气密性是实现被动式低能耗建筑的关键因素
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被动式超低能耗建筑发展现状及思考摘要:被动式超低能耗建筑在显著提高室内环境舒适性的同时,可大幅减少建筑使用能耗,降低对主动式机械采暖和制冷系统的依赖。
被动式超低能耗建筑并不是某种高新建筑技术,而是在充分利用被动式得热的基础上,尽可能地利用可再生能源,挖掘并利用自然环境的有利条件,从而在很少采用甚至不采用主动式能源的条件下,实现舒适的室内环境。
被动式超低能耗建筑是一种追求细节的建筑,它对保温性和气密性的要求不仅是宏观的保温厚度和换气次数,还要求保温层及气密层的完整和连续,因此在所有会破坏保温连续性及气密性的关键节点(如外挑结构、穿墙管线等),都要有合理完善的细部节点处理方法,这些处理不仅需要更加细化的施工图设计,还需要更加精细化的施工才能实现,被动式超低能耗建筑建成后能否满足标准要求,精细化施工程度、施工质量起着至关重要的作用。
关键字:被动式;超低能耗;建筑;发展现状;思考1被动式低能耗建筑发展现状分析被动式低能耗建筑中的被动是相对于主动而言。
目前我国北方地区在冬天采用集中供暖用暖气片对室内输送热量,在夏季采用空调制冷来实现降温。
这些都是“主动”的供暖技术,都需要机器设备来实现。
被动式低能耗建筑不采用这些设备,仅仅依靠建筑物本身的蓄热蓄冷隔热保温措施,应用自然界的阳光、风力、气温、湿度的自然原理,尽量不依赖常规能源来实现室内冬暖夏凉的效果。
被动房有五大基本原则: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(换热效率不低于75%)。
同时,一幢建筑是否为被动式建筑必须符合2个方面的要求:能耗指标和室内舒适度。
在欧洲,能耗指标要求年均供暖能耗要小于15kW·h/m2,只有在天气特别寒冷的情况下才使用很少的辅助供暖设施就可以提供给使用者舒适和健康的室内环境。
室内舒适度要求室内温度在20-26°C,房间墙面的表面温度不低于室内温度3°C,空气的相对湿度在40%-60%,平均室内空气流速低于0.15m/s。
被动式建筑评价标准如下:1. **气密性**:被动式建筑的气密性必须达到0.5级以上,相当于一千万个大气压,这也就意味着即使门窗缝隙也有一定的漏气量,相比之下普通建筑仅为一级和三级,不仅会消耗大量的能源,还会加剧环境污染。
2. **保温隔热**:被动式建筑使用了大量的保温材料和屋顶和墙体,加强了建筑物的保温隔热性能,降低能源消耗。
同时建筑外墙使用双层玻璃或真空玻璃,有效阻止室内外温差造成的能量交换。
3. **采光**:被动式建筑采用高效LED照明和遮阳系统,可以节约能源并减少对环境的影响。
4. **通风**:被动式建筑采用自然通风和机械通风相结合的方式,利用空气动力学设计,有效控制室内空气流动,确保舒适的同时节约能源。
5. **热稳定性**:建筑的混凝土结构可以保证在寒冷的季节室内温度的变化幅度在较小的范围内,这对于保证建筑的稳定性、保温性能和使用寿命都非常重要。
6. **高效地热传导控制**:被动式建筑对地热传导进行了有效的控制,其使用的材料和构造措施可以有效减少地下水和其他热源对建筑物的热传导。
7. **噪声控制**:被动式建筑通过精确的设计和选材有效地控制了建筑噪声的传播,使其达到了超低的噪声标准。
另外,建造过程中的清洁生产、高效节能的设备和技术、良好的后期维护、以及完善的运营管理等因素也是被动式建筑的评估标准之一。
被动式建筑是一种绿色建筑,它通过利用自然能源、减少能源消耗、优化室内环境、提高建筑的舒适度和实用性,为人类提供了更好的生活和工作条件,同时也对环境保护做出了积极的贡献。
总的来说,被动式建筑的优点主要体现在以下几个方面:1. 节能环保:被动式建筑的气密性高,保温性能好,能够有效地减少能源的消耗,降低环境污染。
2. 舒适宜居:被动式建筑采用了高效照明、通风、热舒适控制系统等先进的技术,能够提供舒适、宜人的室内环境。
3. 高效运营:被动式建筑在设计、施工、维护等方面都经过了精心的考虑和严格的控制,能够实现高效的运营和管理。
寒冷地区被动房气密性控制要点与检测方法摘要:近年来被动式超低能耗建筑在国内得到迅速发展,气密性即是被动式超低能耗建筑的核心要素,也是被动房认证标准的测试指标,是建筑整体节能的关键所在。
提高建筑气密性可有效降低建筑缝隙散失的冷热量、减少门窗洞口处结露发霉现象的产生、防尘、防火、防止噪声污染,提高居住舒适度,营造更好的居住体验。
气密性检测施工,河北省也出台了相应的标准,此标准是被动房满足气密性设计指标的重要标准之一。
关键词:气密性、被动式超低能耗建筑、检测、标准1工程概况中冶总部基地南区项目9#办公楼写字楼,建筑抗震设防烈度为8度,主要结构形式:框架结构,基础为下反柱墩的筏板基础,主体结构合理使用年限,50年,位于河北省廊坊市燕郊高新技术开发区,属于寒冷地区,采用被动式建筑设计,上海宝冶集团作为总包单位,针对被动式建筑设计的要求从施工技术、确保工程质量、验收标准入手,立在解决施工过程中的技术重难点课题。
2气密性控制点分析按照要求,被动房的主要能效指标如图1所示:图1 被动房主要指标图所有被动式建筑在建设完成后均需进行气密性的n50测试,其测试结果直接决定建筑体的节能性能否达标。
被动式建筑气密性控制点主要包含内外抹灰、各类洞口、电线盒、穿墙管线等进行处理。
3过程控制及保证措施(1)建筑气密性的控制措施1)主体结构施工气密性控制在进行混凝土浇筑时,根据混凝土浇筑部位,确定混凝土的强度及坍落度的大小,确保混凝土振捣密实,避免出现蜂窝、麻面等质量缺陷。
楼板內隐蔽的钢筋容易被混凝土工人破坏,钢筋间距及保护层厚度不容易保证,浇筑楼板混凝土前,提前铺设操作平台,避免踩踏,减少楼板裂缝的产生。
混凝土拆模后应将模板对拉螺栓套管进行气密性封堵,由于对拉螺栓设置较多,因此容易疏漏,所以务必将所有套管进行封堵,避免因小失大。
也可提前策划,模板工程施工前,采用终埋式对拉螺栓,降低后期封堵不严造成不必要的后果。
在砌体结构施工时,应充分考虑砌体收缩裂缝、开裂等因素,严格控制砌块选用、龄期、砂浆饱满度、砌筑高度等,以蒸压砖和混凝土砖为例,由于其早期收缩值较大,因此需在龄期28天后才可投入使用,如砌块本身存在破损、裂缝等缺陷时,对砌体强度产生不利影响,会产生裂缝现象。
发展被动式超低能耗建筑的探讨摘要:被动房建造起源于德国。
它是节能、舒适的建筑。
目前欧美一些发达国家均将它作为建筑节能的发展方向。
被动式超低能耗建筑重点是在保温性、气密性、新风及热回收三方面采取必要的技术措施。
中国要按照本国的特点、不同气候条件、具体的自然条件和生活习惯,遵照中国自己的建筑指标体系进行规划、设计,不断扩大示范规模、加强技术开发、经过精细施工,建造当地最舒适、最节能的高品质建筑。
关键词:被动房、被动式超低能耗建筑、围护结构、气密性1.被动式超低能耗建筑的概念和优势1.1被动式超低能耗建筑的概念被动式房屋是20世纪80年代初瑞典隆德大学Bo Adamson教授和德国达姆施塔特房屋与环境研究所Wolfgang Feist博士提出的一种新理念。
最早研究与实践始于德国,是指不通过传统的采暖方式和主动的空调形式来实现舒适的冬季和夏季室内环境的建筑。
德国被动房研究所是被动房研究和认证的权威机构,其对被动房的定义为“被动房是一个节能、舒适的建筑节能标准,比既有建筑节能90%以上,比新建建筑节能75%以上。
利用高性能围护结构、太阳得热、热回收等技术,使建筑不再需要传统的供热系统,并通过通风系统供应持续的新风”。
由此可见,被动式超低能耗建筑采用先进节能设计理念和施工技术,使建筑围护结构达到最优化,极大限度地提高建筑的保温、隔热和气密性能,并通过新风系统的高效热(冷)回收装置将室内废气中的热(冷)量回收利用,从而显著降低建筑的采暖和制冷要求。
在此基础上,被动式超低能耗建筑还通过有效地利用自然风、自然采光、太阳辐射等来实现舒适的室内温度、湿度和采光环境,最大限度摆脱对主动式机械采暖或制冷系统的依赖,[2]可以少用或不用采暖和制冷设施,它是一个把能耗降到极致的建筑。
1.2被动式超低能耗建筑的优势被动式超低能耗建筑主要技术特征为:⑴保温隔热性能更高的非透明围护结构;⑵保温隔热性能和气密性能更高的外墙;⑶无热桥的设计与施工;⑷建筑整体的高气密性;⑸高效新风热回收系统;⑹充分利用可再生能源;⑺至少满足《绿色建筑评价标准》(GB50378)一星级要求。
被动式建筑的施工标准有哪些被动式建筑作为一种高效节能的建筑理念和技术体系,在全球范围内得到了越来越广泛的应用和推广。
被动式建筑通过优化建筑设计和施工,最大限度地减少能源消耗,提高室内舒适度,实现可持续发展的目标。
那么,被动式建筑的施工标准究竟有哪些呢?一、保温与隔热良好的保温与隔热性能是被动式建筑的关键特征之一。
在施工中,需要对建筑的外墙、屋顶、地板等部位进行高效的保温处理。
外墙保温通常采用高性能的保温材料,如聚苯乙烯泡沫板、岩棉板等,保温层的厚度要根据当地的气候条件和建筑的节能要求进行计算确定。
施工时要确保保温材料的拼接严密,避免出现冷热桥现象。
屋顶保温同样重要,一般采用与外墙相似的保温材料,并要做好防水处理,防止雨水渗透影响保温效果。
地板的保温可以减少热量向下传递,通常在楼板下方铺设保温层。
二、气密性能高气密性是被动式建筑的另一个重要标准。
施工中要对建筑的围护结构进行严格的气密处理,防止空气渗透。
门窗的安装是气密处理的重点环节。
选择高质量的气密门窗,并确保安装过程中密封胶的使用得当,窗框与墙体之间的缝隙要填充密实。
墙体的气密处理包括对各种穿墙管线、孔洞的密封,使用专用的气密胶带、密封胶等材料。
三、高效的通风系统被动式建筑需要配备高效的通风系统,以保证室内空气质量和舒适度。
机械通风系统通常采用带有热回收功能的设备,能够在排出室内污浊空气的同时,回收大部分热量,降低能源消耗。
通风管道的安装要保证密封性,避免漏风。
四、建筑朝向与遮阳合理的建筑朝向和遮阳设计可以有效利用自然能源,减少对人工能源的依赖。
建筑应尽量朝向正南方向,以最大程度地获取冬季的日照和夏季的自然通风。
遮阳措施可以采用外遮阳或内遮阳,如遮阳板、百叶窗等,根据不同季节和时间进行调节,控制室内的太阳辐射得热。
五、高性能的门窗门窗是建筑能量损失的重要部位,因此在被动式建筑中,门窗需要具备高性能的保温、隔热和气密性能。
玻璃通常采用多层中空LowE玻璃,有效阻挡热量传递和紫外线辐射。
气密性是实现被动式低能耗建筑的关键因素气密性是实现被动式低能耗建筑的关键因素。
在能源紧缺和环境污染问题日益突出的今天,被动式低能耗建筑的建设越来越受到人们的关注。
而在被动式低能耗建筑中,气密性是其中的一个重要方面,也是实现低能耗目标的关键因素之一、本文将从什么是被动式低能耗建筑以及气密性的定义、作用、影响因素和提高气密性的方法等方面进行探讨。
首先,什么是被动式低能耗建筑?被动式低能耗建筑是指通过最大限度地利用自然资源,以被动方式实现室内舒适度的建筑物。
与传统建筑相比,被动式低能耗建筑具有较低的能源消耗和较高的能源利用率。
被动式低能耗建筑的设计原则包括:合理利用太阳能,最大限度地利用日光照明和自然通风,降低建筑的能量需求,减少建筑与环境的热交换,提高建筑的隔热性能等。
气密性作为被动式低能耗建筑的关键因素之一,指的是建筑物外围结构的缝隙、接缝等区域的空气渗透性。
一个具有较好气密性的建筑物能够最大限度地减少热量和冷空气的外部侵入和室内空气泄漏,从而降低建筑物的能量消耗,提高其节能性能。
而如果建筑物的气密性较差,就会导致能量的浪费,减弱被动式低能耗建筑的效果。
气密性的好坏对建筑物的能耗有着重要的影响。
建筑物在冬季要保持室内温暖,需要通过加热设备供应热量。
如果建筑物的气密性较差,温暖的室内空气会从窗户、门等处泄漏到室外,导致室内温度下降,从而需要加大加热设备的运行时间和能量消耗。
同样,在夏季,建筑物的气密性差会导致室外热量进入室内,增加空调系统的负荷,进而增加能源消耗。
气密性的好坏受到多种因素的影响。
首先,建筑结构的设计和施工质量会直接影响气密性。
建筑物的设计应该避免或尽量减少结构缝隙和接缝的漏风现象,同时施工过程要严格控制,确保建筑物的外墙隔热层和隔热材料的安装质量。
其次,气密性还与建筑物的材料和构造密切相关。
建筑物使用的材料和构造应具有较好的密闭性能,如使用密封性能较好的窗户和门等。
最后,气密性的好坏还与建筑物的使用和维护有关。
大体量被动式超低能耗建筑整体气密性检测工法大体量被动式超低能耗建筑整体气密性检测工法随着人们对于环保和节能意识的增强,被动式超低能耗建筑成为了新一代建筑的重要发展方向。
在被动式超低能耗建筑的设计和建造过程中,整体气密性的检测是一个至关重要的环节。
本文将介绍一种大体量被动式超低能耗建筑整体气密性检测工法。
1. 背景介绍大体量被动式超低能耗建筑是指建筑整体结构和建筑系统经过精心设计与整合,最大程度地减少能源消耗,主要依靠建筑自身的被动手段来实现舒适的室内环境和节能效果。
而其中一个关键的要素就是保持良好的气密性,以减少热量的泄漏和室内外温度差的传导。
2. 传统检测方法的不足传统上,被动式超低能耗建筑的气密性检测主要采用平面模型,即仅对建筑的一小部分进行检测。
这种方法存在着以下几个不足之处:首先,平面模型局限性大,无法全面准确地反映整个建筑的气密性。
由于建筑结构的复杂性和多样性,仅检测部分区域无法全面了解建筑的整体情况。
其次,平面模型的测试结果不精确。
由于建筑内外温度的差异以及气流等环境因素的干扰,传统方法很难准确地检测出漏风点。
最后,传统方法的成本较高。
由于传统方法需要手动布置测量点,并且测试时间较长,所以不仅费时费力,而且费用昂贵。
3. 大体量建筑整体气密性检测工法的优势为了克服传统方法的不足,近年来,研究人员提出了一种新的大体量建筑整体气密性检测工法。
这种工法采用3D建模和数字模拟技术,全面准确地评估大范围建筑的气密性。
首先,通过利用3D建模技术,可以实现对建筑的全面还原,包括建筑结构、系统设备、空气流动路径等。
这种方法可以更加真实地反映建筑的实际情况,提高测试结果的准确性。
其次,大体量建筑整体气密性检测工法采用数字模拟技术,通过数学模型模拟气流、热传导等物理过程,定量评估建筑的气密性。
这种方法可以避免传统方法中由于环境因素引起的误差,大大提高了测试结果的精度。
最后,大体量建筑整体气密性检测工法具有高效和低成本的特点。
被动式低能耗建筑施工技术要点的探讨摘要:被动式低能耗建筑就是借助可再生资源和高强度密封性等达到节能低能消耗。
本文结合工程实例,从被动式外墙保温、门窗工程等方面,探讨了被动式低能耗建筑施工技术要点,以供新建被动式低能耗建筑参考。
关键词:被动式;低能耗建筑;施工技术要点被动式低能耗建筑可以增加室内环境舒适度,降低建筑能耗,减少对主动式机械采暖与制冷系统的依赖性。
优质的气密性与保温性是被动式低能耗建筑设计的基础,所以,在进行被动式低能耗建筑施工的过程中,需要开展很多其密封处理举措,该举措质量决定了被动式低能耗建筑性能能否达标。
以下就结合实际工程项目,对被动式低能耗建筑施工技术要点进行了分析与论述。
一、工程概述此次项目是以电建地产开发的洺悦御府,整体占地面积为101623.98㎡,建筑面积为3093323.20㎡,计容建筑面积为203247.96㎡,在这之中,地上住宅建筑规模是186149.37㎡,地上不是住宅的建筑面积总计为17098.59㎡,地下的建筑规模有91675.02㎡,整个项目建筑住宅一共有1364户。
工程项目总计分成三期进行开发,二期是一个标段,本单位已经进行一期一标和二标施工,项目主要是构建高端住宅小区,使用了超低能耗建筑设计,建设优质“恒温、恒洁、恒静、恒湿、恒净”建筑,现阶段是西南地区第一个超低能耗建筑建设项目。
二、被动式低能耗建筑施工此种类型建筑是将自然通风、自然采光、太阳能辐射和室内非供暖热源得热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。
在显著提高室内环境舒适性的同时,可大幅度减少建筑使用能耗,最大限度地降低对主动式机械采暖和制冷系统的依赖。
下面主要就外墙保温系统和超低能耗建筑门窗系统施工技术要点展开分析。
(一)被动式外墙保温系统施工要点1.基层验收与处理。
保温施工工作进行以前保证已经安装好多种预埋件,别的专业设备安装结束,女儿墙和勒脚等防水做好,外墙全部孔洞已经做好了气密性封堵。
被动式超低能耗建筑设计基础与应用一、概述随着全球气候变化和资源短缺问题的日益严重,节能减排和可持续发展已成为全球共识。
在这一背景下,被动式超低能耗建筑(Passive Low Energy Building,简称PLEB)作为一种创新的建筑设计理念,正逐渐受到全球建筑界的广泛关注。
被动式超低能耗建筑通过优化建筑设计、利用自然资源和环境要素,实现建筑在无需主动供能系统的情况下,仍能满足室内环境舒适度和节能要求。
被动式超低能耗建筑的设计基础主要包括建筑热工设计、自然通风设计、太阳能利用、建筑遮阳、建筑材料的选择等方面。
这些设计策略旨在通过提高建筑本身的保温隔热性能、减少能耗、充分利用可再生能源,从而实现建筑的超低能耗目标。
同时,这些设计策略也强调与周围环境的和谐共生,注重生态平衡和可持续发展。
被动式超低能耗建筑的应用范围广泛,包括住宅、办公楼、学校、医院等各类建筑类型。
其优点在于能够有效地降低建筑能耗、提高室内环境质量、减少对环境的污染和破坏。
被动式超低能耗建筑的设计和施工也面临着一些挑战,如技术难题、成本问题等。
在推广和应用过程中,需要综合考虑技术、经济、环境等多方面因素,以实现被动式超低能耗建筑的可持续发展。
本文旨在介绍被动式超低能耗建筑的设计基础和应用实践,通过对相关理论和案例的分析,探讨被动式超低能耗建筑的设计策略、技术方法和实施效果。
同时,本文也将展望被动式超低能耗建筑未来的发展趋势和挑战,以期为建筑行业的可持续发展提供有益的参考和借鉴。
1. 被动式超低能耗建筑的定义与背景被动式超低能耗建筑(Passive UltraLow Energy Building),简称被动房,是一种以节能、环保、舒适为核心的建筑理念。
它通过高标准的保温隔热、气密性能,以及优化的建筑设计,大幅降低建筑对主动式供暖和制冷系统的依赖,实现全年室内环境的舒适与稳定。
被动房起源于20世纪80年代的德国,经过多年的发展,现已成为全球建筑节能领域的重要趋势。
被动式超低能耗建筑施工技术要点阐述摘要:被动式超低能耗建筑是一个隔热、气密性极佳的结构,使用了更高效的热处理工艺,有效降低对室内供暖和冷却设备的要求,充分发挥了可再生能源,符合环境特征和自然要求,创造适宜的室内环境,符合绿色施工的基本要求。
与传统的建筑物供热方法不同,现代建筑的被动式供热方式主要是采取被动式使用外窗太阳能、电力设备等各种能源的外侧防护方式,具有较高的性能。
本文对被动式超低能耗的建筑施工技术的具体应用进行了分析。
关键词:超低能耗绿色建筑;钢结构;装配式引言:当前,节约资源和保护环境问题已摆在政府和人民议事日程的中心位置,建筑业能耗约占社会总能耗的50%,节能技术的应用具有重要意义。
被动式住宅是指一个采用被动式设计的节能建筑物,它最大限度地降低了传热过程中的热能损失和通风系统中的热能损失;建造了最佳的建筑围护结构;使用通风设备不但能够为建筑提供适当的新鲜空气,同时还能够给建筑注入必要的加热能量。
所以,被动式住宅是指一种通过确保建筑空气质量要求、并利用室内空气温度的后热或后冷却等技术,才可达到的温馨舒适的室内环境。
由于被动式住宅作为节能建筑的一种类型,一直创造和维护着极低能耗建筑的舒适性,所以,被动式住宅的使用与普及必将对现有环境产生积极而重要的影响。
1.被动式超低能耗建筑施工的影响因素1.1气候因素中国幅员面积广阔,但各个地区的天气要求与环境却都完全有所不同。
比如,由于南方夏季的高温湿气与北方冬天的干旱低温,使得南方与北方的居民开始过着完全有所不同的生活。
在设计建筑时,应当充分考虑这些因素,以保证建筑物的应用能更适应本地居住的需求。
但由于被动式超低能耗建筑的研发时期还很短,技术也没有发展,导致区域建筑风格十分相似,既不能体现其地域特点,也无法体现建筑在不同区域节能要求下的被动式超低能耗优点。
1.2建筑因素由于地理差异,多层建筑是我国房屋施工的主要形式。
我们的建筑通常具有密度高、面积大、公共空间广的特点,导致低能耗的被动式建筑在设计上有明显的差异。
气密性是实现被动式低能耗建筑的关键因素中国建筑科学研究院刘月莉杜争河南理工大学孟青山摘要:被动式超低能耗建筑的设计理念是最大限度地降低建筑物热损失,致力于降低冬季的供暖能耗。
提高建筑围护结构的热工性能和建筑物气密性能,是实现被动式建筑的关键所在。
关键词:被动式建筑气密性能耗注:本文由北京市科技计划课题《高性能建筑外窗系统产品开发与示范》提供支持。
1、关于被动式低能耗建筑1.1被动式建筑理念的提出被动式超低能耗建筑的概念是在20世纪80年代德国低能耗建筑的基础上建立起来的,1988年由瑞典隆德大学的阿达姆森教授和德国的菲斯特博士提出,其定义为:不需要设置传统的供暖和空调系统,就能够在冬季和夏季均实现舒适室内物理环1.2“被动式建筑”发展的历程1991年,世界上第一座被动式建筑“春天”在德国达姆施塔特市的克莱你斯坦社区问世(图1)。
该建筑在投入使用后的20多年里,一直在10kWh/(m2a)的超低供暖能耗状况下运行,节能效果显著。
1996年,菲斯特博士组建了德国被动式建筑研究所,并在三年后,采用太阳能光热和光电利用技术提供采暖、生活热水和照明用电,建造了建设成本仅为传统建筑的107%且运行成本很低的一幢木结构住宅(每户90㎡/户)。
目前,继被动式办公建筑energon和北美第一个获被动式建筑认证的美国明尼苏达州的Waldsee Biohaus等后,德国、奥地利、瑞士和意大利等欧洲国家投入使用的被动式建筑已有1万幢以上。
当前,欧洲许多国家、美国和韩国都制定了被动式建筑的设计标准。
同时,欧盟各国及美国均确定了建筑节能发展目标。
各国的被动式建筑发展目标见表1.表1欧盟各国及美国建筑节能发展目标一览表1.3被动式建筑在中国自20世纪80年代中期开始,我国建筑节能工作经历了快读发展,低能耗建筑技术的研究和推广受到了各界的广泛关注。
1986年,建设部与瑞典建筑研究委员会签订了中瑞科技合作协议《利用被动太阳能技术开展“节能住宅”设计技术研究》。
首次引进了被动式建筑的概念。
从20世纪90年代开始至2006年,建筑节能工作得到了快速发展,全国各气候区的建筑节能设计标准逐步完善,建筑节能的要求不断提高。
近年来,结合国情,考虑不同地区的气候特征对供暖、空调和通风的要求,建筑节能技术在工程实践中得到了大量的应用推广。
2010年,住房和城乡建设部和德国交通、建设和城市发展部共同签署了《关于建筑节能与低碳生态城市建设技术合作谅解备忘录》,进一步推动了被动式建筑在中国的发展。
截止目前,国内已有秦皇岛“在水一方”、哈尔滨“辰能·溪树庭院”、乌鲁木齐“幸福堡”、长兴朗诗布鲁克、廊坊威卢克斯办公楼、汉堡之家和北京“CABR 近零能耗示范楼”等被动式建筑相继落成并运行使用,见图2。
2建筑热工与被动式建筑2.1被动式建筑的围护结构热工性能在已建成的被动式建筑中,多数项目的设计理念是最大限度地降低建筑物热损失,主要致力于降低冬季的供暖能耗。
目前,在欧洲国家获得被动式建筑的认证,必须满足两个必备条件:建筑物的供暖能耗≤15kwh/(m2a),建筑总能耗(供暖、空调、通风、生活热水、照明和家电等)≤120kwh/(m2a).同时,对建筑围护结构的保温性能提出更高的要求:外窗传热系数≤0.8W/(m2K),外墙、屋面传热系数≤0.15W/(m2K),并应消除热桥;建筑物气密性能为在50Pa下,每小时换气次数≤0.6次。
另外,全热回收新风系统的效率≥75%。
可见提高建筑围护结构的热工性能,是实现被动式建筑的关键所在。
研究结果表明,我国被动式建筑节能技术发展的核心问题是:如何秉承“被动优先,主动优化,经济实用”的原则,在满足建筑物所在地的气候和自然条件下,通过合理平面布局、科学选择窗墙面积比、天然采光和自然通风良好和太阳能与建筑一体化技术有机集成的基础上,尽可能提高建筑围护结构保温隔热性能和气密性能,采用太阳能光电光热利用技术及室内非供暖热源得热等各种被动式技术手段,实现舒适的室内物理环境。
2.2我国建筑节能设计目前,我国各气候分区建筑节能设计标准中,均对住宅建筑门窗幕墙的气密性作出了规定,但并未对建筑物整体气密性能提出要求。
而建筑物整体气密性关系到室内热环境质量和空气品质,对建筑能耗的影响至关重要。
建筑物整体气密性能以换气次数作为衡量指标,换气次数指每小时室内外的通风换气量与房间体积之比值。
建筑物整体气密性能与所采用的外窗自身气密性,施工安全质量以及建筑物的结构形式和建设年代有着密切的关系。
如北方地区1986年以前开工建设的居住建筑,外窗基本是木窗和钢窗,气密性很差;框架结构建筑物的粱、柱混凝土进行浇筑在前。
围护墙体的保温砌块填充在后,因此,砌块与柱的连接处必然存在缝隙,施工中需认真封堵,才能避免大量的空气渗透热损失。
清华大学和中国建筑科学研究院等单位对北方地区既有建筑进行了整体气密性调查。
调查结果表明,我国90年代以前建成的建筑由于外窗质量不佳(钢窗变形等),房间密闭性很差,门窗关闭后仍有严重的漏风现象存在,换气次数可达1.5次/时以上。
近年来,新建建筑采用节能门窗,气密性得到显著改善,部分建筑物的换气次数可达到0.5次/时以下,见图3.从图3可以看出,21栋建筑物的气密性能差别较大,在50Pa压差下,2014年建造的住宅楼换气次数为0.68次/h,而1986年建造的住宅楼换气次数高达8.22次/h,基于20世纪80年代的居住建筑整体气密性能普遍较差。
整体来看,北方地区既有居住建筑整体气密性能现状不容乐观。
3建筑物气密性对能耗的影响北方地区之所以要采暖,是因为冬季室外温度低于维持人体生理需要的温度值。
当室内外存在温度差时,热量就通过外墙、外窗以及屋顶从室内传递至室外,同时室外的地温控器也会通过围护结构的缝隙渗透到室内。
因此,要维持室内的温度,就需要向室内提供热量(包括传热散失和加热新风的热量),即采暖供热量。
通过围护结构缝隙渗入到室内来提供所需新风量是不合理的,为了保证室内空气品质,需要从室外引入新风,但应当是在建筑围护结构气密性能良好的前提下,有组织地引入室内。
在我国的气候分区中,严寒地区、寒冷地区和夏热冬冷地区3个地区冬季的室外计算温度在-10℃-10℃之间,这些地区冬季室内都需要供暖。
如果不考虑冬季围护结构的太阳辐射得热,综合围护结构的影响和通风换气的作用,可以得到单位建筑面积的供暖需热量Q。
Q=室内外平均温差X(平均传热系数X体形系数+换气次数X0.336)X层高(W/m2)。
式中的平均传热系数,是指外窗、外墙和屋顶的加权平均值。
可以看出,建筑物的供暖需热量与围护结构的传热系数和体形系数、体积和换气次数成正比的关系。
供暖需热量随平均传热系数和换气次数的影响而变化,与室内外空气温度差成正比;并且若降低采暖能耗,需要降低【平均传热系数X体形系数+换气次数X0.336】值。
而在一般采暖节能建筑设计时,建筑物的换气次数不小于0.5次/h,则【换气次数X0.335】为0.168,因此当平均传热系数与体形系数之积大于0.168W/(m2K)时,降低采暖能耗的关键为改善围护结构的保温性能,应降低【平均传热系数X体形系数】;而当上式第一项远小于第二项时,则应设法减少换气次数,以减少换气热损失。
如,某住宅楼,当其体形系数为0.3m-1、平均传热系数为0.6W/(m2K)时,上式第一项为0.18,与0.168同一数量级,进一步提高保温性能可以产生节能效果;而当体形系数为0.2m-1、平均传热系数为0.6W/(m2K)时,则第一项为0.12,远小于0.168,此时再进一步提高保温性能已无太大意义。
但是,对于长江流域以及以南的住宅建筑,由于人们生活习惯的不同,门窗气密性都较差,换气次数很少低于1次/h,故外窗的平均传热系数对采暖能耗所起作用也相应提高。
我们选择北京市一幢为体形系数为0.26的18层住宅建筑进行模拟计算,分析提高建筑物气密性能对建筑节能的贡献。
该建筑物总建筑面积7163.46㎡,层高为2.95m,每层二单元,围护结构各部位传热系数符合北京市居住建筑节能设计标准(节能65%和节能75%)的规定。
表2为按照65%基恩给你设计标准规定的计算结果,图4为分别按照节能65%和节能75%设计标准设计的计算结果。
表2 节能65%时不同换气次数对建筑能耗的影响计算结果表明,节能65%的居住建筑,当换气次数依次从2.0次/h减小到1.5次/h、从1.5次/h减小到1.0次/h、从1.0次/h减小到0.5次/h、从0.5次/h减小到0.03次/h和从2.0次/h减小到0.03次/h,建筑供暖需热量约分别降低17%、20%、26%、32%和67%。
4、结语建筑物整体气密性能的影响因素包括外窗产品的气密性能,外门窗与建筑物主体的安装质量以及外墙与屋顶等连接处的密闭性等。
外窗是建筑围护结构中保温隔热性能最薄弱的构件,外窗本身的质量、密闭性、开启方式、五金配件以及玻璃的保温性能等方面存在较大差异,加之具有开关构造,气密性较差。
1973年之前,建筑师在建筑设计时,主要考虑外窗能否满足采光、通风和美化立面的需求,以及利用通过外窗的太阳光线营造室内的光影效果,基本不关注外窗的保温、隔热和气密性能。
自世界能源危机爆发后,人们才从经济利益上意识到建筑节能的重要性,开始了建筑外窗节能技术的研究。
科研单位积极开展建筑门窗保温隔热性能、隔声性能和气密性能技术研究,为门窗的节能性能、安全性能提供了基础理论研究。
建筑门窗和玻璃企业积极开展建筑门窗节能技术研究和高性能玻璃(中空、真空和Low-E中空玻璃)研发,不断开发新型节能产品,应用于工程建设中,在实现建筑节能减排目标的同时,提高了室内热舒适度和空气品质以及建筑声环境质量。
针对当前建筑外窗在传热和渗透热损失方面存在问题,从外窗的传热特点入手,对外窗材料和外窗特性进行分析。
窗的结构形式、朝向对建筑物热损失的影响比重分析,玻璃的选用,多腔型材的构造优化,外墙窗框防风防水构造的研究,窗与墙体之间、玻璃与窗框之间的密封工艺,兼顾建筑外窗的保温性能、气密性、水密性和隔声性等物理性能的研究,传热系数≤1.5W/m2k新型节能窗产品已不鲜见,更高保温性能、气密性能及经济合理的复合窗(传热系数≤1.0W/m2k)产品正在研发中。
工程质量的好坏决定着建筑气密性能对能耗的影响,有了各项性能优良的外窗产品仍远不能满足被动式建筑的需求,还要通过精细化施工,来实现超低能耗建筑的节能效果。
目前,我国已经在被动式建筑设计及施工过程中高度重视建筑工程质量,力求减少建筑物换气次数,降低空气渗透热损失,提高节能效果。
建筑物整体气密性能是由通过门窗和墙体屋顶缝隙渗透的空气量决定的,因此,机要提高建筑物门窗产品本身的气密性,又要保证门窗安装以及外墙、屋顶施工过程中的密闭性,通过精细化施工实现被动式建筑的超低能耗。