被动式住宅节能因素浅析
张春霞
【摘 ?要】为响应国家绿色建筑发展策略，各省市纷纷推出超低能耗建筑试点项目，预示着我国的被动式建筑将要进入新的快速发展阶段。论文从被动住宅构造方面探索影响被动式住宅的节能因素，以期为今后我国被动式住宅的发展实践提供理论思路。
【Abstract】In response to the national green building development strategy， various provinces and cities have launched pilot projects of ultra-low energy consumption buildings， which indicates that China's passive building will enter a new stage of rapid development. This paper explores the energy saving factors affecting passive residence from the perspective of passive residence structure， so as to provide theoretical ideas for the development and practice of passive residence in China in the future.
【關键词】被动式建筑;节能;保温;门窗
【Keywords】passive building; energy saving; thermal insulation; doors and windows
【中图分类号】TU241 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文献标志码】A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文章编号】1673-1069（2020）11-0176-02
1 引言
能源是现代社会运行和发展的重要驱动力，它涉及社会发展中的各行各业，甚至关系到一个国家的政治和安全。我国现有的房屋建筑绝大部分为高能耗型，建筑的相关总能耗已达全国能源总消耗量的46.7%。所以，通过建筑节能，降低社会能耗势在必行。“被动式建筑”和“低能耗建筑”几乎是两个相互替代的概念，又称会呼吸的建筑，是将自然通风、采光、太阳能辐射和室内非供暖热源等各种被动式节能手段与建筑围护结构高效节能技术相结合建造而成的低能耗建筑。在国家节能政策的引导下，随着建筑节能技术的研发，国家财政补贴力度加强，推动更低能耗建筑的发展，山东、河北、江苏、湖南、福建、黑龙江等7个省及自治区的13个城市在探索建设被动式建筑上走在了前列（见表1），其建筑类型涉及不同气候区、不同规模的学校、住宅、办公、政府公租房、展馆、被动房产业园区等公共及居住型建筑，被动建筑最大限度地提升了建筑质量，为提高建筑节能技术注入新的动力。
在考虑建筑物朝向、标准层布置、墙体和屋面构造的优化设计前提下，在被动房节能问题的具体解决方案中，涉及五大因素：极好的围护结构保温、优质的被动式门窗、无热桥设计、良好的气密性、带有高效热回收功能的新风系统，这五个因素必须协调处理，缺一不可。被动房不是高端技术和产品的简单堆砌，它要求依靠建筑自身的多种集成技术被动接受和存储来自大自然的能量，最大限度降低或完全取消采暖制冷设施。
2 外围护结构
墙体保温：被动式建筑要求在夏季足以抵抗太阳的辐射，在冬季可以凭借房屋自然得热维持室内温度达到20℃以上，其外墙的保温层必须达到一定厚度，此时通过外围护结构（见表2），房屋的能量损失达到最低，同时，外墙外保温体系在使用上应与建筑同寿命。
屋面保温：根据屋面构造，屋面保温要做好以下几点：基层处理要保证平整、密实，无空鼓、裂纹等现象;保温隔热层采用石墨板保温层，也可以采用不低于200mm厚XPS聚苯板或EPS挤塑板;隔汽层可以有效隔绝室内水汽透过结构基层进入保温层，一般采用改性沥青隔汽卷材;屋面保温的同时防水也至关重要，一般采用4mm厚改性沥青防水卷材。
3 无热桥构造
建筑外围护结构除了墙体和屋面，还有许多边角、接头和穿透口，这些位置的实际热损失都可能高于标准热损失。增加的热损失部分被称为“热桥效应”，所谓“无热桥结构设计”是指某个细部节点处的热桥效应为零或者甚至是负值，不要中断保温的围护结构。如果穿透不可避免，则在保温层内穿透材料的热阻应该尽可能高，建筑构件连接处的保温层必须无空缺地全面积搭接，边角应尽可能选择钝角。
4 气密性构造设计
被动式低能耗房屋的气密性必须满足N50≤0.6，被动房建筑外围护结构只允许有一个包裹整栋建筑的围护结构气密层，密层一般位于外墙内侧，它同时可以作为隔气层。气密层要保证连续，不能中断。管线穿墙是最容易形成缺陷的地方，两种不同墙体的结合处由于两种材料的热胀冷缩系数不同，容易形成内外通缝，设计阶段就应避免或减少其数量。
5 优质门窗选择
门窗的热损失占建筑的总热损失的40%以上，外门窗是被动房能源得失的敏感部位，是整个被动式建筑节能的关键，在被动房整体节能因素中具有举足轻重的作用。这就对外门窗的节能提出了更高的要求，外门窗在满足采光通风基本质量功能的前提下，更重要的是保证足够的保温隔热性及密闭性，涉及框扇型材、压线、玻璃材料及配套件制作、安装等多项技术，下面只分析型材与玻璃。
型材：目前市场三种节能型材为断桥铝合金型材、塑钢型材和木型材，鉴于铝的高导热系数，推荐采用后两种。例如，维卡82系列7腔三密封塑料型材、瑞好86系列5腔三密封塑料型材、奥润顺达130铝包木型材，其传热系数均低于1.0W/（m2·K）。
玻璃：门窗中玻璃占比高达75%以上，玻璃节能主要是通过降低玻璃的传热系数实现。通常采取的手段为多片Low-E玻璃、增加玻璃的厚度、增加中空气体层厚度、充入惰性气体、暖边间隔条的中空玻璃、增加窗户主型材腔体的数量和型材厚度，被动式建筑的玻璃应选用三层及以上的中空玻璃。惰性气体氦、氖、氩、氪的活跃性差，可减缓中空玻璃内的热对流和热传导，改善水平充气后的中空玻璃，更不容易出现结露和上霜。Low-E玻璃即低辐射玻璃，在玻璃表面镀上多层银或其他化合物，对可见光有较高的透射率，对中远红外有很高的反射率，具有优异的透光性和隔热效果，比普通玻璃的传热系数降低30%。暖边间隔条是节能环保的重要一环，与普通铝质间隔条相比导热系数大大降低，隔热、隔音效果显著，保证窗户的室内侧温度较高，减少窗上的结露现象。例如，上海皮尔金耀华玻璃公司生产的5Low-E+12Ar+5Low-E+12Ar+5Low-E，该系统采用了钢化Low-E玻璃、暖边间隔条、冲惰性气体等技术。再如，也可以采用Low-E中空加真空玻璃的组合技术，真空玻璃空腔内的气体非常稀薄，几乎接近真空，减少了热传导和热对流现象，真空玻璃一般由普通和Low-E玻璃合成，通过辐射、传导、对流方式，使热散失大大降低。对两家公司玻璃的检测证明其传热系数均低于0.63W/（m2·K）。
此外，窗框与外墙连接处的隔热密封处理，门窗的框与压线、玻璃与型材及扇与压线进行构造的位置，优质的五金选择，合理的锁点数量及位置布置，框扇足够搭接尺寸及胶条或者密封胶的3道密封，主辅型材加工误差的减少，装配精度的提高，都对增强整窗气密性能、提高节能效果有重要的贡献。
6 新风系统
被动房是一种气密性很高的建筑，如果没有新风送入，待在里面的人必然会产生窒息感，新风系统就成为这种建筑的标配。
7 结语
被动式建筑是各种技术产品的集大成者，减少建造运维过程中的能源消耗，全面提升建筑質量，促进节能产业升级。目前，各种节能政策和要求已经表明，中国发展被动式超低能耗绿色建筑势不可当，被动房技术在中国的发展已经步入快速通道。
【参考文献】
【1】贝特霍尔德·考夫曼，沃尔夫冈·费斯特.德国被动房设计和施工指南[M].北京：中国建筑工业出版社，2015.
【2】易序彪.被动房与节能门窗的研究应用[J].建设科技，2014（12）：23-28.
【3】赵学全，杨华荣，龚兴勇，等.被动式建筑中高性能门窗幕墙的应用研究[J].施工技术，2019，48（S1）：522-525.
