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綠色建筑 | 對(duì)歐洲“被動(dòng)房”的思考
廣東建筑工業(yè)化展 2018-03-09 1546
歐洲國(guó)家對(duì)節(jié)能建筑的研究和實(shí)踐一直都十分活躍而卓有成效 “被動(dòng)房”建筑的基本情況 “被動(dòng)房”建筑的定義 按照歐盟委員會(huì)支持的歐洲“被動(dòng)房”促進(jìn)項(xiàng)目中對(duì)“被動(dòng)房”的定義，“被動(dòng)房”是指不通過(guò)傳統(tǒng)的采暖方式和主動(dòng)的空調(diào)形勢(shì)來(lái)實(shí)現(xiàn)舒適的冬季和夏季室內(nèi)環(huán)境的建筑。 各國(guó)研究者比較一致的觀點(diǎn)認(rèn)為“被動(dòng)房”最大特點(diǎn)在于通過(guò)被動(dòng)式設(shè)計(jì) 由于“被動(dòng)房”的研究與實(shí)踐始于德國(guó) “被動(dòng)房”建筑概念的創(chuàng)立 “被動(dòng)房”的概念是在德國(guó)上世紀(jì)80年代低能耗建筑的基礎(chǔ)上建立起來(lái) 1991年在德國(guó)的達(dá)姆施塔特建成了第一座“被動(dòng)房”，在建成至今的十幾年里，一直按照設(shè)計(jì)的要求正常運(yùn)行 1996年，費(fèi)斯特博士在德國(guó)達(dá)姆施塔特創(chuàng)建了“被動(dòng)房”研究所（PHI）。該研究所是目前“被動(dòng)房”研究最權(quán)威的機(jī)構(gòu)之一 在歐洲已經(jīng)有上萬(wàn)座“被動(dòng)房”建成 “被動(dòng)房標(biāo)準(zhǔn)” “被動(dòng)房標(biāo)準(zhǔn)”實(shí)際上是一個(gè)實(shí)現(xiàn)建筑超低能耗的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 在歐洲國(guó)家，要真正被認(rèn)證為“被動(dòng)房”必須滿足2條標(biāo)準(zhǔn)：1）建筑每年的采暖能耗不超過(guò)15kwh/㎡；2）建筑每年總年耗（采暖 按照這些標(biāo)準(zhǔn)，建筑的冬季采暖可以被減少到歐洲現(xiàn)有同類(lèi)型建筑的10%以?xún)?nèi)，建筑每年的總能耗可以減少到30%以?xún)?nèi)，二氧化碳的排放可以減少到50%以?xún)?nèi)。 在歐洲目前大約一萬(wàn)座被認(rèn)證為“被動(dòng)房”的建筑中，都是按照這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)建造的，他們大多數(shù)都是居住建筑，也包括一些辦公樓、學(xué)校、幼兒園 “被動(dòng)房”設(shè)計(jì)的主要措施 目前的“被動(dòng)房”項(xiàng)目中，設(shè)計(jì)和建造“被動(dòng)房”建筑時(shí)主要致力于解決冬季的采暖問(wèn)題，其設(shè)計(jì)理念的核心思想在于最大限度地減少建筑的熱量損失。其技術(shù)措施可以歸納為4個(gè)方面。 加強(qiáng)建筑維護(hù)體系的保溫性能 建筑維護(hù)體系主要由外墻、屋面和外窗組成，加強(qiáng)圍護(hù)體系的保溫性能是“被動(dòng)房”建筑設(shè)計(jì)和建造中最為重要的技術(shù)措施。正如人在冬季最重要的御寒手段就是穿上保暖衣服一樣，這是一個(gè)非常簡(jiǎn)單的道理 而“被動(dòng)房”正是充分發(fā)揮了這一原則。在考慮現(xiàn)有建筑材料的性能和價(jià)格的基礎(chǔ)上，為建筑穿上一件最保暖的外套 建筑外墻和屋面是圍護(hù)體系主體 例如：德國(guó)達(dá)姆施塔特建成的第一座“被動(dòng)房”建筑中 在其他已建成的“被動(dòng)房”項(xiàng)目中，外墻和屋面的傳熱系數(shù)通常都在0.1w/(㎡·K)左右 外窗的保溫性能對(duì)玻璃和窗框要求讀很高 目前已建成的“被動(dòng)房”中 在圍護(hù)結(jié)構(gòu)的阻熱性能明顯提高以后 提高建筑的氣密性能 基于“被動(dòng)房”的理念，建筑應(yīng)該是一個(gè)盡量不受室外環(huán)境干擾的獨(dú)立系統(tǒng) 建筑的氣密性能對(duì)于“被動(dòng)房”非常重要，好的密閉性除了可以降低熱量損失以外，還可以控制室內(nèi)環(huán)境的濕度和保護(hù)建筑結(jié)構(gòu)。 在“被動(dòng)房”建筑設(shè)計(jì)中，不少窗扇都是固定不可以打開(kāi)的，部分可開(kāi)啟窗扇在關(guān)閉時(shí)也要滿足很高的氣密性要求 在“被動(dòng)房標(biāo)準(zhǔn)”中有一條不做嚴(yán)格要求但是推薦采用的指標(biāo) 在歐洲各國(guó)的現(xiàn)有建筑中，這一指標(biāo)都還遠(yuǎn)不能達(dá)到要求，通常在200%-400%之間，而在德國(guó)達(dá)姆施塔特建成的第一座“被動(dòng)房”中，這一指標(biāo)僅為30%，有效地減少了冬季熱量的損失 機(jī)械送新風(fēng)并進(jìn)行熱回收 當(dāng)建筑的氣密性能大大提高以后，適宜的通風(fēng)換氣方式對(duì)于“被動(dòng)房”就尤為重要了 要保持室內(nèi)空氣的清潔與健康 在現(xiàn)有建筑中 在“被動(dòng)房”中，這一換氣指標(biāo)則完全需要通過(guò)機(jī)械通風(fēng)的方式來(lái)完成，在每套住宅中，室內(nèi)污濁的空氣從廚房和衛(wèi)生間的排風(fēng)口排入風(fēng)管中，新鮮空氣則從起居室和臥室的送風(fēng)口中進(jìn)入房間。 把建筑排風(fēng)中的熱量回收，用以預(yù)熱室外的新鮮空氣并送入室內(nèi)是實(shí)現(xiàn)“被動(dòng)房標(biāo)準(zhǔn)”的關(guān)鍵技術(shù)之一，在歐洲目前使用的熱交換器的熱回收效率非常高，可以達(dá)到75%~90%的熱回收率，所以傳統(tǒng)建筑在冬季通風(fēng)換氣損失的熱量在“被動(dòng)房”建筑中很大程度上被避免了。 新風(fēng)排風(fēng)熱交換器的體積很小，通常裝在建筑吊頂或者閣樓內(nèi)就可以。由于“被動(dòng)房”建筑隊(duì)采暖所需的熱量需求已經(jīng)很少，所以甚至可以通過(guò)新風(fēng)系統(tǒng)來(lái)調(diào)節(jié)房間的溫度，經(jīng)過(guò)加熱的新風(fēng)送入房間就足夠保持設(shè)計(jì)的室內(nèi)氣溫，這樣，建筑內(nèi)就可以完全不用安裝傳統(tǒng)意義的采暖系統(tǒng)了。 當(dāng)然，在設(shè)計(jì)者看來(lái)，機(jī)械新風(fēng)的另一個(gè)好處是可以保證空氣的質(zhì)量。在新風(fēng)的處理過(guò)程中，除了可以回收熱量以外，還可以過(guò)濾室外空氣的塵土，控制空氣的濕度 所以，即使是在非采暖季節(jié) 低熱負(fù)荷的采暖方式 通過(guò)上述3方面的措施 這時(shí)候，作為被動(dòng)式建筑的設(shè)計(jì)理念已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了 利用太陽(yáng)能是最常見(jiàn)的方式 另外 當(dāng)然，這些都不穩(wěn)定的熱源 “被動(dòng)房”的發(fā)展方向 建造多樣化的“被動(dòng)房” 因?yàn)?ldquo;被動(dòng)房”的緣起是在德國(guó)、奧地利等歐洲中部國(guó)家，所以相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)措施更多的是針對(duì)這一地區(qū)的氣候特征和地域特點(diǎn)。 要推廣“被動(dòng)房”的設(shè)計(jì)理念 在其他歐洲國(guó)家中 居住建筑的修建方式也各有特點(diǎn)，比如外墻 針對(duì)這些不同的修建方式 隨著“被動(dòng)房”理念的不斷推廣，在歐洲各國(guó)也都建成了不少“被動(dòng)房”建筑實(shí)例 目前 亞洲國(guó)家中，目前有研究者在韓國(guó)進(jìn)行把“被動(dòng)房”理念運(yùn)用于城市高層住宅的可行性研究 “被動(dòng)房”在歐洲的發(fā)展速度很快，有德國(guó)的研究者樂(lè)觀地認(rèn)為德國(guó)在未來(lái)10年內(nèi)將全面采用“被動(dòng)房標(biāo)準(zhǔn)” 如此看來(lái)，如果“被動(dòng)房”的理念能夠得以廣泛普及 這樣看來(lái) 提高“被動(dòng)房”建筑的性?xún)r(jià)比 與其他節(jié)能建筑一樣，高額的附加成本往往是影響發(fā)展的瓶頸 “被動(dòng)房”體現(xiàn)的是被動(dòng)式的設(shè)計(jì)理念 “被動(dòng)房”建筑也不會(huì)像其他節(jié)能建筑一樣總是追隨最新的技術(shù)手段 根據(jù)德國(guó)“被動(dòng)房”研究所公布的案例資料，在德國(guó)一套新建成的100㎡的“被動(dòng)房”住宅 在德國(guó)對(duì)于節(jié)能建筑的財(cái)政補(bǔ)貼和稅收優(yōu)惠政策下，對(duì)于購(gòu)房者而言 當(dāng)然，節(jié)能建筑的性?xún)r(jià)比總是受到各種因素影響的 而目前，市場(chǎng)對(duì)節(jié)能住宅的接受度很大程度上還是要受到投資與收益平衡的影響，對(duì)于普通城市居民而言，如果附加的購(gòu)房成本能夠在可以預(yù)見(jiàn)的時(shí)期內(nèi)通過(guò)大大減少采暖費(fèi)用而得以回收，那一定還是非常具有吸引力的。 建立基于“被動(dòng)房”理念的設(shè)計(jì)方法 在實(shí)現(xiàn)可持續(xù)建筑的節(jié)能、節(jié)材、環(huán)保等環(huán)境目標(biāo)的策略中，總的來(lái)講可以劃分為兩大部分：一部分是“需求最小化”策略，另一部分是“供給最優(yōu)化”策略。 而對(duì)需求的控制完全可以用被動(dòng)式的方法來(lái)完成 被動(dòng)式方式是一種利用建筑自身而不通過(guò)設(shè)備來(lái)滿足建筑物理環(huán)境的要求 把建筑對(duì)能能源和資源的日常需求控制到最低是被動(dòng)式方法的核心思想 “需求最小化”是可持續(xù)建筑的重要內(nèi)容 對(duì)住宅建筑而言，被動(dòng)式方法可以涵蓋居住區(qū)規(guī)劃、住宅設(shè)計(jì)、管理機(jī)制、居住生活模式等幾個(gè)不同的方面，在這幾個(gè)方面都有各自可以實(shí)現(xiàn)控制要求的措施，把這些措施有機(jī)的組合到一起，可以把住宅對(duì)能源和資源的日常需求降到最低，從而形成一個(gè)實(shí)現(xiàn)住宅建筑環(huán)境可持續(xù)目標(biāo)的“被動(dòng)式體系”。 “被動(dòng)房”在我國(guó)的應(yīng)用前景分析 “被動(dòng)房”經(jīng)過(guò)歐洲國(guó)家不斷研究與實(shí)踐，已經(jīng)發(fā)展出比較成熟的設(shè)計(jì)、建造和評(píng)價(jià)體系。從大量建成項(xiàng)目的效果看，“被動(dòng)房”建筑有很好的發(fā)展前景。 目前“被動(dòng)房”建筑的研究和實(shí)踐也已經(jīng)在北美和亞洲的國(guó)家中開(kāi)始進(jìn)行。我國(guó)對(duì)節(jié)能建筑歷來(lái)非常重視，近年來(lái)也在研究和實(shí)踐中取得了不少積極的成果，可以結(jié)合國(guó)情，吸取歐洲“被動(dòng)房”建筑的經(jīng)驗(yàn)。 首先要考慮我國(guó)不同地區(qū)的氣候特征。“被動(dòng)房”最初的設(shè)計(jì)原則和技術(shù)方法是以德國(guó)、奧地利等歐洲中部國(guó)家的氣候?yàn)橐罁?jù)，而目前北歐和南歐國(guó)家已經(jīng)在此基礎(chǔ)上發(fā)展了各自的“被動(dòng)房”，東歐國(guó)家如匈牙利、捷克等也正在進(jìn)行相關(guān)研究與實(shí)踐。 我國(guó)國(guó)土面積與歐洲近似，有7個(gè)不同的氣候分區(qū)，各地區(qū)的氣候特征以及對(duì)采暖和通風(fēng)的要求也不同，在我國(guó)不同地區(qū)建造“被動(dòng)房”可以根據(jù)情況參考?xì)W洲相應(yīng)氣候特征國(guó)家的經(jīng)驗(yàn)。 同時(shí)，我國(guó)與歐洲國(guó)家文化上的差異也會(huì)影響到“被動(dòng)房”的設(shè)計(jì)。 例如，我國(guó)的飲食方式對(duì)住宅廚房的要求和歐洲國(guó)家有很大不同，住宅中廚房產(chǎn)生的油煙和氣味通常需要通過(guò)自然通風(fēng)或者抽油煙機(jī)及時(shí)排走 因此如何在住宅設(shè)計(jì)中同時(shí)滿足節(jié)能和生活習(xí)慣的要求是一個(gè)需要綜合考慮的問(wèn)題。 另外，我國(guó)目前大多數(shù)住宅是市場(chǎng)化的，“被動(dòng)房”的收益和所增加的額外投資是否能夠平衡，從而被市場(chǎng)所接受，這也是影響到“被動(dòng)房”是否可以推廣的關(guān)鍵因數(shù)。 盡可能采用本土的建筑材料和相關(guān)產(chǎn)品是有效降低建造成本的方式，這一點(diǎn)需要在研究和實(shí)踐中做更多的嘗試。 當(dāng)然，從歐洲國(guó)家的經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，“被動(dòng)房”的造價(jià)明顯低于其他高技術(shù)節(jié)能建筑，而且隨著需求的增加和相關(guān)產(chǎn)品的普及，其生產(chǎn)成本的優(yōu)勢(shì)會(huì)越來(lái)越大。 “被動(dòng)房”的基本理念和技術(shù)策略在我國(guó)是完全可以實(shí)現(xiàn)的。我國(guó)在節(jié)能建筑的政策法規(guī)、規(guī)劃設(shè)計(jì)、建造施工以及建筑材料的研發(fā)生產(chǎn)上已經(jīng)具備一定的基礎(chǔ)，歐洲“被動(dòng)房”建筑所要求的材料和設(shè)備大多數(shù)在我國(guó)都有相同或者類(lèi)似的產(chǎn)品。 建筑師需要在運(yùn)用“被動(dòng)房”基本理念的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國(guó)的實(shí)際情況，創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)出符合我國(guó)國(guó)情的“被動(dòng)房”，為可持續(xù)建筑的發(fā)展增加新的亮點(diǎn) 來(lái)源：新城市主義 組委會(huì)聯(lián)系方式 項(xiàng)目一組 盧毅