一文搞明白被动房的设计、建造与运维!

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来源:建筑节能合作联盟

一、被动房(Passivhaus)

“被动房”是节能建筑的国际标准,其中房屋(或任何其他类型的建筑)隔热和气密性非常好,无需主供暖系统即可运行。被动房项目提供最高水平的舒适度和最具成本效益的节能策略组合。

与 LEED、BuiltGreen(或其他评级系统)一样,有被动式房屋组织,如
PHI、   CanPHIPHIUS,它们可以对建筑物进行认证——尽管许多项目是按照标准建造的,但没有经过认证。
与这些其他评级系统相比,PH 评级主要关注舒适度和能源消耗(与 LEED 相比,LEED 关注更广泛的绿色建筑问题)但 PH 在该领域远远超出 LEED - 通常导致项目使用 90与典型建筑相比,空间供暖能源消耗减少 %。
典型的被动房将有非常厚的墙壁和屋顶、相当简单的形状以及高性能的门窗。典型的墙壁可能为 12" 至 24" 厚(R35 至 R60),屋顶可能为 18" 至 36" 厚(R50 至 R100)。窗户是三层玻璃或更好的,门通常有几层挡风雨条。
达到被动式房屋标准的关键标准之一是气密性等级低于 0.6 ACH(每小时换气量……即房屋体积的 0.6 倍)。气密性使用鼓风门装置进行评估。
能源效率目标是非常具体地制定的,因此建筑物位于平衡建筑成本与性能的“最佳点”。通过达到能源目标,被动式房屋可以消除传统供暖系统的大部分成本(从而抵消升级隔热材料和窗户的大部分成本)。
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图中的标注:
1---高性能外围护保温隔热(外墙体和屋面)
2---高气密性(建筑气密性不高于0.6次/h换气)
3---至少三层玻璃的透明外门和外窗
4---高效热交换新风系统
5---适宜的太阳得热与夏季遮阳

来自德国本地气候特征下的被动房水平,不需要采暖设施和空调系统,即能满足室内居住舒适性需求。但其他地区的项目,需要根据当地的气候特征来开展设计,所以千万不要被国内的一些不专业的公司不专业的宣传口号(例如说“被动房是没有空调的房子”)误导了。

被动房有何不同?
(1)非常厚的墙壁和屋顶(我们典型的 PH 墙是 17" 厚)
(2)非常安静和舒适,没有冷点或冷凝。
(3)通常是更简单的形状(以减少通过凸起、天窗等损失的热量)
(4)非常高品质的三层玻璃门窗
(5)具有热回收 (HRV) 功能的高效通风系统可为每个房间全年带来新鲜空气。
(6)许多被动式房屋都装有循环厨房抽油烟机,抽油烟机带有木炭过滤器,可以去除烟味、油脂和气味。
(7)许多被动式房屋还使用节能的“无通风口”烘干机,这些烘干机使用热泵来提取水分。
(8)被动式房屋可以使用任何类型的热水系统建造。
(9)被动式房屋可以与太阳能电池板很好地配合使用,但太阳能电池板不需要满足 PH 标准。

二、被动房设计与咨询

设计被动房是一个严格的过程,涉及大量详细的能源建模和各种设计工具。

被动房规划包 (PHPP)

主要工具是 由德国国际被动房研究所开发的名为被动房规划包 (PHPP)的电子表格。经过多年的完善,PHPP 已被证明是准确预测建筑物能源使用情况的最可靠工具之一。


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这是 PHPP 的验证页面,您可以在其中查看项目是否满足能源效率的两个主要标准之一:供暖需求(或)供热负荷。

设计被动房

PHPP 非常详细但不是很灵活。在项目开始时,拥有一个更灵活且面向设计的工具是很有帮助的,该工具可用于测试范围广泛的设计选项。

对于项目的早期阶段,我们使用Sketchup
DesignPH 插件。它使我们能够快速构建概念的 3D 模型并测试它们是否符合被动房标准。 3D 界面还允许我们快速计算来自相邻建筑物和树木的影响阴影。

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Trafalgar 被动房的 DesignPH 模型。红色区域表示“隔热层”(即建筑物的隔热部分),而白色区域是非隔热层。
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一个 12 单元多户被动式房屋项目的 DesignPH 模型。

Flixo(热桥)

热桥是建筑物的任何部分,热量可以通过隔热层中的“桥”逸出。桥梁可能是一块木材或一块金属,但如果不消除它们,它们会很快抵消建筑物隔热的好处。 为了测试热桥的影响,我们使用了一款名为 Flixo 的软件来计算通过建筑物特定部分的热流。
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在传统住宅中,每块木材都有大量的热桥。该热图像显示了通过热桥逸出的热量。
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显示入口门槛的 Flixo 热桥模型。红色区域是温暖的内表面,而紫色是寒冷的外部。这个细节中的绝缘和安装方法使地板始终保持温暖和舒适。

三、被动式房屋 (Passivhaus) 施工:细节和组装

我们的团队在各种不同的施工方法(包括外部矿棉、ICF、Durisol 等)方面拥有丰富的经验。然而,我们的大多数项目都使用混合系统,将预制结构绝缘板 (SIP) 与现场建造的框架相结合。
该系统专为民用住宅项目开发(通常有地下室),但它可以在任何地方使用。每个建筑系统都有优点/缺点,但下面显示的混合系统给我们带来了以下好处:
  • 具有成本竞争力
    (相对于其他被动式房屋建筑系统)
  • 快速取景并“盖上屋顶”
    (这样我们就不会花很多时间在雨中取景……)
  • 常规地基
    (在地震带工作并且为大多数施工人员所熟悉)
  • 易于使用石材和灰泥等重型覆层材料
    (通常无法安装在外保温墙上)
  • 连接阳台、屋顶、遮阳篷等外部设施也很容易,无需担心热桥
  • 易于密封
    (我们消除了“箱形托梁”等繁琐的细节,窗户安装也很简单)
  • 我们已经使用多年的成熟系统(并通过现场测量和计算机模型测试了耐湿性)
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你的被动房是“超级”:

  • 超级绝缘,R55 墙壁和 R80 屋顶
  • 超安静,厚墙三层玻璃窗
  • 超级气密,零气流

这房子有什么不同?

  • 这所房子的供暖能耗比一般房屋少 90%
  • 该房屋的隔热性能是“典型”北美房屋的约 3 倍,门窗效率是“典型”房屋的 3 倍。
  • 很多这样的节能也来自于拥有一个无通风的房子(这样暖空气就不会漏出来,冷空气也不会漏进来)
  • 不像传统的房子,有一个大浴室风扇或一个大厨房抽油烟机在短时间内吹出大量空气,被动式房屋的通风系统 24/7 全天候运行,连续排出少量空气。
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如果房子是密封的,那么新鲜空气呢?

  • 被动式房屋中的每个房间都能通过通风系统获得源源不断的新鲜过滤空气*
  • 想开窗?去吧!
  • 当外面真的很冷或很热时,房子最好关上窗户(但如果您想感受微风或听到外面发生的事情,您可以随时打开窗户)。
  • 通风系统还排出浴室和厨房的空气(......但没有空气再循环。浴室和厨房的空气直接排到外面)
  • 如果您想去除某些气味或淋浴蒸汽,则可以在使用系统的“增强”模式时稍微增加浴室和厨房的排气量。

* 通风系统是一个空气交换器,它从排出的空气中捕获热量(或凉爽)并将该能量传递给引入的新鲜空气。这意味着您始终可以获得新鲜空气,但不会损失能量.

这种类型的系统称为热回收通风机(或 HRV),它使用热交换器“核心”进行热传递。
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墙壁或天花板上的出风口为每个房间提供新鲜空气。
潮湿/不新鲜的空气从浴室和厨房排出。
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四、如何“运营”被动房?

  • 一个典型的家就像一艘摩托艇;它消耗大量能量并快速移动。使用炉子或空调时,升温和降温都非常快。
  • 相比之下,被动式房屋就像一艘帆船,只需一点点自然能量就可以做很多事情。
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冬季
在冬季,房屋在关闭窗户的情况下运行效率最高,这样通风系统可以回收房屋的热量,同时仍提供新鲜空气。在阳光明媚的日子里,房子可能根本不需要使用它的供暖系统。在阴冷的日子里,供暖系统将像“普通”房屋一样运行。
过渡季节

一年中有很多时候温哥华的温度非常宜人。如果你愿意,你可以让窗户白天和晚上都开着。

最热的夏日
在一年中最热的几周里,如果您采取以下措施,您的被动式房屋仍然会很舒适:
  • 白天使用窗帘或外部百叶窗
  • 晚上,打开窗户,让夜间凉爽的空气可以穿过房屋(这称为“夜间冲洗”)。

    在夜间冲洗期间,您还可以将通风系统设置为“夏季旁路”模式*。

    当在“夏季旁路”模式下使用时,HRV 交换空气但绕过核心。在夏季的夜晚,旁路模式会更快地为房屋降温。
  • 以这种方式运行的被动式房屋通常会保持在大致为室外白天和夜间温度的平均值的温度。如果白天 28 摄氏度,晚上 15 摄氏度,那么房子将是舒适的 21 摄氏度(没有空调!)
  • 如果你的被动房确实有一个小型空调系统,那么你可以根据需要运行它,但要保持窗户关闭(就像你在车里一样!)。

被动房需要做哪些保养?

更换抽油烟机过滤器

如果您的厨房配备循环抽油烟机,那么您应该每 6 个月到一年更换一次木炭过滤器(取决于您使用烹饪的次数)。
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厨房抽油烟机中的木炭过滤器可以是圆形或矩形,具体取决于抽油烟机。
每年至少更换一次通风装置中的空气过滤器
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通风系统有过滤器,应至少每年更换一次。


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