成都地區(qū)如何設計被動房？

1 成都地區(qū)的氣候特點

成都屬于內(nèi)陸，夏熱冬冷地區(qū)，對應PHPP溫和氣候區(qū)。成都地區(qū)對于維護結構，外門窗的節(jié)能導熱系數(shù)U值要求都低于寒冷地區(qū)，以下兩個數(shù)值可供設計參考應用：維護結構U值=0.3W/(㎡·K)，外門窗U值=1.0W/(㎡·K)。

2 相似地區(qū)被動房的實踐經(jīng)驗

成都與上海同屬于夏熱冬冷地區(qū)，被動房研究所對以上海為氣候區(qū)代表城市做了相關被動房的設計及實踐數(shù)據(jù)，我們可以此作為參考，對成都被動房實施各維度的數(shù)據(jù)進行參考使用，有利于從最開始掌握成都被動房設計的關鍵數(shù)據(jù)。

上海2018年完成一座116㎡的辦公類型被動房認證。該建筑為單層木結構,具體節(jié)能參數(shù)如下：外墻U值=0.105W/(㎡·K)，地下室樓板U值=0.169W/(㎡·K)，屋面 U值=0.112W/(㎡·K)。該建筑一次能源需求95KWh/(㎡a)<120KWh/(㎡a)。

成都地區(qū)剛剛新申報一處被動房，該建筑為一處住宅項目，參數(shù)如下：外墻U值：0.204W/(㎡·K)，地下室樓板U值=4.015 W/(㎡·K)，屋頂U值=0.415W/(㎡·K)，外窗窗框Uw=1.19W/(㎡·K)，玻璃 Uw=0.65 W/(㎡·K)。

根據(jù)以上兩個案例大致有以下幾點結論：

• 層數(shù)增加對被動房的實施難度無增加，或者更易實現(xiàn)。

• 根據(jù)目前的實踐經(jīng)驗，夏熱冬冷地區(qū)外墻保溫在150mm?200mm。

• 外窗雖然指導值為Uw=1.0W/(㎡·K)，但普遍選擇國內(nèi)產(chǎn)品Uw=0.8W/(㎡·K)。

• 被動房并不只是應用于住宅，所有類型建筑均可進行技術推廣。

3 成都地區(qū)節(jié)能建筑與被動房對比

從被動房維護結構、熱橋、氣密性、高效熱回收新風系統(tǒng)四個維度與成都目前已建及在建現(xiàn)狀建筑進行對比。能夠清晰地了解被動房設計的解決路徑，以建筑舒適性為核心，以節(jié)約能源為目的。

1 外圍護結構

我們對國內(nèi)通用節(jié)能設計標準與被動房設計指導指標進行對比（見下表）

國內(nèi)節(jié)能標準與被動房對比

通過對比得出部分結論：

• 外墻、屋頂可以通過增加保溫材料的厚度來實現(xiàn)建筑節(jié)能性能的提高。

• 外門窗我們需要采用新型高效經(jīng)過認證的三層中空節(jié)能玻璃。安裝方式釆用外掛且嵌入保溫層。

• 架空層，地面需要將立面、屋頂的保溫的形式應用。

2 熱橋

維護結構除了“穿上"厚的“保暖衣"，還需要檢查所有的部位具有相同的保溫性能，是否都被保溫材料全部包裹。這個就涉及到建筑的熱橋。現(xiàn)狀的建筑大多沒有對建筑進行精細設計，建筑節(jié)能多停留于模型計算，實際建筑中熱橋隨處可見。例如：空調(diào)板，裝飾線條，陽臺，屋頂各類出屋面管井，女兒墻，首層地面，還有外立面采用幕墻系統(tǒng)時的龍骨等。被動房設計要求對這些冷熱橋逬行詳細設計，杜絕熱橋。

3 氣密性

確認完建筑被良好的保溫材料全覆蓋，還需要檢查是否有“走風漏氣”的情況，否則依然不能保證保溫隔熱的良好性能?，F(xiàn)狀建筑中接觸氣密性往往單就門、窗、幕墻等單獨組件進行氣密性要求，而在被動式設計中以整個建筑作為整體進行氣密性測試，以測試數(shù)據(jù)作為認定標準。無論新舊標準，被動房均對氣密性有明確要求n50<0.6。而根據(jù)從事被動房驗證工作人員的經(jīng)驗，國內(nèi)普遍的房子的氣密性n50> 10，甚至達到20，“走風漏氣”情況嚴重。沒有良好的氣密性造成室內(nèi)氣體大量與外部氣體頻繁換熱，造成大量能量的損失，不利于建筑節(jié)能。

4 高效的熱回收新風系統(tǒng)

建筑有了良好氣密性，還需要解決室內(nèi)新鮮空氣的補給。傳統(tǒng)建筑直接開窗戶進行空氣交換，甚至在空調(diào)制冷或制熱中開啟外窗，造成能源的極大浪費。同時由于室內(nèi)外空氣流通的壓力，無組織空氣交換效率也極低。因此我們需要解決新鮮空氣有組織流動，且對排出空氣能量回收的問題。我們將它比作“戴口罩”，既能呼吸交換空氣，進出又能交換熱量，還能過濾空氣。

國內(nèi)住宅建筑多采用分體空調(diào)，公共建筑采用中央空調(diào)或者小型多聯(lián)機空調(diào)。對于能源回收使用沒有要求。而被動房中要求對建筑室內(nèi)空氣能量進行回收，通過帶有熱回收系統(tǒng)（≥75%的回收效率）的空調(diào)在室內(nèi)外空氣有組織流通中逬行能量交換，從而達到能量的回收利用。

4 成都地區(qū)重要節(jié)點的設計考慮

通過前面現(xiàn)狀建筑與傳統(tǒng)建筑的形象比喻，我們大致可以將被動房理解為：“穿保暖隔熱衣服”（保溫隔熱）——"扣子扣好”（無熱橋）——“包裹嚴實”（氣密性好）——“帶上口罩”（高效熱回收新風系統(tǒng)）。

接下來詳細講解下如何落實這些要點，設計師如何考慮在設計中解決上述問題，并且每個環(huán)節(jié)都有哪些注意要點。

1 外墻、屋面、地面

前面講到根據(jù)目前相同氣候區(qū)經(jīng)驗，保溫厚度大致為150mm~200mm厚。

外墻構造要點：

• 專用外墻保溫固定釘，該釘尾部釆用空腔，保溫泡沬材料填充，保證外墻固定構件無熱橋。

• 外墻各類管道固定均需采用專用固定釘，帶有保溫構造，切斷金屬熱橋。
  

• 外墻裝飾材料采用薄抹灰加透氣外墻漆。被動房保溫材料的固定釘都有明確的節(jié)能要求，在較厚的保溫材料外側只能使用荷載輕，與主體沒有熱橋連接件的材料進行實施。因此外立面材料選擇有限。
  

• 外墻各類穿墻洞口需要用保溫材料逬行洞口封堵，并且釆用氣密膠條對管道與保溫填充部位進行內(nèi)外密封。之后再進行保溫材料施工。
  

• 外墻保溫需要延伸至地面下1m以上，形成保護，避免熱橋（見下圖）。
  

墻身節(jié)點

屋面構造要點：

• 保溫材料需要圍繞女兒墻做一圈，使墻面保溫與屋面保溫形成閉合保護層（下圖）。

女兒墻節(jié)點

樓地面構造要點：

原理同屋頂，需要將保溫材料與外墻保溫材料形成閉環(huán)。分為幾種情況：

• 采暖地下室將建筑外墻保溫延伸至底部，室內(nèi)地面進行保溫層設置，并在墻角處上翻1m，對熱橋部位進行加強，避免此處形成冷凝結露現(xiàn)象。

• 非采暖地下室將建筑外墻保溫延伸至地面下1m以上，通過對室內(nèi)地面及底面及相鄰熱橋墻體進行保溫設置。
  

• 在成都地區(qū)各類建筑中普遍存在架空層的設計，用于豐富建筑形態(tài)空間。因此，架空層部位的包圍也尤為重要。該部位設計類似于非釆暖地下室部位的保溫設計，只需要在梁底將墻面內(nèi)外側保溫連接即可形成保溫層閉環(huán)。

• 采暖房間直接接觸地面保溫構造原理也類似于第2、3種情況。不同之處在于保溫需要設置于剛性層，剛性層部位需要與外墻斷開，保證保溫材料向下連續(xù)延伸1m以上。

2 外門窗

根據(jù)PHI研究的經(jīng)驗結果，夏熱冬冷地區(qū)的外門窗的傳熱系數(shù)約Uw=1.0W/（㎡·K），這個窗戶仍然需要三層雙腔。另外門窗的選用均需要達到PHI的官方認證，進一步控制的產(chǎn)品的質(zhì)量。

在被動房門窗設計中需要注意以下幾點：

• 外掛式安裝。通過外掛式安裝,將窗框嵌入保溫材料，有效避免熱橋（下圖）。

外掛式窗框節(jié)點

• 相同面積的外窗情況下具有以下特征：玻璃面積越大越節(jié)能，玻璃面積越大越經(jīng)濟。原因是玻璃的加工成本低于窗框，玻璃的節(jié)能效果優(yōu)于窗框。
  

• 節(jié)能外門尤其注意氣密性。被動式建筑的外門類似于一個很大的窗戶開啟扇，一圈都有氣密性膠條進行密封。因此門檻下部鋪設隔熱墊塊與門框形成閉合，這個要求與我們平常所見建筑不同，門口會有一個坎。無障礙設計需要單獨對門口部位進行設計，保證門檻高度不超過15mm。
  

3 熱橋

維護結構、外門窗的熱橋在前面有所介紹，另外還有些部位需要我們設計的時候尤其注意。

• 陽臺、雨棚、空調(diào)板。在成都地區(qū)，通過陽臺熱成像我們可以清晰可見，混凝土板與主體結構梁連接，成為建筑熱橋最為明顯的部位。開放式陽臺最為住宅設計中的重要元素，失去陽臺是大家不能接受的。那么我們需要對該處的熱橋進行處理。通過與主體斷開，保持外墻保溫連續(xù)性，并且將陽臺門窗嵌入保溫層。對陽臺結構梁與主體連接梁需要進行保溫處理，減少熱橋效應（見下圖）。

陽臺節(jié)能保溫構造

對于內(nèi)凹，半凸半凹的陽臺，空調(diào)板也可采用非斷開式陽臺做法，保溫層需要對整個結構進行包裹閉合。但節(jié)能效果不如斷開式。

• 屋頂部分的各類管井，風道，風井等構筑物。需要進行保溫設置并且保溫材料延伸至管井內(nèi)部，形成熱橋保護。

4 氣密性

建筑走風漏氣的地方很多，我們需要對每個節(jié)點進行仔細檢査。最終的結果是通過鼓風門測試。因此我們對建筑氣密性的使用尤其注意，否則會增加后期的施工補救難度。

• 外門窗洞口四周開啟扇需要考慮雙層氣密膠條，安裝節(jié)點一周需要釆用氣密性與結構主體逬行密封，避免施工密封不到位。

• 各類建材之間可能存在貫通空隙，需加密封。

• 各類管道穿墻洞口均需密閉。

5 高效熱回收系統(tǒng)

現(xiàn)狀建筑大多通過空氣流通進行換氣，未考慮能源的回收，造成能源的極大浪費。針對這種情況，在被動房中考慮將排出氣體能量與進入氣體進行換熱,使空氣流通，讓能量留下，減少建筑制冷（熱）的能量消耗。在被動房設計中，高效的換熱新風系統(tǒng)也特別重要，需要關注以下幾點問題:

住宅設計中要充分考慮設備機組的安裝位置及管線綜合。遠離對噪音有較高要求的臥室、書房等區(qū)域。

• 如采用臥式新風換熱機組吊頂內(nèi)安裝，則對房間凈高有影響，建議在廚房吊頂內(nèi)安裝，廚房不降板，進排風口在生活陽臺組織；

• 如采用立式新風換熱機組，則在平面圖中要充分考慮機組位置；

• 建議空調(diào)與新風換熱機組組合使用，管道均需逬行保溫?？蛷d、臥室等為送風區(qū)，衛(wèi)生間廚房為回風區(qū)，注意吊頂內(nèi)的管線布置；

• 熱回收效率要達到75%以上，且經(jīng)過PHI認證；
  

• 注意立面中進出風的位置及密封，風口多采用喇叭口，減少出入風口位置風速；
  

• 除了考慮新風換熱機組，仍然需要考慮建筑的制冷制暖需求。公共建筑中帶有中央空調(diào)的建筑可直接將冷熱源接入進風管道上。住宅項目則需要根據(jù)實際情況考慮釆用集中還是分體空調(diào)。精裝修高檔住宅可將集中空調(diào)與新風換熱機組同步考慮實施完成。
  

5可再生能源的利用

被動房舊的評價標準的主要實現(xiàn)途徑是對建筑所有影響熱傳導的部位加強防護，被動式保溫隔熱。

建筑是人進行各類活動的場所，那必然的就會有能源消耗。要實現(xiàn)建筑能耗降低，建筑零能耗、甚至建筑產(chǎn)能，則需要提高建筑可再生能源的產(chǎn)生及利用。因此新的被動房評價標準在此基礎上考慮建筑產(chǎn)能的設計，并給出指導指標。

成都地區(qū)可再生能源在建筑的方面相對受限。作為盆地平原地區(qū)，太陽能光伏發(fā)電相較于其他相對更容易實現(xiàn)，并且在國內(nèi)外建筑中均有很好的使用。隨著光伏發(fā)電效率的不斷提升，日照資源相對缺乏的地區(qū)也可以嘗試進行光伏發(fā)電應用。