河北建工集团工程设计研究总院方案室 粟一晟 修杨 郑晓亮
所谓的被动式建筑就是充分利用太阳能和自然气候条件的建筑,完全的被动式建筑不需要机械装置对建筑进行供热和制冷。被动式建筑并不是一个新生事物,我国传统的民居都是被动式建筑,广义的来说,种植蔬菜的大棚也是被动式建筑。人类主观的开展被动式建筑的研究开始于上世纪七十年代的石油危机,我国被动式建筑的研究也开始于上世纪70年代,取得了一批成果。上世纪80年代初,河北建筑工程学院赵三元教授主持的被动式建筑研究,在张家口市的实验项目采用建筑保温、双层玻璃窗、闷晒式太阳能集热器和鹅卵石蓄热等简单措施,室内温度可以维持在14℃上下。因此被动式建筑并不是什么新生事物,更不是什么高大上的技术,被动式建筑本来就是很贴近百姓生活的。被动式建筑的本质是气候的适应性。
超低能耗建筑更强调超低的能耗指标,比如热量需求小于15kWH/㎡.a,为了追求更低的能耗指标,从而追求更厚的保温层、更高的气密性和非常严格的冷桥阻断以及超低传热系数的门窗。超低能耗建筑基本与气候条件无关,不同的气候条件只影响保温层的厚度。在这样的建筑中完全切断了人与自然的联系,应该说并不是绿色健康的建筑。
被动式建筑与超低能耗建筑并不一致,被动式建筑建筑形式与建筑构造并重,更注重建筑形式,超低能耗建筑只注重建筑构造,设计方法也不一样。当然被动式建筑与超低能耗建筑可以结合,即所谓的被动式超低能耗建筑。被动式超低能耗建筑首先是被动式建筑,因此设计方法应以被动式建筑设计思路为主。
被动式建筑或被动式超低能耗建筑的设计首先研究场地的地理气候条件,在这个基础上再研究绿化景观,然后是建筑形式,最后才是建筑构造。超低能耗建筑注重建筑构造,不注重建筑的形式,往往忽略前三步,只研究建筑构造。即使研究地理气候条件也仅仅是世外供暖或空调的计算温度,所研究的也仅仅是保温隔热层的厚度和窗户的传热系数。
目前被动式与超低能耗建筑存在的问题:
1、当前的被动式超低能建筑的实践中,将被动式建筑与超低能耗建筑混为一谈,并没有区分被动式建筑与超低能耗建筑,基本都是超低能耗建筑。已经出版发行的一些地方标准基本也都是超低能耗建筑的建筑构造技术措施。
2、由于仅仅靠建筑构造实现建筑的超低能耗,因此造成超厚的建筑保温隔热构造,严格的气密性和超低传热系数的门窗,超高建造成本限制了超低能耗建筑的发展。
3、严格的气密性要求必须依靠新风换气设备来保证室内的空气质量,基本拒绝了建筑的自然通风。
4、对地理气候条件和建筑形式研究不足,热工计算方法不完善,存在错误,现行的计算方法并没有计算被动式建筑的太阳辐射得热,而冬季的太阳辐射得热是巨大的。
5、现行的建筑设计规范不能满足被动式建筑或被动式超低能耗建筑的要求,比如现行建筑设计规范对日照的设计要求。
被动式建筑或被动式超低能耗建筑的设计方法:
1、被动式建筑或被动式超低能耗建筑的设计应从建筑规划阶段开始,应研究区域环境可资利用的自然资源,被动式建筑日照应满足的条件,当前的规范要求的日照条件不能满足被动式建筑的要求。
2、被动式建筑或被动式超低能耗建筑场地的园林绿化设计不仅仅考虑景观,还应考虑夏季的遮阳和减少冬季对阳光的遮挡,以及不同季节对风向的组织和疏导,夏季降低区域的环境温度等因素。
3、建筑形式应以被动式建筑为主,冬季最大限度的接受太阳能,夏季最大限度的遮阳和自然通风的利用。
5、被动式建筑或被动式超低能耗建筑应以被动式太阳能供暖空调技术为主,机械装置为辅。应以户式或单元式系统为主,宜采用辐射式供暖空调系统,并不追求恒温恒湿。
6、被动式建筑或被动式超低能耗建筑的热工计算无论是夏季空调还是冬季供暖,室外计算温度都应采用综合温度进行计算;应分别计算辐传热射负荷和对流传热负荷。
被动式建筑与超低能耗建筑的关系:
被动式建筑是一种造价低廉的建筑,与超低能耗技术的结合,可以降低超低能耗建筑构造的复杂程度,从而降低建造成本,提高市场接受度,走近百姓生活,而不是仅仅停留在示范试点工程阶段。
被动式建筑更容易在单层和多层建筑中实现,比如学校、卫生院、别墅、农村及城镇等。
被动式建筑技术并不是不适用于高层建筑,只是限制会多一些,超低能耗技术的应用会更多。
不足之处,敬请指正。