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高效能家居 迈向被动建筑时代

被动式房屋的体验 优势及发展趋势

被动式房屋的热损失极低,几乎不再需要其他任何采暖措施。充分利用太阳、人体、家用电器产生的热量,以及从废气中回收的热量就能满足大部分的需求。剩余的供热需求可通过新风系统提供。

被动式房屋的热损失极低,几乎不再需要其他任何采暖措施。充分利用太阳、人体、家用电器产生的热量,以及从废气中回收的热量就能满足大部分的需求。剩余的供热需求可通过新风系统提供。

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【大纪元2018年09月13日讯】文:徐紫阳  图:iStock/ PHI

被动式房屋的热损失极低,几乎不再需要其他任何采暖措施。充分利用太阳、人体、家用电器产生的热量,以及从废气中回收的热量就能满足大部分的需求。剩余的供热需求可通过新风系统提供。” —— Wolfgang Feist, 德国被动式房屋研究所创始人

被动式房屋的热损失极低,几乎不再需要其他任何采暖措施。充分利用太阳、人体、家用电器产生的热量,以及从废气中回收的热量就能满足大部分的需求。剩余的供热需求可通过新风系统提供。
被动式房屋的热损失极低,几乎不再需要其他任何采暖措施。充分利用太阳、人体、家用电器产生的热量,以及从废气中回收的热量就能满足大部分的需求。剩余的供热需求可通过新风系统提供。

住户体验:省心 省钱 舒适

对于大多数人而言,被动式房屋(Passive House)最大的吸引力在于它的舒适度,让我们来看看被动式房屋住户的体验:

“经济、舒适。”
“居住更便利,建筑维护更简单,无需担心锅炉、燃料箱、散热器等等。”
“无需担心新风系统,它会自动运行。”
“晚上或者外出时不再需要调低温度。”
“整个冬季都可以光脚走在室内而不会觉得冷。”
“更换新风过滤器比更换吸尘器的袋子要简单的多,瞬间即可完成。”.
“温度变化已成过去。”
“整个夏季都保持清爽。”

冬季户外儿童羽绒服 被动式房屋的优势不仅限于节能,更能在很大程度上提升居住的舒适度。
被动式房屋的优势不仅限于节能,更能在很大程度上提升居住的舒适度。

何谓被动式房屋?

“被动式房屋”的概念源于瑞典隆德大学的Bo Adamson教授和德国被动式房屋研究所(Passivhaus Institut)的Wolfgang Feist博士在1988年5月的一次讨论,此后由科学家和专业工程人员组成的科研团队对被动式房屋进行了20多年的系统研究与测试,形成了完善的技术和施工规范,让节能且舒适的房屋建筑理念成为现实,1991年最早的一批被动式房屋在德国建成。

被动式房屋强调通过高效能的设计和建材,利用极少的能源来保持其自身的温暖和舒适,即无需安装暖气和空调就可以实现冬暖夏凉。

目前,被动式房屋因其兼具舒适、便宜、节能等优势,作为绿色环保建筑标准已被世界多国所重视和推广。

热成像图片显示被动房屋(前)和缺乏保温层的传统建筑(后)。
热成像图片显示被动房屋(前)和缺乏保温层的传统建筑(后)。

传统“主动”房屋 vs 新型“被动”房屋

传统“主动”房屋是以电、气等能源驱动机械设备来提供暖气和冷气,且其普通的构造和建材,会让室内热量随着空气交换而流失,因而房屋需消耗大量能源。

相反,新型“被动式”房屋依靠不耗能的“被动”保温技术来保持房屋内部适宜的居住温度,一方面大大提高房屋的密封性和气密性,减少屋内外热量交换,一方面更多使用太阳能等清洁能源,降低对非再生能源的依赖,从而大幅降低房屋总能耗。

定义功能

采暖能源需求:每平方米居住面积年采暖需求不超过15千瓦时。
制冷能源需求:基本等同于采暖需求,需额外考虑因气候条件引起的除湿需求。
一次能源需求:每平方米居住面积所有家用电器(采暖、制冷、热水和家庭用电)的年一次能源需求不超过 120千瓦时。
气密性:50帕的气压条件下,每小时最大空气交换率为 0.6(增压、减压的压力测试)。
热舒适度:房屋内任何一区域一年中超过25℃的时间不超过10%。

冬季户外儿童羽绒服 被动式房屋的优势不仅限于节能,更能在很大程度上提升居住的舒适度。
冬季户外寒冷,被动式房屋不仅节能,更提升居住的舒适度。

独特之处

(1)卓越的保温性能

被动式房屋使用超厚绝缘材料,房屋外壳的所有组件都实现了传热系数不超过0.15 W/m2K,以达到保温效果。

(2)高性能窗框和玻璃

窗户能采光,还可利用太阳能来为房屋供暖。被动式房屋的窗户采用了内充惰性气体、三层玻璃的构造,且其窗框具有良好的保温性能。这种高性能的窗户对阳光热量的吸收远大于室内热量耗散,安装后整窗的导热系数U 值不应低于 0.85 W/(m2K),在寒冷季节里,无暖气设备的前提下,窗户内表面的平均温度不应低于17℃。夏天采取遮阳措施,夜间开窗就可进行被动式降温。

(3)无热桥设计和构造

对于传统建筑,热量通过建筑围护结构的边、角、连接点和渗漏点等细部节点传导是很容易的,这种现象被称为热桥效应。消除热桥是建筑节能的最有效方法之一,因此被动式房屋强调建筑结构尽可能减少热桥,从而把热桥效应降至最低,以便计算热损失时无需再考虑热桥的影响。

(4)密闭的围护结构

建筑围护结构的高气密性可以降低建筑结构损坏的风险。通过细致的规划设计和采取有效的措施,如:墙内侧全部抹灰,使用护墙板、加强型防潮纸或木质复合板等,均可以使建筑获得良好的气密性。通过空气压力测试,测量建筑在正压和负压条件下泄露的空气总量来检验是否符合气密性标准。

(5)高效的热回收新风系统

新风系统在被动式房屋中扮演着重要角色,它不仅过滤了空气中过多的湿气和异味,还过滤掉空气中的花粉和粉尘,给室内提供纯净的新鲜空气,若通过开窗通风达到这一效果,则会造成热量大量流失。

热回收功能通过高效的热交换器,可将废气中75%的可感知热量交换至进入室内的新鲜空气中。例如,在 0℃的天气条件下,该系统能在不使用任何主动供热设备的情况下,利用室内 20℃的废气将进入室内的空气加热至 16℃。

被动式房屋五项重要先决条件。
被动式房屋五项重要先决条件。

决定性优势

(1)高效节能

节能是被动式房屋的核心理念。一栋被动式房屋每平方米面积每年的采暖能源需求不超过 1.5 公升石油或者 1.5 m3天然气(15kWh),比传统建筑节省了90%的能源消耗。

极低的能源消耗,使得被动式房屋大大降低了对非再生能源的依赖,再通过利用太阳能等可再生能源,从而有效地减少了碳排放,实现环保目标。

(2)高舒适度

在降低能耗的同时,被动式房屋并未以牺牲舒适性为代价。相反,高性能的外维护结构就如同给整个房屋穿上了羽绒服,不管是寒冷冬季或炎热夏季,被动式房屋都能保持室内温度在人体最适宜的20℃~25℃之间,而且没有漏风,微小温差产生了很强的舒适感。

(3)健康居家

新风系统能够提供充足的、清洁的新鲜空气,保证了室内空气质量。自动除湿功能减少了有害人体健康的霉菌的产生。高性能的过滤装置可有效地吸附灰尘、花粉和其他颗粒物,这简直就是哮喘和过敏患者的福音。

(4)隔音更好

被动式房屋的外墙比传统房屋厚2至3倍,并且填充了超绝缘材料,再加上三层玻璃的高性能窗户,房屋就拥有了一个超高级建筑外壳,为住户提供更安静的居住环境。

(5)高质量建筑

被动式房屋标准包括能耗指标和室内舒适度指标,对建筑材料、结构和技术设备都提出了非常高的要求,它比温哥华和卑诗省的建筑规范分别高出2倍和3倍。被动式房屋以及所采用的建筑组件都必须获得德国被动式房屋研究所的测试和认证,为房主提供了质量保证,也会提升房产价值。此外,由于气密性良好的围护结构能够确保新风系统尽可能地高效工作,而避免了潮湿带来的结构损害和霉变,让房屋的寿命更长。

(6)超低电费开支

被动式房屋的特殊设计和高性能建材,让房屋不需采用供暖和制冷设备,就能够达成冬暖夏凉的最佳舒适度,因此极大地节省了全年的电费开支。

例如,2010年在惠斯勒LOST LAKE建成的被动式房屋,记录每年的电费开支为280加元,相比加拿大建筑标准房屋的平均每年电费3,000加元,节省了90%,比温哥华的普通房屋也可节省75%的电费。计算下来,10年可节省27,200加元,40年可节省108,800加元。该计算是基于2012年的电费价格,若加上考虑电费价格每年增长的因素,被动式房屋的电费开支节省会更多。

(7)总成本更低

被动式房屋成本会不会更高?从长远来看,综合投资成本和建筑生命周期的运行成本,被动式房屋的总成本要低于传统建筑。

根据温哥华市政府委托Red Door Energy进行的一项研究,温哥华33呎标准地的被动式房屋与普通房屋的成本比较显示,被动式房屋的建造成本要高出约5%至10%,建筑围护结构成本高出15%至20%,而机械设备开支则节省30%至40%,供暖能源需求减少75%,全年的能源开支降低20%至25%。

就初期投入而言,被动式房屋需要高水平的规划设计,高质量的组件和材料,施工质量检查和认证程序,都会增加建造成本。

但是,被动式房屋通过降低供暖和制冷系统规格,更简单的设计来弥补额外增加的建造成本。此外,在房屋整个使用年限内,能耗低就意味着使用成本降低,且无需担心未来能源价格波动,因此今天选择被动式房屋既是明智之举,也是有价值的长远投资。

卑诗省的第一座被动式房屋位于惠斯勒的Rainbow Passive House Duplex。
卑诗省的第一座被动式房屋位于惠斯勒的Rainbow Passive House Duplex。

温哥华推被动式房屋计划

在过去的20多年,被动式房屋标准迅速得到民众认可,事实亦表明它是一种可靠的建筑标准,目前欧洲很多地区都已经把该标准做为新建公共建筑项目的强制要求。

温哥华早在2015年宣布将在2020年发展成全球最绿色的城市,2016年更推出激进政策,2030 年之后新建房屋都必须是净零碳排放。为达成改目标,市政府已经修改建筑规章的要求,批准通过了零碳排放房屋计划,这其中被动式房屋的兴建将发挥重要的作用。未来5到10年将是温哥华建筑行业变化最大的时期,在政府节能减排的大趋势下,提前接受这些改革未尝不是明智之举。

VictorEric Group将于9月20日举办现场咨询活动

被动式房屋原理简单,但在建筑规划设计之初就应注重细节,对建筑保温、气密性及机械系统进行详细规划,以确保建筑最终符合设计预期、满足被动式房屋标准,降低成本,同时达到审美要求。而高水平的设计很大程度上取决于设计团队的经验,因此,想要建造被动式房屋的业主选择获得认证的被动式房屋设计师和咨询师至关重要。

目前,大温地区的被动式房屋正越来越受到民众的关注,但是,由于被动式房屋标准是新技术,只有为数不多的建筑商获得技术认证,温哥华的VictorEric Group设计团队就是其中之一。该公司位于温哥华Mount Pleasant社区的一个被动式房屋项目正在进行中,他们将于9月20日下午3点至6点,在现场举办Passive House参观活动,向公众介绍这一最新的环保建筑技术,以及它将为您的新家带来的好处。如果您有兴趣了解更多信息,可以致电604-677-0021联系Evelina。◇

责任编辑:童宇

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