被动式超低能耗房屋，是不用主动式的采暖和空调系统就可以保证室内舒适环境的绿色建筑。通俗的说就是被动式房屋，冬季不用采暖、夏季不用空调，平时不用开窗，就可以使室内年平均温度达到20—26摄氏度，年平均湿度达到40%—60%，室内的甲醛等有害气体含量达到国际标准。

 在降低能耗的同时极大地提高了人居质量和健康指数，是今后建筑产业发展的趋势和方向。据了解，2013年10月开始，我省率先在西部省份开展了被动式超低能耗绿色建筑示范项目引进接洽事宜，2014年3月，乐都金鼎房地产开发有限公司与德国能源署签订了《中德建筑能效合作协议书》。

 在经过两年多时间的技术准备、方案选择，突出我省丰富的太阳能资源的优势，借鉴相关被动式低能耗建筑技术，确定了“被动式低能耗和太阳能采暖技术相结合技术”作为我省被动式超低能耗建筑核心技术，开拓了具有青海特色的被动式低能耗建筑新路子。

 丽水湾项目作为我省首家被动式超低能耗建筑，建筑面积11500平方米，17层高层框架剪力墙结构。项目的建成，将引导全省建设领域树立生态保护和节能低碳理念，实现建设领域的绿色低碳发展，促进形成全社会主动实施建筑节能的良好局面。


该项目被动房关键部位设计概述


1、项目概况

 本工程位于青海省海东市乐都区滨河南路99号“丽水湾”小区G区（见图1）。拟建被动式超低能耗住宅17层三个单元，采用筏板基础，剪力墙结构。地下1层、地上17层，每层层高均为3m，建筑高度为51.45m，总建筑面积为15592㎡。

 建筑主朝向为南向，充分考虑了冬季利用阳光辐射。建筑设计紧凑，外立面简洁，体形系数（A/V）＜0.4，符合被动房设计要求。

 户型为三室两厅一厨两卫及两室两厅一厨两卫2种，一梯两户板式结构设计，南北通透。大套户型建筑面积为143.00㎡，小套户型建筑面积为132.00㎡。

 该项目截止目前已由德国能源署完成设计及施工培训，初步设计也已完成，目前正处于施工图设计阶段。计划于2015年3月开工建设，2016年底建成。该项目建成后可提供被动式超低能耗住宅102套。


2、被动房关键部位设计

2.1 非透明外围护结构保温设计

    1）外墙保温材料选用EPS石墨聚苯板 设计厚度为250mm，双层错缝粘贴，采用无热桥锚栓固定；传热系数K≤0.032W/（㎡•K）；密度为18kg/m³，室外地面以下采用密度为30kg/m³；防火燃烧等级为B1级。

 2）防火隔离带材料选用岩棉板防火隔离带厚度250mm，高度≥ 300mm，双层错缝黏贴，采用无热桥锚栓固定；传热系数K≤0.038W/（㎡·k）；密度为100kg/m³；防火燃烧等级为A级。

 3）屋面保温材料选用耐压性的EPS石墨聚苯板 设计厚度为 300mm，采用无热桥锚栓；传热系数K≤0.032 W/（㎡•K）；密度为30kg/m³；防火燃烧等级为B1级；屋面女儿墙安装铝合金压顶，防止雨水流挂现象发生，保护墙体。

 4）首层地下室顶板及墙面保温材料选用EPS石墨聚苯板 设计厚度250mm，采用无热桥锚栓；传热系数K≤0.032W/（㎡•K）；密度为18kg/m³；防火燃烧等级为B1级。


2.2 透明外围护结构被动式外窗设计

2.2.1 被动窗玻璃设计方案

     被动窗玻璃采用“真空+中空”复合玻璃，玻璃的关键指标传热系数U值、太阳辐射总透射比g值、玻璃选择性系数S值均符合被动窗的要求。“真空+中空”复合玻璃参数如表1所示。

2.2.2 被动窗玻璃加工方案

    1）Low-E 玻璃采用金晶公司生产的产品，镀膜技术为从美国PPG公司引进的成熟技术。

 2）真空玻璃 由北京新立基真空玻璃技术有限公司加工，使用寿命50年以上。

 3）中空玻璃 由于北京与青海地区的空气大气压不同，真空复合中空玻璃只有在青海加工，中空玻璃间隔条采用暖边条。中空玻璃无需充氩气，主要用来调整玻璃厚度，满足型材安装尺寸要求。中空可提高隔声等性能，对玻璃整体的U值影响不大。


2.3 被动窗设计及安装

2.3.1 被动窗型材设计方案

    1）被动窗采用82mm系列的塑料型材，为断面不少于7个节能腔室的多腔结构塑料型材。该型材可装配厚24～52mm的玻璃，且具有深25mm的高嵌入度。

 2）窗框型材传热系数Uf≤1.0W/（㎡•K）。


2.3.2 被动窗整窗设计方案

    82mm系列塑料型材“真空+中空”复合玻璃整窗U值计算如表2所示。由表2可见，整窗U值最高0.91W/(㎡•K)，最低0.78W/(㎡•K)，均符合被动房设计标准要求。

2.3.3 被动窗安装设计方案

  1）被动窗必须采用洞口外墙挂式安装方法，窗内侧粘贴完整连续不间断的气密层，也为防水隔气膜，外侧也要粘贴完整连续不间断的防水透气膜。

 2）被动窗应安装在保温层内，嵌在保温层的1/3处，保证外侧保温层厚度。保温层应盖住窗框，最多留10～15mm在外。

 3）被动窗室外窗台必须安装金属窗台板，在窗框下部再安装窗台延伸型材（见图2），

 其作用如下:

 ①室内连接木制或大理石窗台板;

 ②室外连接铝合金窗台板;

 ③可以将排水腔体直接打穿到底部，实现垂直排水，将雨水完全排到室外铝合金窗台板上，保护保温墙体，防止流挂现象发生。

2.4 太阳能新风+热水+采暖复合系统设计方案

 因该项目处于太阳能资源较丰富的青海地区，为了充分利用太阳能可再生资源，有效降低被动房能耗，经过多方努力，确如下空气式集中预热分户新风加热设计方案。

     1）选用空气式PCM太阳能集热器，通过建筑一体化设计将集热器安装在屋面上，并与安装在屋面上的气/水热交换囊式水箱连接，形成集中式的太阳能热空气循环系统（该系统集太阳能集热、蓄热为一体），将气/水热交换囊式水箱中的水加热用于新风预热。当新风进入安装在屋面上的气/水热交换盘管后，将新风第一次预热至0℃以上，通过集中新风风道，送至分户安装的气/水热交换与新风加热一体机，形成集中式新风预热系统。

 2）在每户朝南外立面上通过建筑一体化设计，安装空气式PCM太阳能集热器，并与安装在室内的气/水热交换与新风加热一体机连接，也形成集中式的太阳能热空气循环系统（该系统集太阳能集热、蓄热为一体），该一体机利用白天进入室内的太阳能热空气，将太阳能转换成热水储存在一体机内的气/水热交换囊式水箱中（一部分解决生活热水，另一部分用于新风加热），形成分户新风进入系统。

 当屋面第一次预热至0℃以上的新风进入分户安装的气/水热交换与新风加热一体机后，通过一体机内的全热交换器换气回收室内空气热量（热回收率可达75%），进行第二次新风预热；当进入一体机内的新风经过第二次预热后，再进入一体机内的气/水热交换盘管，将新风第三次加热至20℃以上送入室内，实现通风换气与室内热量补充。

 3）在出现极端天气或进入室内的空气温度低于20℃或太阳能集热水箱热水温度低于 55℃的情况下，采用气/水热交换与新风加热一体机内的电辅助加热系统将热水加热至60℃，确保进入室内的空气温度不低于20℃。

 4）室内空气质量也完全实现自动化控制。当室内空气中二氧化碳含量通过探测器自动感应超过1000ppm时，新风系统自动启动开始换气；室内空气中的二氧化碳含量低于600ppm时，新风系统就自动停止换气。

 该系统采用空气式太阳能集热器，集热器传热介质采用循环空气，从根本上解决了太阳能供热系统在寒冷地区可能出现的冻裂、渗漏、腐蚀、过热等安全隐患问题同时集热/蓄热一体化，大大简化了太阳能供热系统，降低了太阳能供热系统成本，确保了太阳能供热系统的使用寿命。其原理如图3所示。

作者：段广鹏

以上内容节选自《城市住宅》2014年第11期

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