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PHI發布研究報告:被動房可以建造于中國的任何地方

被動房以極低的能耗和實惠的成本提供最佳可能的舒適室內環境。這是解決建筑領域中氣候保護任務的關鍵。因此特別適用于擁有龐大人口基數和經濟快速發展的中國。


2016年,PHI(被動房研究所)發布《被動房在中國氣候帶》的研究報告,為中國所有氣候區提供了系統性的被動房設計基礎。結果顯示,被動房可以建造于中國的任何地方。


《報告》基于一個十層的住宅樓,分別從覆蓋中國的所有氣候區的九個地點進行被動房原理的進一步細化。與按現行標準建造的常規新建建筑相比,參考被動房得到的結果是節省了 80%-90%的采暖能源需求和約 50%的制冷和除濕能源需求。


合適的窗戶品質、保溫水平、暖通設備和建筑組件結構類型取決于氣候和建筑布局。不過在所有的情況中,用的都是相同的原理,所得的結果都是按國際標準認同定義的被動房。


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1

寒冷和嚴寒氣候區


在寒冷和嚴寒氣候區,最重要的性能就是建筑必須擁有極好的保溫。傳熱系數 U-值約為 0.1W/(mK),非常好的氣密性,三玻(甚至四玻或者真空)低輻射玻璃,以及高效熱回收通風系統是必要的。


緊湊的熱工圍護結構和南向窗戶是有利的。為了提高冬季室內空氣相對濕度,可以使用能量回收通風系統(ERV,全熱交換系統,即同時回收熱量和濕度的系統)。


在這些氣候區中,要讓建筑結構耐久、干燥,最重要的一點是在墻或者屋頂結構的內側敷設隔汽層(這可以同時就是氣密層),而在外側則要考慮透氣性。外表面同時應該保護結構使其免受雨水的侵入,例如使用不吸收雨水的涂料。保溫層應該敷設在外側以保持結構溫暖和干燥。


采暖可以通過多種不同方式實現。傳統的系統例如散熱器或者地板采暖依然適用,但是他們所需的設計負荷相比之下就要小得多。被動房的采暖,可以很簡單地通過對送風加熱就能實現。“送風”是通風系統為了提供良好室內空氣品質而輸送的新鮮空氣;加熱時有可能需要加入小量的室內循環風進行補充。


即使是在中國相對寒冷的氣候區,夏季也有持續數周之久的炎熱天氣。高溫可能會伴隨著高濕度,尤其是在東部區域。在某些氣候區,例如北京,為了高舒適度的夏季室內環境,即使是在被動房中也需要主動制冷和除濕。


該地區被動房代表項目:

1.哈爾濱辰能溪樹庭院

2.沈陽建筑大學中德節能示范中心

3.幸福堡綜合商業樓

4.吉林建筑大學城建學院超低能耗建筑

5.森鷹被動式工廠

6.西藏城發節能建材被動式辦公樓

7.秦皇島在水一方被動式住宅

8.CABR近零能耗示范樓

9.奧潤順達被動式專家公寓

10.河北省建筑科技研發中心科研辦公樓 

11.山東建筑大學教學實驗綜合樓

12.河北威盧克斯辦公樓

13.青島中德生態園體驗中心

14.山東城市建設職業學院實驗實訓中心

15.天津中新生態城公屋展示中心

16.威海城建華庭幼兒園

17.濟南漢峪海風住宅建設項目

18.承德中天建設工程檢測綜合辦公樓

19.濰坊未來之家

20.天津象博豪庭3號樓

21.威海市委黨校新校綜合教學樓

22.中建科技湖南公司綜合辦公樓

23.金茂綠創中心

24.五方企業館

25.高碑店燕趙華府住宅項目

26.首開花漾龍苑西28#樓

27.高碑店列車新城

……


2

夏熱冬冷區


在經濟上舉足輕重的夏熱冬冷區,采暖和主動制冷都需要。在冬季和夏季需要良好的保溫,但是相較于寒冷的氣候區其保溫程度相對低一些。夏季在制冷需求峰值條件下,室外的高濕度使得利用夜間通風不可行。


除濕所需能源可以通過使用合理可控的能量回收通風系統(全熱交換新風系統)而顯著減少。冬季可以利用被動太陽能,但在夏季需要有效的活動遮陽避免過熱。


通過送風(有可能需要補充 100%-200%的循環風)來實現溫濕調節,在這些地區尤其具有優勢。因為僅需要一個系統就能同時實現采暖、制冷和除濕。另外,對于低溫的送風,必須要考慮到一些關于風管和風口的技術細節。


此外還有一種價格低廉并且方便易得的替代方案,即在每套住宅的中央房間安裝單個傳統的小型分體式空調機組。這種方案要求房間門在一天當中敞開一段時間。這種方式的熱舒適性比送風制冷就只是稍微差一點。


在潮濕的夏季,需要特別注意除濕是否足夠;為了獲得最佳的舒適度和節能,濕度應該和溫度分開控制。在這些氣候區,建筑外部結構組件實現徹底濕平衡尤具挑戰性,因為濕傳遞方向在整年中會發生改變。建筑外墻和屋面的結構就需要特別慎重地考慮。


用 EPS 作為外保溫時,通常不會有問題。但對于用礦物棉作為保溫的結構,外部抹灰的性能十分重要,例如很低的水蒸氣擴散阻力和很低的吸水性。


該地區被動房代表項目:

1.朗詩布魯克酒店

2.中建科技成都綠色建筑產業園辦公樓

3.南京凱尚零號被動房

4.碧桂園臺州玖樟府

5.臺州科技城被動房酒店

6.蘭州新區中建大廈

7.南京綠色燈塔高新區展示館

8.鎮江CIFAL培訓基地展示中心

9.上海虹橋迎賓館9#樓

10.南昌眾森紅谷一品幼兒園

11.杭州景瀾酒店

12.株洲青龍灣德國之家被動房

13.武漢洺悅芳華項目

14.株洲市民中心

15.株洲神農灣被動式森林酒店

……


3

夏熱冬暖區


在受熱帶氣候影響的 夏熱冬暖區,對陽光的控制是最重要的因素。窗戶應該用高選擇性遮陽型玻璃,并以固定遮陽裝置避免太陽直射,不過活動遮陽也是可以使用的。外墻和屋面可以通過保溫層降低太陽負荷;或者使用高紅外反射率隔熱涂料也是有效的方法,尤其對于屋面。


除濕需求甚至可以比顯熱制冷需求還高。氣密的圍護結構保護著建筑內部免受室外高濕度的影響。能量回收通風系統(全熱交換新風系統)可提供更進一步的保障。


在這一類型的氣候區中,耐久干燥的墻和屋頂結構需要吸水率特別低但能透氣的外表面。大部分的結構類型在這個前提下都能運行得很好;外保溫如果采用透水蒸氣的材料,例如礦物棉,則需要特別注意濕度。在 溫暖氣候區的制冷設備使用和夏熱冬冷地區相同的原則。


該地區被動房代表項目:

1.廈門褐石住區被動式建筑

2.福建奮安被動房

3.珠海興業研發樓

4.福建南安北山被動式住宅示范工程

5.首開廈門翎翔上郡39號樓


4

溫和地區


在溫暖氣候區的制冷設備使用和夏熱冬冷地區相同的原則。在中國南方溫和的山地氣候區,陽光充足,氣候溫和,有許多不同的被動房設計方案可以選擇。在這個氣候區,甚至可以建造既不需機械通風也不需三玻玻璃的被動房。


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