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        被動房的發展與外窗的要求
        發布者: 發布時間:2015/9/28 15:47:20 閱讀:

        被動式房屋是國外倡導的一種全新節能建筑概念,也是我國推動建筑節能工作的重要契機和平臺。住房和城鄉建設部建筑節能和科技司與時俱進,將被動房和綠色建筑理念有機結合,成功地指導開發了被動房項目,為規范和發展節能建筑探索了一條有效路徑。

        一、被動式低能耗建筑項目概況

        (一)被動式房屋的概念

        被動式房屋,最初的理念是上世紀八十年代初由瑞典隆德大學的教授波·阿德姆森等人提出的,即在不設傳統采暖設施而僅依靠太陽輻射、人體放熱、室內燈光、電器散熱等自然得熱方式的條件下,建造冬季室內溫度能達到20℃以上、具有必要舒適度的房屋。它是指采用各種節能技術構造的建筑圍護結構和室內環境,極大限度地提高建筑保溫隔熱性能和氣密性,使建筑物對采暖和制冷需求降到。在此基礎上,通過各種被動式建筑手段,如自然通風、自然采光、太陽能輻射和室內非供暖熱源得熱等來實現室內舒適的熱濕環境和采光環境,限度地降低對主動式機械采暖和制冷系統的依賴或完全取消這類設施。

        被動式房屋的基本要求是要滿足“采暖能量來自自身”,其關鍵之處是除了通過被動式技術獲得室內溫暖環境,同時還要具備必要的舒適度。就如“在水一方”項目冬季試住階段,有位經常在冬季發哮喘的成員沒再發病,這主要歸功于被動房提供了合理的溫度、凈度、濕度環境。

        (二)國外節能建筑發展情況

        節能減排是循序漸進的工作。歐美許多國家建立了中長期的建筑能源戰略規劃和政策目標。2010年,歐盟修訂歐盟建筑能效指令(EPBD)并提出:到2020年歐洲大陸所有新建建筑要達到零能耗水平。2012年,德國修訂建筑節能條例(EnEv2012)并提出:2019年1月1日起政府辦公建筑建成近零能耗房屋,2021年1月1日起所有新建房屋建成近零能耗房屋。2013年,丹麥通過《2012-2020年能源執政協議》提出:2020年前,新建建筑成為近零能耗建筑。美國目標是2020年將商業和工業建筑能效提高至少20%,同時通過房屋保溫改造援助項目(WAP)來促進建筑能效。

        發展近零能耗建筑成為各國挖掘建筑節能潛力、擺脫石油能源依賴的有力措施。

        圖1. 德國建筑節能標準的發展歷程

        圖1展示了德國始自上世紀80年代研發節能建筑的歷程,其中各級節能建筑是根據每平方米單位面積年耗能量情況來分級的,單位為kWh/(m2a)。例如“3升耗能房”指的是每平方米單位面積每年消耗3升燃料用于供暖的房屋。其中零能耗房又稱凈零碳房屋,產能房又稱能源自給型建筑。

        (三)國內外被動房發展情況

        2012年9月27日,瑞典頒布了全世界部也是目前的被動房屋的規范,《瑞典零能耗與被動屋低能耗住宅規范》。目前,德國被動式房屋研究所(Passive House Institute)開展了對被動房的認證。其中主要的認證指標有:建筑整體氣密性能≤0.6,建筑物總用能≤120 kWh/(m2a),采暖耗能≤15 kWh/(m2a),制冷耗能≤15 kWh/(m2·a),外窗的保溫性能U值≤0.8W/(m2K)。1991年德國建造了世界上棟被動式房屋,目前已達到6萬多棟,且以每年新增3000棟的速度增長。

        我國的被動房研究工作開展較晚。2009年,住建部建筑科技發展促進中心和德國能源署合作開展被動房的項目,2010年該項目組確定了兩個國內被動房示范項目:秦皇島“在水一方”工程和哈爾濱辰能盛源公司的被動房工程。河北高碑店門窗城也建造了獨棟被動式的示范屋。截止2014年,我國在除溫和氣候區域外的其他氣候區都有被動房項目開發,最南端的位于福建。2014年,建設部科技推廣促進中心將在青海、湖南株洲等地指導開發被動房工程。目前在編的國內部被動房標準——《河北省被動房節能設計標準》,其要求外窗的保溫性能≤1.0 W/(m2·K)。

        二、“在水一方”項目開展的經驗

        秦皇島“在水一方”項目是由秦皇島五興房地產有限公司開發的, 28棟高層組成的大型居住社區,其中有9棟作為被動房示范樓,已經建成了1棟18層建筑面積6467平方米的塔樓。這個項目采用了無熱橋的高效外保溫系統、雙Low-E高性能塑料保溫窗技術、高效熱回收新風系統、房屋整體氣密技術、防潮防水技術、太陽能和可再生能源利用技術、房屋材料耐久性技術、高厚度外墻外保溫防火極速、智能化控制技術、噪聲防護等十大關鍵技術,其整體建筑節能性能相當于節能92%的標準,相比于目前現行節能65%標準的普通房屋來說,其每平方米開發成本僅增加600元人民幣左右,按采暖費30元/m2計算,20年即可收回投資。開放商利用被動房增加賣點和售價,實現了利潤增長、售樓加速,縮短資金周轉周期;購買者通過被動房項目,增加房屋舒適度,增大資產保值和回報率。

        從秦皇島“在水一方”被動房項目的開展情況看,我國和德國加強了緊密合作,從人員培訓、方案設計、材料產品選擇、施工驗收監測方法等各個方面探索了符合中國本地條件的被動房開發方案,為我國其他地區建造被動房提供了極為有利的工程實際經驗和標準參考依據。

        三、被動房項目對門窗的要求

        門窗的質量和性能是建筑房屋品質的重中之重。以往新樓盤入住后,70%的投訴和報修是針對門窗的,多數是門窗開啟不靈、結露結霜、漏風滲水等問題,從技術角度講,就是門窗的生產安裝質量、保溫性能、水密性和氣密性等方面出現問題。根據對“在水一方”項目門窗技術的總結,其主要有以下兩點:

        (一)要求外窗的產品性能配置高

        門窗能耗約占建筑能耗的一半。因此,門窗保溫性能是被動房項目的關鍵。以秦皇島“在水一方”項目為例,被動房項目用窗與節能65%的普通房屋用窗的區別,見下表:

        節能建筑類型

        普通房屋

        被動式房屋

        節能標準級別

        節能65%

        節能92%

        外窗保溫標準W/m2·K

        2.8

        1.0

        窗框型材

        60系列3腔雙密封塑料型材

        82系列7腔三密封塑料型材

        型材傳熱系數W/m2·K

        1.8~1.9

        0.86~0.9

        玻璃系統

        普通中空玻璃

        三玻雙Low-E充氬氣中空玻璃

        玻璃傳熱系數W/m2·K

        3.1~3.3

        0.65~0.88

        外窗氣密性能

        不低于6

        不低于8

        (二)要求外窗的安裝和配套技術好

        被動房外窗除了對產品性能配置要求高,在安裝結構上,還要求不能出現安裝冷橋并保證密封性能。要實現這些,主要從以下幾個方面來解決:

        1.被動房用窗與外墻保溫層安裝在同一垂直位置;

        2.外窗與洞口的金屬連接件采用隔熱處理技術;

        3.外窗與洞口間隙采用自粘性的預壓自膨脹密封帶。這種密封帶比傳統的聚氨酯發泡填充物安裝簡便,可在窗框出廠前就預先粘好,用于門窗和墻體及保溫板接縫的密封,也可用于墻體接縫的密封。

        4.窗框與外墻連接處采用防水膜密封系統(見圖2)。室內側采用防水隔汽密封布,室外側使用防水透氣密封布,這種構造比傳統的窗洞口密封性要好的多。這類密封布應具有不變形、抗氧化、延展性好、不透水、壽命長等特點。密封布含自粘膠帶,能有效粘接在窗框或副框上,再通過專用粘結劑粘結在墻體上。

        圖2. 門窗洞口連接和金屬窗臺板安裝示意圖

        5.窗臺設置金屬擋水板(見圖2)。窗臺板應有滴水線構造。窗臺板的作用是保護保溫層不受紫外線照射老化,導流雨水,避免雨水侵蝕和破壞保溫層,保持窗臺的干凈整潔。

        圖3. 門窗洞口連接線條和滴水線條安裝示意圖

        6.窗框與保溫系統間安裝塑料連接線條(見圖3)。這是一種由密封條和網格布構成的材料,安裝后實現柔性防水連接,保證構造無裂紋。

        7.外窗洞口上邊沿部位安裝塑料滴水線條(見圖3)。這種塑料線條帶加強網布和滴水線條,可以減少外墻立面污水流入屋檐部位或流到外窗表面。

        四、關于被動房項目的思考與建議

        (一)被動房項目的示范作用

        從建筑節能產業升級和轉型的角度看,被動房的推廣意義重大。

        首先,有利于我國居住建筑節能改造標準的提高。我國目前的節能改造目標是按照現行國家的節能標準進行的。德國在這方面遇過挫折,導致二次節能改造,對資源造成極大浪費。吸取德國的經驗,如果提高既有建筑節能改造標準,將目前節能65%提高到被動式房屋標準,其意義將非常大。如果考慮到國情發展現狀,將節能標準大幅提高,也能有效解決建筑能耗缺口。比如在夏熱冬冷地區開發被動式房屋,可以降低3/4的空調能耗。這方面,被動房的社會和經濟效益表現非常好。

        其次,有利于我國居住建筑質量和壽命的提高。我國目前房屋設計壽命僅約70年,主要是建筑部品的壽命和建筑整體的密封性能有關,被動式房屋對于房屋部品質量、壽命和安裝要求都高。像德國一些老舊房屋改造成被動式房屋,改善居住環境的同時,還可再安全的使用百年以上。這方面,被動房在節約資源、保護環境方面效果顯著。

        還有,有利于高性能產品產業升級和發展。大力發展被動房,可以讓高性能外窗、新風系統、密封材料、外保溫系統等產業得到快速發展。在高性能外窗方面,Low-E玻璃、真空玻璃、五腔以上三密封塑料型材這些產品均有技術儲備和生產條件。

        (二)通過被動房項目改進系統門窗技術

        從“在水一方”項目的實施過程看,遇到了大量的工程管理、工序配合、產品配套方面的問題。張小玲處長介紹到:“如果不是地產開發公司的超強執行能力,被動房項目難以成功。”由此可見,被動房并不是單純的被動式技術堆積,而是系統性通過規劃、設計、生產、安裝過程來實現,技術之間具有相關性和銜接性,技術實施需要有執行力和監督力。這與協會一直倡導和發展的系統門窗技術思路是吻合的。可以利用這一相關性,借鑒被動房系統運營的經驗教訓,比如被動式房屋高性能窗在國產化、設計、施工和檢測方面還需要探索解決途徑。系統門窗也不只是一個簡單的系統技術集成,其生產、安裝環節仍有待提高,現在國內一些知名的系統門窗其仍存在一些質量投訴。系統門窗可以從標準規范、技術認定、培訓教育、質量監督等多方面切入,實現建筑標準化、住宅產業化、被動節能化等多領域發展,確保工程用窗實際質量,才能真正在社會和用戶中樹立形象。

        (三)組織被動房配套技術研究

        被動式房屋中涉及了建筑門窗、五金配套件、給水管道、太陽能應用等多個行業,目前被動式房屋進展過程中還面臨:缺乏對接和引導被動房屋的關鍵技術和高性能產品、以及設計、施工和檢測能力薄弱等等問題。針對這些困難,我們可以做以下一些工作:一是積極參與住建部節能科技司組織的被動房項目工作,發揮協會和行業的優勢。二是在行業內召開相關的研討。邀請被動房項目的領導和技術支撐單位與行業先進企業共同協商解決。三是調查清楚國內被動房用部品的技術難點、生產和開發現狀,動員和組織企業攻關研發,幫助尋找和建立向被動房的供應的資源。四是參與被動房標準規范的制訂。對于涉及本專業的部品技術提出專業要求。

        提高老百姓生活質量、建立和諧、環境友好型的社會,被動房將是一個積極有效的途徑。雖然被動房方興未艾,但是各國推廣目標已定,我國在節能標準跟進后,在開發商和老百姓認識提高后,被動房會像雨后春筍般的蔓延開來,那將會是一場新的變革,不但是對房地產業,也是對建筑各部品產業。為此,我們應該做好準備。



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