正確的材料與產(chǎn)品。
2.能與建筑同壽命的外墻外保溫(B1)體系得到應(yīng)用。
3.窗臺板和女兒墻蓋板成了必然選擇。
4.基礎(chǔ)與散水放棄傳統(tǒng)做法,采用更為合理的構(gòu)造。
經(jīng)驗之三：設(shè)計施工培訓(xùn)和德國專家的指導(dǎo)使中國人自己完成被動式房屋的建造成為可能。
經(jīng)驗之四：絕大多數(shù)材料中國可以自已解決。
K≤0.8
窗口的密封材料只能從德國進(jìn)口。
窗的內(nèi)部密封強度大于外部密封；
內(nèi)側(cè)為防水隔氣膜,外則為防水透氣膜；
耐老化與建筑同壽命。
高性能門窗密封材料基本缺失，國內(nèi)完全可以生產(chǎn)K≤0.8 的LOW-E玻璃，國內(nèi)能生產(chǎn)出型材的廠商少之又少。
被動房屋與國內(nèi)65%單體建筑節(jié)能房屋投資比較
被動房屋與65%節(jié)能房屋投資比較多投入：627.8元/㎡；
其他節(jié)省的投資：
1.熱計量表相關(guān)費用：3818.3元/戶，折合約38.2元/㎡;
2.用戶節(jié)約空調(diào)機費用：20000元，折合200元/㎡ ;
3.節(jié)約管道井面積1.35㎡，按照售價7000元 按照兩戶計算折合47.3元/㎡；
以上合計節(jié)約資金285.5元/㎡ 。
本課件部分引用張小玲《被動式房屋在中國的實踐》。
案例主題：漢堡之家――寄予美好愿望的建筑《被動式房屋在中國的實踐》。
地理位置：位于上海世博浦西園區(qū)城市最佳實踐區(qū)北部E片區(qū)。
建筑面積：3150平方米。
建筑高度：約18米，地上5層，地下1層。
案例原型：位于漢堡“港口新城”沙門碼頭60號的H2O大樓。
案例關(guān)鍵詞：一幢獲得德國權(quán)威機構(gòu)認(rèn)證的“被動房”新建筑項目，基本無需主動供應(yīng)能量的生態(tài)建筑。
技術(shù)亮點：高隔熱隔音，對建筑設(shè)計、建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)以及所采用的節(jié)能技術(shù)采取了優(yōu)化措施。
案例看點：一幢現(xiàn)代化的漢堡建筑，參觀者可親身體驗即使在上海悶熱的天氣里，也能在室內(nèi)享受適宜的溫度、清新的空氣，并減少能源消耗。
技術(shù)
——隔熱保溫系統(tǒng)
隔熱保溫系統(tǒng) 外墻采用雙層夾板結(jié)構(gòu)，在內(nèi)層的水泥墻和外層的紅磚之間裝有20公分厚的聚苯乙烯作為隔熱層。窗戶使用3層玻璃構(gòu)造安裝防輻射層和可移動的網(wǎng)狀遮陽板，保證良好的氣密性和保溫效果
——太陽能設(shè)備供電
漢堡之家的屋頂裝有450平米的光伏發(fā)電設(shè)備，可以提供建筑運行和使用所需電能的80%左右；另一個功能是遮陽，在屋頂形成大片陰影，在夏季太陽直射下降低了熱輻射，在冬季則能接受更多斜射的陽光。
——地下水泵取暖制冷
“被動房屋”內(nèi)沒有空調(diào)，但通過幾種技術(shù)的結(jié)合實現(xiàn)冬暖夏涼，其中很重要的一部分是地下水泵，它位于35米的地下，其中管道把地下水循環(huán)利用，用于采暖和制冷；
——中央通風(fēng)設(shè)備
建筑的通風(fēng)裝置也與熱循環(huán)系統(tǒng)相連，漢堡之家采用了一臺德國運來的具有熱回收、制冷和除濕功能的通風(fēng)裝置，其熱回收功率和制冷在80%到90%，最大限度減少了能量損失。
與傳統(tǒng)建筑相比較
總結(jié)
節(jié)能環(huán)保 | 建筑本身無需主動提供能量，而是通過地源熱泵獲得采暖、制冷、通風(fēng)和除濕，從而實現(xiàn)建筑能源供應(yīng)的自給自足和零廢氣排放。 |
能源有效利用及再生能源利用 | “漢堡之家”在結(jié)構(gòu)形式、外墻構(gòu)造、能源供給、通風(fēng)采光等多方面均體現(xiàn)了節(jié)能性的建筑方式與智慧型的建筑技術(shù)的有效結(jié)合模式，為城市可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)環(huán)保的理念下的建筑設(shè)計提供了積極的啟示意義。 |
辦公、家居一體化 | 建筑的靈活性空間設(shè)計特征為該建筑實現(xiàn)辦公、居住綜合使用和高度結(jié)合提供了可能性，未來的創(chuàng)新辦公室理念，家居辦公一體化，單一或群體工作室和交流中心的建立都可以在此得以實現(xiàn)。 |
