第二課　設(shè)計(jì)手法

與其他常見多層建筑不同的是，被動式建筑的設(shè)計(jì)要求建筑設(shè)計(jì)師、建筑物理學(xué)工程師以及設(shè)備工程師更加緊密的協(xié)同工作。被動式建筑經(jīng)過近20年發(fā)展，已形成一套可遵循的設(shè)計(jì)手法。下文將進(jìn)行逐步的講解。

1 標(biāo)準(zhǔn)

若基于現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)對被動式房屋進(jìn)行描述，須對目前現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)加以調(diào)整解讀。2007版PHPP中的采暖能耗與熱負(fù)荷計(jì)算與現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)是存在很大區(qū)別，尤其是采暖能耗的計(jì)算數(shù)值可能有250%的偏差。

德國節(jié)能條例（EnEV)2007版本與PHPP計(jì)算的基本區(qū)別如下所示：

 ?  EnEV2007對室內(nèi)溫度規(guī)定為19oＣ，比PHPP規(guī)定的20oＣ低，這表示較少的供暖溫值；

 ?  此外，EnEV中使用的是平均氣候數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)值。其室內(nèi)獲熱約為5W/m²（住宅建筑）要遠(yuǎn)高于PHPP的取值2.1W/m²；

 ?  EnEV中的單位參考面積為通過整體建筑體積計(jì)算出的使用面積，而PHPP的單位參考面積是居住采暖使用面積與相鄰非計(jì)劃中采暖面積60%的總和（EBF能量參考面積）；

 ?  EnEV對新風(fēng)系統(tǒng)的熱損耗的設(shè)置過高。

奧地利標(biāo)準(zhǔn)與PHPP標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算區(qū)別如下：

 ?  確立不久的基于ZAMG測量統(tǒng)計(jì)評估的奧地利參考?xì)夂蜉^PHPP的氣候數(shù)據(jù)庫會引起較高的熱能耗數(shù)值；

 ?  奧標(biāo)準(zhǔn)中所定義的面積為每層的建筑面積，而PHPP的參考面積為供暖加熱的使用面積加上相鄰非計(jì)劃中采暖面積的60%（EBF)；

 ?  奧標(biāo)準(zhǔn)中的室內(nèi)獲熱為3.75W/m²（住宅建筑），其參考面積為建筑面積的0.8倍（奧標(biāo)準(zhǔn)中設(shè)定20%的面積被墻體和通道面積占用）相當(dāng)于EBF的4.7W/m²，高于PHPP的2.1W/m²；

 ?  PHPP對未采暖的房間以及底板熱損失有更嚴(yán)格的取值；

 ?  奧標(biāo)準(zhǔn)中預(yù)估存在10%的熱橋，低于PHPP對熱橋的預(yù)估；

 ?  新風(fēng)系統(tǒng)中熱回收率的標(biāo)準(zhǔn)值為75%。奧標(biāo)B8110部分中為確保被動式建筑計(jì)算的準(zhǔn)確性，提請注意2010年1月1日所增加的第6項(xiàng)。

綜上所述可以得出結(jié)論：被動式建筑的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算需對現(xiàn)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。

2 被動式建筑項(xiàng)目數(shù)據(jù)包（PHPP）

被動式建筑項(xiàng)目數(shù)據(jù)包是基于達(dá)姆施塔特被動式建筑研究所的W.Feist博士完成的全面動態(tài)模擬基礎(chǔ)上的。它在微軟EXCEL軟件的基礎(chǔ)上由38頁備填數(shù)據(jù)組成，應(yīng)用于能量平衡計(jì)算。傳熱系數(shù)、采暖負(fù)荷、熱能耗的選定以及新風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)組成了數(shù)據(jù)包的核心。同時氣暖水電的數(shù)據(jù)（如熱水供給、暖氣、電子設(shè)備等）也用于對原生能源消耗的計(jì)算。

圖三　按照PHPP2004計(jì)算被動式建筑UTENDORFGASSE公寓2號樓的熱能耗，熱負(fù)荷以及原生能源消耗的結(jié)果【Sch?bel & P?ll 責(zé)任有限公司，以下簡稱S&P】

被動式建筑項(xiàng)目數(shù)據(jù)包與其他數(shù)據(jù)包相比最大的優(yōu)點(diǎn)是充分考慮在不同天氣狀況的條件下（晴天、少云、日照多變以及多云）太陽能及室內(nèi)獲熱的條件，這是在奧地利標(biāo)準(zhǔn)以及德國節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)中并沒有得到足夠重視的。

相對于動態(tài)模擬PHPP有兩個顯著優(yōu)點(diǎn)：一是較快的計(jì)算機(jī)速度及較好的與動態(tài)模擬結(jié)果的匹配度；二是與被動式建筑項(xiàng)目數(shù)據(jù)包中測量結(jié)果匹配度較高。

被動式建筑研究所的豐富經(jīng)驗(yàn)會體現(xiàn)在計(jì)算中。約10年前，人們還認(rèn)為對于被動式建筑項(xiàng)目必需采用建筑變量動態(tài)模擬，而被動式建筑項(xiàng)目數(shù)據(jù)包以較之更為簡潔的方式來表示被動式建筑物復(fù)雜的熱能關(guān)系。直至近年被動式建筑項(xiàng)目數(shù)據(jù)包才被作為針對性的、精準(zhǔn)的被動式建筑熱能耗和熱負(fù)荷核定工具。

如今專業(yè)領(lǐng)域達(dá)成共識，除了動態(tài)模擬以外，只有達(dá)姆施塔特被動式建筑研究所的軟件——被動式建筑設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)包（PHPP)才能保證被動式建筑各項(xiàng)要求被滿足。這個基于微軟EXCEL的軟件可以在www.passiv.de線上購買，含CD與應(yīng)用手冊共計(jì)93€。

3 動態(tài)模擬

動態(tài)水熱模擬是在虛擬建筑中建立熱能與水蒸氣的運(yùn)輸過程，為每個單獨(dú)房間室內(nèi)以時間順序監(jiān)測室內(nèi)氣候（溫度、濕度）。需要著重指出的是，該模擬模型尚在研究中，會被適時校驗(yàn)（更新）。此外在所需時間上遠(yuǎn)多于PHPP，這意味著較高的應(yīng)用成本同比增長。建議對于較為復(fù)雜或者創(chuàng)新項(xiàng)目中運(yùn)用動態(tài)水熱模擬，需要用審視的態(tài)度看待其結(jié)果，并由專業(yè)人員進(jìn)行闡述和驗(yàn)證。

本文摘自建學(xué)叢書增刊《低成本多層被動式住宅》，綠色建筑研習(xí)社已取得本書連載授權(quán)，轉(zhuǎn)載必究。建學(xué)建筑與工程設(shè)計(jì)所有限公司致力于綠建及超低能耗建筑設(shè)計(jì)，現(xiàn)已建成和在建PHI認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目共4項(xiàng)。

【未完待續(xù)，請持續(xù)關(guān)注】