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中国被动式超低能耗建筑技术体系及案例分析

归档日期:07-07       文本归类:被动式      文章编辑:爱尚语录

  中国被动式超低能耗建筑技术体系及案例分析_建筑/土木_工程科技_专业资料。第4 3卷第 2期 2 0 1 6 年2 月 被动式超低 能耗建筑 P a s s i v e Ul t r a - l o w En e r g y Bu i l d i n g

  第4 3卷第 2期 2 0 1 6 年2 月 被动式超低 能耗建筑 P a s s i v e Ul t r a - l o w En e r g y Bu i l d i n g 建 筑 技 术 开 发 B u i l d i n g T e c h n o l o g y De v e l o p me n t 中国被 动式超低能耗建筑技术体系及案例 分析 魏 存,江一舟 。 ( 1 . 上海市建筑科学研 究院,上海 2 0 1 1 0 8 ;2 . 中德建筑设计咨询 ( 青岛 ) 有限公司,山东青岛 2 6 6 0 0 0 ) [ 摘 要 ]被动式超低能耗建筑作 为新 一代高效节能 、健康舒适 的建筑 ,越来 越受 到业内及政府的关注 。本文对 国内首个 被 动式低能耗居住建筑节能设计标 准进行 了研究和梳理 ,介绍 了被动式居住建 筑在设计时需要满足的基本要求 ,以及相关 的技 术点 和措施 。同时 ,在研究 被动式超低 能耗建筑指标体 系的基础上 ,对 国内已经建成或正在建设被动房的特点进行了总结 。 [ 关键词 ]被动房 ;被动式超低能耗 建筑 ;建筑设 计;指标体 系 【 中图分类号 】 T U2 0 1 . 5 ; T U 2 4 4 - 3 【 文献标识码 ] A 【 文章编号 】 1 0 0 1 - 5 2 3 X( 2 0 1 6) 0 2 — 0 0 1 0 — 0 4 Te c hno l o g y Sy s t e m a nd Ca s e Ana l ys i s o f Chi na ’ S Pa s s i ve Ul t r a Lo w En e r g y Co n s um pt i o n Bui l d i ng We i Cun J i a n g Yi — z h o u [ A b s t r a c t ] Ul t r a — L o w? E n e r g y B u i l d i n g s a s a n e w g e n e r a t i o n o f e n e r g y e ic f i e n t , h e a l t h y a n d c o mf o r t a b l e b u i l d i n g s , t h e i n d u s t r y a n d g o v e r n me n t pa y mo r e a n d mo r e a t t e n t i o n t o t h e p a s s i v e a n d u l t r a - l o w— e n e r g y b u i l d i n g . T h i s a r t i c l e s u mm a r i z e s t h e i f r s t o f d e s i g n s t a n d a r d f o r Ul t r a - Lo w? En e r y g Bu i l d i n g s i n Ch i n a . T h i s a ti r c l e a l s o e x p l a i n s he t b a s i c r e q u i r e me n t s o f Ul t r a - L o w— E n e r g y Bu i l d i n g s n e e d t o b e me t i n t h e d e s i g n , a s we l l a s r e l e v a n t t e c h n o l o y g a n d me a s u r e s . I n a d d i t i o n , Th i s a r t i c l e s u mma iz r e s t h e a l r e a d y b u i l t o r a r e b u i l d i n g p a s s i v e h o u s e s o n t h e b a s i s o f p a s s i v e u l ra t - l o w e n e r g y b u i l d i n g s i n d e x s y s t e m i n C h i n a . [ K e y wo r d s] p a s s i v e h o u s e ; u l r t a — l o w— e n e r g y b u i l d i n g s ; rc a h i t e c t u r a l d e s i g n ; p e f r o r ma n c e c r i t e i r a 改革 开放 以来 ,伴 随着 工业化进 程加 速 ,我 国城镇 化经 历 了一个起点低 、速度快 的发展过程 。从 1 9 7 8 到2 0 1 3 年 ,我 国城镇 常住人 口从 1 . 7 亿增 加到 7 . 3 亿 ,建 筑消耗 了人类 使用 能源 消耗总量 的 4 0 %【 】 】 。人居环境 的可持续 发展 , 既要 在快速 的城 镇化 进程 中不 断提 高建筑 环境 质量 , 也要 节约建 筑能耗 和减 少污染物排放 , 还要继承和发扬传统地域 建筑文明】 。在 德 国 ] ,被动 房建筑是指仅 利用太 阳能 、建 筑 内部得热 、建 筑 节 能工作 小组 ” ,自该 工作 小 组成立 以来 ,被 动式 超低 能 耗 建筑在 中 国得 到了很快 的发 展。被动 式超低能 耗建筑 经历 了从 无 到有 、从个 别 的试 点建筑 到成规 模化 的住 区开发 、从 只有住宅 建筑 到各种建 筑类型 、 从 北方 地 区的试 点 到已在全 国各气候 区开 展试点 建设 、从无标 准依 据到 已完成并 发布 了 D B 1 3 ( J ) / T1 7 7 -2 0 1 5《 河北 省 被 动式 低 能 耗 居住 建 筑 设 计标 准》 。一 路走来 ,中国被动房 的发展逐步完 善了被动房能效技 术市场 条件 ,补 充 了国内欠缺 的专业 技术知识 ,有效 的提 高 了建筑的设计 以及施 工的相关水平 。 回顾 被动式 超低 能耗建筑 在 中国 的发 展 ,所经 历 的主要 大事 记主要包 括 : 2 0 0 9 年住 房城 乡建设部科 技发展 促进 中心 和德 国能 源署 决定 开展 “ 中国被动 式一低 能耗建筑 示范 建筑 筑 余热 回收等 被动技 术 ,而不 使用 主动采 暖设备 、实 现建 筑 全年达到 I S 0 7 7 3 0规范要求 的室内舒适温度范 围和新风要求 。 根 据 德 国 被 动 房 权威 网 站 ( W W W . p a s s i v h a u s p r 0 j e k t e . d e) ,截 止到 2 0 1 5 年7 月 份 已经有 3 2 3 9 个 项 目获得被 动房 的认证 ,包 括办公 、学 校 、住宅 、工业 等建筑类 型 。总建筑 面积超过 数 百万平方米 。 1 中 国被 动式 超 低 能耗 建筑 发 展 历 程 2 0 0 6 年 ,两 国政 府 共 同参 与 ,德 国能 源 署 与 中 国住 房 和 城乡建设 部科 技与产 业发 展 中心成 立 了 “ 德 中促进 中国建 项 目” ; 2 0 1 1 年 中国住房城 乡建设 部与德 国联邦交通 、建 设和 城市 发展部 在德 国签 署 《 关 于建筑 节能与低 碳生态 城市 建设 技术 合作谅解 备忘 录 》以及 2 0 1 5 年 发布 《 河北 省被动式 低能 耗居住建筑设计标准 》等 内容 ,如图 1 所示。 德国能源署与中国住房和城乡建设 部科技与产业发展中心成立 “ 德中 促进中国建筑节能工作小组” 中德被动式低能耗示范第一批合 作项 目 “ 在水一方”与 “ 辰能 - 溪 树庭院”正式启动 启动 《 河北省被动式低 能耗 居住 建筑节 能设计 标准讨论稿 》 山东省 1 1 个被动房项 目建设 签署合作协议 , i 2 0 0 6 2 0 0 9 2 01 0 2 01 1 i 2 0 1 2 2 01 3 l 2 0 1 4 2 01 5 I I l i l ! 德 国能源署与 中国住房和城乡 建设部科技 与产业发展 中心启 动 “ 中德合作被动式低能耗建 筑示范项目” 中国住房和城乡建设部与德国联邦 举行 “ 首届 中德合作被动式低能 交通 、建设和城市发展部在德国签 耗房屋技术交流研讨会 ”,编制 署《 关于建筑节能与低碳生态城市 完成 《 被动式低能耗建筑 ( 中德 建设技术合作谅解备忘 录》 合作 )示范项 目手册 》 发布 《 河 北省被 动式低 能 耗居住建筑节能设计标准 》 图 1 被动 房在 中 国的发展 历程 收稿时间:2 0 1 6 - 0 1 — 1 3 2 中国被动式低 能耗居住建筑技术体 系 作者简介:魏存,男,工程师,硕士,主要研究生态建筑 、 建筑节能 被动 式超低 能耗建 筑设计 的核心 是利用 建筑本 身 的空间 新技术、城区管理。 布 局 、材料构 造 以及局部处 理等方 法 ,以达到将 室 内环 境调 ?1 0? 建 筑 技 术 开 发 被动式超低能耗建筑 P a s s i v e Ul t r a — l o w En e r g y Bu i l d i n g 第4 3卷第 2期 2 0 1 6 年2 月 Bu i l d i n g T e c h n o l o g y De v e l o p me n t 节 至 人 体舒 适 水 平 的 目的。基 于 国 内首 个被 动 房设 计 标 准 D B 1 3 ( J ) / T 1 7 7 -2 0 1 5《 被 动式 超 低 能 耗居 住 建 筑 节 能设 计 标 准 》嘲,我 国被 动式低能耗居住建 筑技 术体系主要从居住 建筑 相 关 的设 计 、能源相关 的计算 、关键材 料和 产 品性 能 的选 取 以及后期施 工 、测试 、认 定和运 营这几个方 面进行 了规 定和 要求 。 2 . 1 被 动 式 居 住 建 筑基 本 规 定 明确 了被 动式低 能耗居 住建筑 的各项指 标 ,阐述 了被 动 式 居住 建筑 的基 本 条件 和要 求 ,对 室 内环境 、建筑 气 密性 、 建筑 能耗 和负荷 、一次能 源需求 、建 筑通风 系统 、建 筑照 明 和遮 阳设计 以及 防火设计 等都做 出 了严格 的要求 ,并 指 出了 具体的值或做法 ,如 图2 所示 。 1 I 宦肉 涓唐, n … , u 需设置带有高效热回收 装置的 通风系 统, 新风量 3 0 m 3 / 人 室内 环 境 J 超 温 频 率≤1 。 % 通风 系统显热 回收率 ≥7 5 % 一 通风系统设计 被 室 内 二 氧 化 碳 浓 度 ≤1 0 0 0 P P m 围 护 结 构 非 透 明 部 分 内 表 面 温 差 不 超 过3 ℃ 立 面 设 计 满 足 自 然 光 日 间 照 明 的 要 求 , 符合 G B 5 0 0 3 4《 建筑照明设计标准 》 . j 照明和遮 阳设计 白天地 下车库 照明宜采用太 阳能光照系统 南 向和东西 向外窗宜采用外遮阳装置 动 低 能 耗 居 _ { 一 门 窗 室 内 侧 无 结 露 围 护 结 构 内 表 面 温 度 不 低 于 室 内 温 度 3 ℃ 活 动 外 遮 阳 应 具 有 良 好 的 耐 久 性 和 光 线 调 节 功 能 住 建 筑 防火设计 - { 卧 室 、 起 居 室 和 书 房 ≤ 3 。 d B ( A ) - { 南 向 和 东 西 向 外 窗 宜 采 用 外 遮 阳 装 置 L { 房 屋 气 密 性 新 风 机 组 的 设 备 用 房 ≤ 3 5 d B ( A ) 满 足 《 建 筑 设 计 防 火 规 范 》 采 用 不 低于B 1 级 的 保 温 材 料, 木 结 构 采 用 燃 烧 性 能 为A 级 的 保 温 材 料 基 本 I ^ L 口 j 』 生 — . 『 、 口 蝻 . } _ — r : 啦 n ‘ I …… … …… 。 ’ … …… … n … … L… , 1 规 定 能耗 和负荷 I 房 屋 单 位 面 积 的 年 采 暖 需 求 Q h ≤ 1 5 k W l d ( m 2 - a ) 或 1 防 火 隔 离 带 基 层 墙 体 采 用 砌 体 结 构 或 混 凝 土 结 构 .一… ’ l 、 % ’ … w , I l J 防火 隔离带采用遇火时足够稳定且不可燃岩棉材料 i 房 屋 单 位 面 积 的 年 制 冷 需 求 ≤ 1 5 k w h , ( a 】 或 l 者房间单位面积的最大制冷负荷q c 一≤ 1 o w , m 一 环绕型防 火隔离带和防火隔离带的安装符合要求 次 能 源 需 求 。 - 、 \ + E 《6 0 k W h / ( m  ̄ ’ 门 窗 节 点 处 不 结 露, 且 不 低 于 其 他 外 围 护 结 构 内 表 面 温度 3 a c l 乓 ≤1 2 0 k W h / ( m 2 a ] 图 2 被 动式 低能 耗居 住建 筑基 本规 定要 求 2 . 2 被 动 式 低 能 耗 居 住 建 筑 的 设 计 表 1 传 热 系数 限制 2 . 2 . 1 热工 设计 被 动房 的外 围护结构 应该避 免 出现热桥 现象 ,所 选 的保 温材 料厚 度应该基 本一 致或者 热阻 接近 。当建筑非 透 明外 围 护部 分 出现不 同的构造 时 ,需要 进行该 部分 外 围护 结构 的平 均 传热 系数 计算 、 内表面 温度 计算 以及 内表 面防结 露 计算 , 在计 算时 ,平均传 热 系数采用 二维计 算方 法。应 注意 ,非 透 明外 围护 结构屋 面 、外墙 、地面 或非采 暖地 下室顶板 的传 热 系数不应大于0 . 1 5 W/ ( r n ? K) ; 外 门的 传 热 系 数 不 应 大 于 0 . 8 W/( m ? K) ; 透 明外 围护结 构应该采 用 L o w — E中空玻璃或 真空玻 璃 ,且玻璃 的传热 系数不应大于 0 . 8 W/( m ? K) ,玻璃 的太 阳能透射 比不 应小 于 0 . 3 5 。外 门窗 型材宜选 用木 材 或塑 料 ,门窗玻璃之间的隔条应采用耐久性 良好 的暖边 间隔条 ,并 且 采用三 道耐久 性 良好 的密封 材料 ,每扇窗 至少设 置两个 锁 点 ,并 尽可 能减少 型材 对透 明材料 的分 隔。楼梯 间隔墙 、分 户墙 、楼板 以及户 门也应 采取保 温措施 ,且对 应 的传 热 系数 限制尽 量满足表 1 的规定 ,当不满足表 1 中规定时 ,应对 相应 各 户型进 行负荷计 算 ,其 室 内外 温差也 按照 温差折 减系数 进 行折减 。 对于高于室外地坪 5 0 0 m m 以下 的地下室外墙外保温系统 , 应优 先选用 泡沫玻 璃 、挤 塑聚苯板 等耐 腐蚀性 强且 防水性 能 较好 的材料 作为保 温材 料 ,粘贴施 工 时 ,应从地 上外墙 连续 名称 楼梯间隔墙 分户墙 楼板 户 门 传热系数 / ( W/ m ̄ ? K 】 0 . 3 0 0 . 6 o 0 . 5 O 0 . 8 0 温差折减系数 0 . 5 O . 2 O - 2 0 . 5 粘贴 至地下 室外墙 ,并 且应 延伸至冻 土层 以下。外 围护结构 室 内侧 , 应采取相应措施 以避免 出现结露发霉的现象。在屋面 、 外墙 以及非 采暖地 下室顶板 室 内侧 ,宜设置 防水 隔汽膜 ,室 外侧应 设置 防水透 气膜 ,而 在地面保 温层靠 近土壤一 侧应设 置 防水 隔汽 膜。对 于采 用轻 型钢结 构、木结构 以及将 保温材 料设 置在 中间部位 的外 围护结构 的建筑 ,应该 在室 内侧设 置 防水 隔汽膜 。为 了达 到更好 的隔热效 果 ,围护结构外 表面 可 采 用浅 色饰 面 ,复合墙 体 的内侧可采 用混凝 土、烧结砖 等重 质材料 。 2 . 2 . 2 通 风与 空调 系统 的设计 被 动式 超低 能耗建筑 对通风 与空调 系统提 出 了较 高的要 第4 3卷第 2期 2 o 1 6 年2 月 通风技术 " v e n t i l a t i o n T e c h n o l o g y 建 筑 技 术 开 发 Bu i l d i n g T e c h n o l o g y De v e l o p me n t 呈 矮 霉 醛 从对 混合通 风方式 下室 内不 同粒 径颗粒 物分布 预测模 拟 可 知 ,不 同粒 径 的颗粒 物在 室 内的浓 度 衰减速 度差 别 很大 。 不 同粒径特征如下所示 : ( 1 ) 小粒径颗粒 物 ( d p < 3 m)在室 内分 布较 均匀 、沉积 率较低 ,是影响室 内空气 品质的主要因素 ; ( 2)大粒径 颗粒 物 ( d p> 5 m ) 在 室 内分布不 匀 ,受重 力 及 室 内气 流组织 作用 明显 ,较多 的分布在 室 内的下部及靠 近 送 风 口处 ,沉积率较高 。 参 考文献 [ 1 ] Wa l d m a n J . M. , L i o y . P . J . , Z e l e n k a M. Wi n t e r t i me me a s u r e me n t s o f a e r o s a l 量 { 赵 避 轻 睦 } 时间 / s a c i d i t y a n d t r a c e e l e me n t s i n Wu h a n c i t y i n c e n t r a l C h i n a[ J I _ A t mo s p h e r e E n v i r o n m e n t , 1 9 9 1 , 2 5 B ( 1 ) : 1 1 3 — 1 2 0 . [ 2 ] 魏复盛 , C h a p ma n R. S . 空气污染 对呼吸健康影 响研究 [ M] . 北京 : 中 国环境科学出版社 , 2 0 0 1 . 【 3 1 周易生 . 室 内空气污染对人体健康的影响 【 J 1 . 华夏医学 , 1 9 9 9 , 1 2 ( 5 ) : 6 4 6 — 6 4 7 . ] H o l mb e r g S . , L i Y . Mo d e l l i n g o f i n d o o r e n v i r o n m e n t — p a r t i c l e d i s p e r s i o n a n d d e p o s i t i o n . I n d o o r a i r , 1 9 9 8 ( 8 ) : 1 1 3 -1 2 2 . [ 5 ] 赵彬 . 室内颗粒运动和分布 的简捷数值模拟方法及应用 [ R ] . 北京 : 清华 大学博士后 出站报告 . 2 0 0 4 , 2 5 — 2 9 . 【 6 1 许婕 , 亢燕铭 , 钟珂 . 不 同污染源位置对颗粒物浓度影响的数值模 拟 洁净与空调技术 , 2 0 0 8 , 1 3 ( 1 ) : 1 2 — 1 6 . I 7 1 K o p o n e n I . K. , As m i A . , K u l ma l a M. I n d o o r a i r me a s u r e me n t c a mp a i g n i n He l s i n k i , F i n l a n d 1 9 9 9 - t h e e f e c t o f o u t d o o r a i r p o l l u t i o n o n i n d o o r a i r [ J 】 . A t mo s p h e r i c E n v i r o n me n t , 2 0 0 1 , 3 5 ( 8 ) : 1 4 6 5 — 1 4 7 7 . [ 8 ] 薛若军 , 王革 , 蒋旭旭 . 带浮尘源空调房 间内两相流数值研究 【 J 1 . 暖 通空调 , 2 0 0 5 , 3 5 f 7 ) : 1 5 — 1 9 . [ 9 ] Z h a o B . , e t a 1 . C o mp a i r s o n o f d i f f u s i o n c h a r a c t e r i s t i c s o f a e r o s o l p a t r i c l e s i n d i f f e r e n t v e n t i l a t e d r o o ms b y n u me ic r a l m e t h o d [ J ] . B u i d i n g a n d E n v i r o n me n t , 2 0 0 4 , 3 9 ( 1 ) : 1 - 8 . ( 1 3 ) 图9 z 一1 . 4 m截 面处 颗粒 物浓度 分布 图 ( a ) 0 . 1 g r n ;( b )2 . 5  ̄ r n ;( C )5 g m ( 上接第 1 2页 ) 为 了达 到更好 的保 温效果 ,降低屋 面 、外 墙 、门窗的传 热 系数 ,在 已有 的被 动式 超低 能耗建筑 中,保 温材料较 多采 用挤 塑聚苯板 ( X P S) 、聚苯板 ( E P S) 及岩棉 ,保温层厚度平 均都 在 2 0 c m左 右 ; 外窗 以多 腔多密封塑钢 型材 、金属与木质 复 合型材 、木型 材等 为框料 ; 玻璃多 采用 三层 L o w — e中空 或 者 真空复 合 中空 玻璃 。根据 目前 中国被动房 的建设 情况 ,对 已建成或 正在建 设 的被 动式 超低能耗 建筑 进行 了对 比,其 屋 面、外墙及 门窗的传热 系数 如表 2 所示 。 表 2 围护 结构传 热 系数对 比表 名称 秦 皇岛 “ 在水一方 ”c 1 5 号楼 在 被动房 后期 发展 中 ,需要进 一步 的扩大示 范规模 ,根 据 建设项 目的实施 情况 ,及时总结 不断优 化建筑 被动式 相关 的技术 ,完善被 动式超低 能耗建 筑 的技 术标 准体 系和监 督评 估 方法 ; 同时 ,被 动式超低 能耗建 筑 的推广过 程 中,应 加强 核心技 术及产 品的研 发和相关 专业人 员 的培训 ,为建 筑 的事 业的发 展积 累技术 和储 备人才 ; 政府应 当 出台针对 于被动式 超低能耗 建筑 相关 的激励政策 ,通过激 励政 策的导 向 ,加快 形成被 动式超 低能耗 建筑 的市场化 需求 ,最 终使被 动式超低 w/ ( I 1 1 2 ? k ) 能耗建筑变成常态化 门窗 1 . 0 o 屋面 0 . 1 0 外墙 O . 1 3 参 考 文 献 [ 1 ] 徐伟 , 孙德宇 . 中国被动式超低能耗 建筑 能耗指标研究 【 J ] . 动感 ( 生 态城市与绿色建筑 ) , 2 0 1 5 ( 1 ) : 2 5 . 哈尔滨 “ 辰能 ? 溪树庭 院”B 4楼 青海 “ 丽水湾小 区” 0 . 1 O 0 1 1 0 . 1 O O 1 2 O . 8 0 l O O [ 2 ] 杨柳 ,杨 晶晶,宋冰 , 等. 被动式超低能耗建筑设计基 础与应 用 f J J . 科学通报 . 2 0 1 5 ,1 8 ( 6 o ) . 1 6 9 8 — 1 7 1 0 . [ 3 ] 卢求 . 德 国被动房超低能耗建筑技术体系 . 动感 ( 生态城市与绿色 建筑 ) , 2 0 1 5 ( 1 ) : 2 4 . 1 4 l 黄秋平 , 马伟骏 , 范一飞 , 等 . 德国 “ 被动房”中国本土化设计 实现 湖南株洲 “ 惠天然 ? 城市公园二期” 福建南安北 山被动式住宅示范工程 朗诗 ? 布鲁克被 动房 O . 1 0 0 . 1 8 O . 1 O 0 . 1 8 O . 3 9 O . 1 5 1 . 0 0 1 . 0 0 0 . 7 5 4 结束语 探讨 闭. 绿色建筑 , 2 0 1 2 ( 3 ) : 1 8 — 2 3 . [ 5 ] 房涛 , 高辉 , 郭娟 利 , 等 . 德 国被动 房对我 国建 筑节能发展 的启示 以寒冷地 区居住建筑为例 【 J 】 . 新建筑 , 2 0 1 3 ( 4 ) : 0 1 2 . — — 随着 经济 的发展 ,人们 生活水 平 的不 断提 高 ,被 动式超 低能 耗建筑 其舒适 、健康 节能 的特点 ,必 将成 为我 国新 型城 镇化 进程 中不可 缺少 的部分 。另 外 ,中国北方 冬季燃 煤为建 筑供 暖 ,是造 成雾 霾 的主要原 因之一 。发展被 动式超 低能耗 建 筑可 以大 幅度减 少燃 煤量 ,降低 有 害气 体及 粉尘 的排放 , 进一 步提 高空气质 量 ,对减 少雾 霾具 有一定的效果 。 【 6 ] D B 1 3 ( J ) / T 1 7 7 -2 0 1 5 被动式超低能耗居住 建筑节能设计 标准 [ s ] . f 7 1 张小玲 . 中国被动式房屋的建设情 况 . 中国被动 房网 . f 8 1 张小玲 , N i e o l e P i B e n , 彭晓月 , 等. 中德合作 高效 能建筑实施手册 . 德 国能源署 ,建筑能效部 . 2 0 1 4 . 1 1 ?5 4?

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