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解讀《被動式低能耗建筑節(jié)能設計標準》
點擊次數(shù):1866 更新時間:2015-10-16

目前我國首部地方性被動式居住建筑節(jié)能標準,也是世界范圍內(nèi)繼瑞典《被動房低能耗住宅規(guī)范》后有關(guān)被動式房屋的標準,由中國*科技發(fā)展促進中心和河北省建筑科學研究院會同有關(guān)單位編制的《被動式低能耗居住建筑節(jié)能設計標準》,作為河北省工程建設標準于2015年5月1日起實施。

標準主要技術(shù)內(nèi)容包括被動式房屋的定義和規(guī)定,基本設計原則,被動式房屋熱工和能耗計算規(guī)定,熱工計算,采暖負荷和能耗計算,冷負荷和空調(diào)能耗計算,房屋總一次能源計算項目和計算方法,圍護結(jié)構(gòu)設計,照明和遮陽設計,通風系統(tǒng)設計,關(guān)鍵材料和產(chǎn)品性能,防火設計,施工工法,被動式房屋的測試,被動式房屋的認定條件,各種建筑能耗轉(zhuǎn)化成一次能源和CO2排放量的計算方法,運行管理,以及附錄和條文說明。

河北標準通過規(guī)定了被動房所應具有室內(nèi)環(huán)境品質(zhì)和能耗需求,并限定建筑物的采暖、空調(diào)和總能耗,提出滿足房屋關(guān)鍵材料的性能,zui終達到工程建設人員可依據(jù)這本標準能夠建造出在能源消耗量極低的情況下,擁有健康、舒適的室內(nèi)環(huán)境的房屋。

一、提出了明確的室內(nèi)環(huán)境指標規(guī)定

被動式房屋首先是一個舒適度很高的房子,居住建筑的室內(nèi)環(huán)境應全年處于舒適狀態(tài),河北標準對室內(nèi)環(huán)境規(guī)定如下:

1、室內(nèi)溫度為20℃~26℃;

2、超溫頻率≤10%;

3、室內(nèi)二氧化碳濃度≤1000 ppm;

4、圍護結(jié)構(gòu)非透明部分內(nèi)表面溫差不超過3℃,圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面溫度不低于室內(nèi)溫度3℃;

5、門窗的室內(nèi)一側(cè)無結(jié)露現(xiàn)象;

6、室內(nèi)相對濕度宜全年處于35%~65%;

7、通過管網(wǎng)和輔助通道傳遞的聲音,應符合機房≤35 dB、功能房≤30 dB、起居室≤30 dB和臥室≤30 dB。

室內(nèi)環(huán)境規(guī)定的提出確保了被動式房屋具有良好的室內(nèi)環(huán)境,避免了以犧牲室內(nèi)舒適度來換取能耗的降低。特別需要指出的是,被動式房屋允許出現(xiàn)超溫,也就是室內(nèi)溫度在夏季超過26℃的小時數(shù)與在冬季低于20℃的小時數(shù)之和,與全年小時數(shù)的比值的頻率≤10%。這一個規(guī)定是考慮了人們有可能選擇室內(nèi)溫度在冬季20℃以下,在夏季26℃以上生活。秦皇島在水一方的實測結(jié)果表明,當人們自由選擇室內(nèi)溫度時,有人在冬季選擇了將室內(nèi)溫度控制在18℃;有人在夏季自然通風時,在夏季室內(nèi)溫度達到30℃時仍感到處于舒適狀態(tài)。

被動式房屋對室內(nèi)二氧化碳濃度≤1000 ppm的要求確保了室內(nèi)一年四季的空氣必須永遠處于新鮮狀態(tài)。一旦超過限值,新風機組將要自動補充新鮮空氣。筆者冬季在秦皇島“在水一方"體驗房試住時,當時家俱剛由工人搬進來,室內(nèi)儀表顯示二氧化碳濃度是1500 ppm,經(jīng)過一夜睡眠之后,第二天二氧化碳濃度是800 ppm。

圍護結(jié)構(gòu)非透明部分內(nèi)表面溫差不超過3℃和圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面溫度不低于室內(nèi)溫度3℃的規(guī)定,使得被動式房屋的外圍護結(jié)構(gòu)任何一個部位的保溫隔熱性能都不能被削弱。屋頂、外墻和地面不能出現(xiàn)梁、板、柱造成的結(jié)構(gòu)性熱橋;外門窗也不能出現(xiàn)過于薄弱部分,以避免出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象。

室內(nèi)相對濕度宜全年處于35%~65%雖然不是強制的條文,但是被動房實際工程表明:這一指標完夠滿足要求。同普通住宅相比,被動房為人們在冬季提供適宜的濕度環(huán)境。

被動式房屋對室內(nèi)噪音有了更嚴格的規(guī)定。國家標準《住宅設計規(guī)范》GB 50096-1999中第5.3.1條規(guī)定:住宅的臥室、起居室(廳)內(nèi)的允許噪聲級(A聲級)晝間應小于或等于50dB,夜間應小于或等于40dB。被動式房屋作為住宅,其控制指標比該標準值更為嚴格。為實現(xiàn)本條規(guī)定,必須在設計、施工階段采取相應的技術(shù)措施,主要包括:采用隔聲性能良好的《門窗驗收標準》對其進行了明確規(guī)定:

1、房屋外門窗的透明材料應選用Low-E中空玻璃或真空玻璃,其性能應符合K≤0.8W/(m2 K);玻璃的太陽能總透射比g≥0.35;玻璃的選擇性系數(shù)S=TL/≥1.40。

2、屋外門窗框的型材宜選擇木材或塑料, 其傳熱系數(shù)K≤1.3W/(m2 K)。

3、外門窗的傳熱系數(shù)K≤1.0W/(m2 K)。

4、外窗應采用三道耐久性良好的密封材料密封,每扇窗至少有兩個鎖點,并盡可能減少窗框?qū)ν该鞑牧喜糠值姆指簟?/p>

5、玻璃間隔條應使用耐久性良好的暖邊間隔條。

對玻璃的太陽能總透射比g和玻璃的選擇性系數(shù)s的規(guī)定了透明外圍護結(jié)構(gòu)傳熱、得熱和采光三方面的性能。雖然我國能夠生產(chǎn)出上述性能的廠商不是很多,但還能夠滿足現(xiàn)有被動房的市場需求。對玻璃間隔條應使用耐久性良好的暖邊間隔條規(guī)定,可以避免普通間隔條會造成窗框部分冬季室內(nèi)一側(cè)結(jié)露現(xiàn)象。

室內(nèi)溫度的宜全年處于35%-65%雖然不是強制的條文,但是被動房實際工程表明:這一指標完夠滿足要求。同普通住宅相比,被動房為人們在冬季提供適宜的濕度環(huán)境。

被動式房屋對室內(nèi)噪音有了更嚴格的規(guī)定。國家標準《住宅設計規(guī)范》GB 50096-1999中第5.3.1條規(guī)定:住宅的臥室、起居室(廳)內(nèi)的允許噪聲級(A聲級)晝間應小于或等于50dB,夜間應小于或等于40dB。被動式房屋作為住宅,其控制指標比該標準值更為嚴格。為實現(xiàn)本條規(guī)定,必須在設計、施工階段采取相應的技術(shù)措施,主要包括:采用隔聲性能良好的門窗、沿樓板設置隔音墊、對管道采取隔聲措施、做好鄰戶以及鄰室之間的隔聲、避免產(chǎn)生聲橋等。

二、對房屋能源消耗需求進行了規(guī)定

被動式房屋首先應該是能耗需求極低房屋。能耗需求規(guī)定使得被動房從源頭設計就是使房屋本身的對能耗的需求極低。

1、房屋單位面積的年采暖需求Qh≤15 kWh/(m2·a);

2、房屋單位面積的采暖負荷qh≤10 W/m2;

3、房屋單位面積的年制冷需求,Qc≤15 kWh/(m2·a);

4、房屋制冷的冷負荷qc,max≤20 W/m2。

這些規(guī)定不但限制了房屋的采暖能耗,也限制了房屋制冷能耗;并將被動房同一些所謂的低能耗的建筑區(qū)分開來。譬如,某些零能耗建筑或超低能耗建筑本身的能耗需求很高,卻通過使用大量的太陽能光伏和光熱滿足建筑物的能源消耗。

三、對房屋的實際能源消耗進行了規(guī)定并提出了一次能源和一次能源系數(shù)念

被動式房屋不但是能耗需求極低的房屋,zui終反映到實際能源消耗上也同樣是極低的。河北標準對被動式居住建筑能源消耗規(guī)定如下:

1、采暖的房屋單位面積年一次能源需求Eph≤20 kWh/(m2·a);

2、制冷的房屋單位面積年一次能源需求Epc≤20 kWh/(m2·a);

3、房屋單位面積年一次能源總需求EPT≤120 kWh/(m2·a)。

通過對被動式房屋實際能源消耗的限定,使被動式房屋的能耗低落實到了實處。河北標準引入了德國一次能源和一次能源系數(shù)念。被動房的能耗量是用一次能源來表示,在自然界中以原有形式存在的、未經(jīng)加工轉(zhuǎn)換的能量資源。又稱天然能源。如原煤、石油、天然氣等。當某種建筑用能換算成一次能源時,需要考慮該種能源在開采、運輸和加工轉(zhuǎn)換過程中的能源損失。將某種能源換算成一次能源時,考慮能源在開采、運輸和加工轉(zhuǎn)換過程中造成能源消耗的系數(shù)就是一次能源系數(shù)。

一次能源較真實地反映了對社會終端能耗的需求。它可以引導人們盡量降低對一次能源的消耗,鼓勵人們使用太陽能和生物質(zhì)能,限制人們?yōu)E用高品質(zhì)能源的行為。譬如,電的一次能源系數(shù)是3.0。反映到同樣采暖能源需求水平的被動式房屋中,如果用電則是用生物質(zhì)燃料的3倍以上的一次能源。

四、提出了完整的計算方法

我國已經(jīng)建立了完整的熱工和能耗計算理論。河北標準規(guī)定應按照《民用建筑熱工設計規(guī)范》GB 50176規(guī)定的計算方法進行熱工計算,其中包括冷凝受潮計算和隔熱計算。這一部分計算往往被工程技術(shù)人員忽略,也造成了一些節(jié)能建筑設計就是有隱患的設計。譬如,某些建筑的設計方案本身就注定外圍護結(jié)構(gòu)出現(xiàn)結(jié)露,或是不能夠滿足隔熱要求。被動式房屋設計時嚴禁出現(xiàn)冷凝受潮并對隔熱性能提出了更為嚴格的要求,否則被動式房屋隨著使用年限的增加會逐漸喪失性能。

河北標準依據(jù)《民用建筑供暖通風與空氣調(diào)節(jié)設計規(guī)范》GB50736規(guī)定,提供了完整的計算方法。被動式房屋的能耗計算必須為設計人員提供逐項能耗,即:

1、圍護結(jié)構(gòu)傳熱引起的房屋單位面積耗熱量;

2、通風引起的房屋單位面積耗熱量;

3、透明圍護結(jié)構(gòu)通過太陽輻射獲得的房屋單位面積得熱量;

4、建筑物內(nèi)部得熱引起的房屋單位面積得熱量。

可以通過對這些分項能耗的分析,zui終幫助設計人員采取適當?shù)拇胧K员粍邮椒课莸哪芎挠嬎憬^不僅僅地給出一個計算值,用以判定是不是滿足被動房的限定值,更重要地是幫助設計人員優(yōu)化設計方案,設計出更為合理的被動房。

需要指出的是,秦皇島“在水一方"的實測結(jié)果比計算結(jié)果要好。這是人們行為節(jié)能帶來的結(jié)果,譬如,在自然通風的狀態(tài)下,室內(nèi)溫度在30℃時候,人們?nèi)愿惺孢m。所以,有良好自然通風的房屋,夏季需要制冷的時間會比計算規(guī)定的時間要短。這也就不難理解,被動房實測能耗比計算能耗要小。

五、提出了完整的數(shù)據(jù)庫

河北標準提供了被動式房屋的計算涉及到所用到的數(shù)據(jù)庫。包括河北省主要城市全年逐時計算溫度、河北省太陽總輻射照度、人體顯熱散熱系數(shù)、照明散熱系數(shù)、家用電器、炊事及其他內(nèi)部熱源散熱系數(shù)和河北省主要城市日平均相對濕度等。河北省區(qū)域較廣,地理氣候差異較大。為了使計算結(jié)果盡可能地符合實際情況,河北標準提供了豐寧、承德、張家口、秦皇島、唐山、廊坊、保定、滄州、石家莊、衡水、邢臺11個城市的氣象數(shù)據(jù)庫。

六、提出了透明外圍護結(jié)構(gòu)的控制性指標

透明外圍護結(jié)構(gòu)對zui終實現(xiàn)被動式房屋的性能起了至關(guān)重要的作用。我國目前市場普遍供應的外門窗與被動房所用門窗相差較遠。在現(xiàn)有國家標準中,有些關(guān)鍵性能指標的缺失?!逗颖睒藴省穼ζ溥M行了明確規(guī)定:

1、房屋外門窗的透明材料應選用Low-E中空玻璃或真空玻璃,其性能應符合K≤0.8W/(m2 K);玻璃的太陽能總透射比g≥0.35;玻璃的選擇性系數(shù)S=TL/≥1.40。

2、屋外門窗框的型材宜選擇木材或塑料, 其傳熱系數(shù)K≤1.3W/(m2 K)。

3、外門窗的傳熱系數(shù)K≤1.0W/(m2 K)。

4、外窗應采用三道耐久性良好的密封材料密封,每扇窗至少有兩個鎖點,并盡可能減少窗框?qū)ν该鞑牧喜糠值姆指簟?/p>

5、玻璃間隔條應使用耐久性良好的暖邊間隔條。

對玻璃的太陽能總透射比g和玻璃的選擇性系數(shù)s的規(guī)定了透明外圍護結(jié)構(gòu)傳熱、得熱和采光三方面的性能。雖然我國能夠生產(chǎn)出上述性能的廠商不是很多,但還能夠滿足現(xiàn)有被動房的市場需求。對玻璃間隔條應使用耐久性良好的暖邊間隔條規(guī)定,可以避免普通間隔條會造成窗框部分冬季室內(nèi)一側(cè)結(jié)露現(xiàn)象。

七、關(guān)鍵材料性能指標規(guī)定

被動房必須采用性能指標合格的產(chǎn)品?!逗颖睒藴省分袑ι婕暗奖粍邮椒课莸囊恍╆P(guān)鍵材料的性能進行了規(guī)定,如屋面和外墻用防水隔氣層、防水透氣層的性能指標、外墻外保溫系統(tǒng)及其材料的性能指標、外圍護門窗洞口的密封材料、屋頂金屬扣板和窗臺金屬板的性能指標、基礎(chǔ)和地下室外保溫材料的性能指標等。

八、提出了被動式房屋的檢測方法認定方法

被動式房屋必須進行氣密性測試。應抽檢位于不同樓層的不同戶型作為測試樣本。首層、頂層的抽檢樣本不得少于1套。抽檢樣本量不得小于整棟建筑住宅總量的20%,且不應少于3套住宅;樓梯間必須做氣密性測試。被動式房屋竣工后,應按本標準的規(guī)定進行氣密性測試。如果測試結(jié)果全部符合n50≤0.6h-1的規(guī)定,則可判定該建筑的設計、施工符合對被動式房屋的要求;如果有不滿足n50≤0.6h-1的樣本,則必須對此樣本進行整改使之滿足要求,且應重新抽樣,直至抽樣樣本全部滿足該規(guī)定為止。

在房屋投入正常使用后,應對室內(nèi)環(huán)境和實際能耗進行測試。當室內(nèi)環(huán)境測試結(jié)果滿足全部規(guī)定,且采暖、制冷和總一次能源消耗均符合本標準的規(guī)定時,則可判定該建筑在使用階段符合被動式房屋要求。

九、提出了各種建筑用燃料的CO2排放量計算方法

《河北標準》給出了各種建筑用燃料的CO2排放量折算系數(shù),包括標準煤、原煤、天然氣、液化石油氣、人工煤氣、汽油、煤油、柴油、木材和固體生物質(zhì)燃料(秸桿)。并且給出了集中供熱耗熱量每“kJ"和“kWh"時,煤、天然氣、固體生物質(zhì)能(秸桿)的CO2排放量。

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