被动房,是各种 技术产品 集大成者 ,通过充分利用可 再生能源 使所有消耗的 一次性能源 总和不超过120千瓦·小时/(平米.年)的房屋。如此低的能耗标准,是通过高隔热隔音、密封性强的建筑外墙和可再生能源得以实现。
“被动房”是国外倡导的一种全新 节能建筑 概念,也是我国推动建筑节能工作的重要契机和平台。位于 河北 石家庄 市的 河北省建筑科技研发中心 的中德被动式 低能耗 办公建筑 ,是2012年 中德国际 技术合作 项目,为河北省乃至全国首例采用德国被动房 标准设计 公共建筑 。地下1层,地上6层, 建筑占地面积 约2100㎡, 总建筑面积 14119㎡,地下约2100㎡,地上约12000㎡,其中被动房区域为地上一至六层,主要功能为科研办公、技术展示、小型办公会议等。
“被动房” 建筑的概念是在 德国 上世纪80 年代 低能耗建筑 的基础上建立起来的,1988年瑞典 隆德大学 ( Lund University)的阿达姆森教授(Bo Adamson)和德国的 菲斯特 博士(Wolfgang Feist)首先提出这一概念, 他们认为 “被动房” 建筑应该是不用主动的采暖和 空调系统 就可以维持舒适 室内热环境 的建筑。1991年在德国的 达姆施塔特 (Darmstadt)建成了第一座“被动房”建筑(Passive House DarmstadtKranichstein), 在建成至今的十几年里, 一直按照设计的要求正常运行,取得了很好的效果。
世界上最大的被动办公楼energon于2002年建于德国的 乌尔姆 。按照达姆施塔特被动房机构公布的要求,建筑必须在年热能需求、 热负荷 空气密度 和基本能源需求等方面符合特定的标准,才能称为合格的“被动房”。
“被动房”的建筑方式不受楼宇类型的限制,包括办公楼宇、住房、校舍、体育馆以及 工业用房 。因此普通建筑可以通过改建达到“被动房”的标准要求,具有广泛的实践意义。共计有6000多栋被动房在德国、 奥地利 瑞士 意大利 投入使用。而“汉堡之家”将成为中国境内首座获得认证的“被动房”。
2009年6月, 德国能源署 在“ 德中同行 —— 沈阳站 ”的活动中,大力宣传了“被动房”理念。
德国《能源节约法》( EnEV )于2002年2月生效,它取代了以往的《供暖保护法》和《 供暖设备 法》,制定了新建建筑的能耗新标准,规范了锅炉等供暖设备的节能 技术指标 和建筑材料的保暖性能等。按照新法规,建筑的允许能耗要比2002年前的能耗水平下降30%左右。
2006年,德国再次推出了更为科学的ENEC2006节能新规范,开始从整体考虑建筑外部的能源输入值。
实际上,2002年2月德国实行的新 建筑节能 规范EnEV2002,已体现了德国最新建筑节能 技术研究 成果,它不但控制建筑某一方面的 能量消耗 ,对建筑的整体耗能及建材 生产过程 中耗能量已放在一起考虑。实际操作中,一是对 建筑能耗 量化,采用建筑能耗证书系统;二是新建住宅必须出具“采暖能耗量”和“住宅能耗核心值”,这两项是建筑物耗能的主要数值。此外,还需出具一系列的证明,包括建筑每年所需的能量,制成建筑能耗计算表。
新法规规定,2006年底前,在1978年10月1日前安装的约200万个 采暖锅炉 必须报废,由新型 节能锅炉 取代。在政府的推动下,天然气和太阳能等 清洁能源 、可 再生能源 在住宅供暖市场上得到越来越普遍的应用。
2006年新的节能规范则属于一体化的节能标准,涉及空调、通风、采光各个方面,主要强调改善建筑的整体 能源利用效率
节能建筑 推广过程中,难点并不在于技术或者产品, 投资问题 往往是最令人头疼的。为推动 旧房改造 工程,德国政府设立专门的基金,如KfW基金,对改造工程提供资金上的优惠。德国共投入近百亿欧元 低息贷款 用于旧房改造工作。 国家银行 系统还对符合节能标准的新建建筑提供低息贷款,以帮助先进 节能技术 的应用。同时政府还利用 税收政策 推动建筑节能,适当提高汽油和建筑采暖用油的税率,以鼓励新电源技术的研发。
消费者在德国购买住宅时,建筑开发商必须出具一份“ 能源消耗 证明”。该证明清楚地列出了该住宅每年的能耗,提高了建筑的能耗透明度。自1995年开始,德国法律就要求新建筑必须说明其能耗状况。随着新的建筑节能法规(EnEV 2002)的实施,需要说明的主要 能耗指标 范围也随之扩大。
中国境内首座获得认证的“被动房”
汉堡 之家是中国境内首座获得认证的“被动房”,是上海 世博会 德国汉堡市 城市最佳实践区 案例馆。“汉堡之家”每平米一年消耗相当于50度电的能量,仅相当于普通办公楼的1/4。它在屋顶上安装的光能利用设备可以提供建筑所需电能的90%,而 地源热泵 装置则为整个建筑的制冷和供暖供给能量。
在德国,“被动房”消耗的外部能源一般只有普通房屋的10%,由于上海的光照条件优于德国,所以“汉堡之家”所需的外部能源可能更少。
“汉堡之家”的墙体用砖表面上看与一般红砖无异,但 隔热保温 性能极好。窗户采用3层特制玻璃,木质窗架中有特别的 隔热材料 ,保温和气密性好,如此设计降低了冬季和夏季的采暖、制冷能耗。此外,阳光、人体或室内电器等热源能满足屋内大部分热需求,中央通风设备可以为所有房间提供经过加热或冷却的除湿新风。
考虑到上海地区冬 冷夏 热的气候特点,设计人员将 玻璃幕墙 安装在“汉堡之家”北面,西面和南面则安装特制的窗户,能根据阳光的照射情况自动开关,从而更好地隔热。 汉堡之家是以位于汉堡“港口新城”沙门码头的“被动房”H2O大楼为原型所建。采用了“被动房屋”的节能建筑原则,即不需要外部能源的房屋。“我感到十分荣幸,这次汉堡以这样一栋 代表性 建筑参与2010 年的上海世博会。汉堡之家是一座体现了最高环保技术水平的创新建筑,同时也为 生态建筑 树立了新的标准。”汉堡发展和环保部部长Anja Hajduk 女士说。
太阳能设备供电
5月1日,这座体现顶级节能技术水平的建筑及其内部的展示空间将正式对外开放。参观者可以切身体验到 节能环保 商住两用 的建筑方式。
据汉堡驻上海联络处副主任潘桦介绍,汉堡之家建筑外形极富北德地区风格,这种红色砖墙是北德特有的。当然,并不是红色砖墙就代表着被动屋。潘桦女士解释说:被动屋是结合各种建筑节能技术为一体的范例,简而言之,被动屋的概念是指在建造房屋之后不再主动向外要求能源。除了建造时的能源需要,设备调试,太阳能的启动,在初期使用外部能源后便能实现能源的自给自足。
汉堡之家的屋顶装有450平米的 光伏发电 设备,可以提供建筑运行和使用所需电能的80%左右;再加上具有良好保温和气密性的外墙结构,这使得“被动房屋”不仅能提供良好的室内 舒适度 ,还将大幅度降低能源需求。
地下水泵取暖制冷
“被动房屋”内没有空调,但通过几种技术的结合实现冬暖夏凉,其中很重要的一部分是地下水泵,它位于35米的地下,其中管道把地下水循环利用,用于采暖和制冷。同时,建筑的 通风装置 也与热循环系统相连,汉堡之家采用了一台德国运来的具有热回收、制冷和除湿功能的通风装置,其热回收功率和制冷在80%到90%,最大限度减少了 能量损失
潘桦表示,“被动房”并非只是概念,还有严格的量化标准,如“被动房屋”对能源的需求是每年不超过50 千瓦时 每平方米,采暖需求则是每年每平方米15千瓦时以下。相比之下同等规模建筑每年的能源需求至少要300千瓦时每平方米。除了电力供应自己资助,汉堡之家原本还打算把多余的电能返还给电网。
奥地利房
奥地利 各个 联邦州 纷纷出台激励措施,鼓励“节能建筑”和可再生 能源应用 ,特别是对将两者紧密结合的被动式节能建筑的激励措施加大。在维也纳市,从2007年开始,被动式节能建筑最高资助额从1500欧元/平方米提高到1660欧元/平方米。
奥地利各联邦州对“节能建筑”的鼓励措施一般都提供从贷款到现金资助的一揽子措施,首先,被动式节能 建筑标准 应用者可以获得政府提供的贷款优惠政策。 贷款期限 为27.5年, 年利率 只有1%,远远低于一般房屋贷款利率,贷款上限为5万欧元,而且不需要贷款人的 收入证明 。其次,还可申请家庭资助。一个人的家庭得到的资助上限是2.8万欧元,两个人的家庭得到的资助上限是4.8万欧元,两个人以上每增加一人额外增加7000欧元资助。此外,如果按照政府规划选择 被动式房屋 的建造地点和 建筑风格 ,还能够额外得到最高3000欧元的奖励。
青岛中德生态园 被动房技术体验中心
2016年9月, 亚洲 体量最大的被动房建筑启用。被动房技术体验中心总面积13768.6平方米,地上5层,半地下1层,地下1层,功能主要包括会议、展厅、办公及部分体验式公寓等。体验中心采用被动式超 低能耗 绿色建筑 技术,不用采暖和空调系统便实现了冬暖夏凉,而且节能效果明显。
青岛 西海岸新区 中德生态园 的被动房体验中心建筑总面积1.38万平方米,即使在大冬天,室内也没有暖气,温度也能保持在20 摄氏度 以上。作为亚洲最大的“被动房” 公共建筑 ,体验中心采用了高效的 外保温 技术、智能化楼宇 控制技术 无动力 冷梁 、地板辐射采暖系统和屋面太阳能 光伏发电系统 ,使用了带热回收的 新风机组 地源热泵系统 等。每年可节约一次能源消耗130万千瓦时,节约运行费用约50万元,减少 二氧化碳 排放664吨,与现行国家 节能设计标准 相比节能达90%以上。
据了解,青岛中德生态园规划在园区内全面推广被动式建筑,第一个“被动房”小区也已经于日前开建,预计2018年底投入使用。未来5年,中德生态园还将集中发展160万平方米被动式建筑集群,形成全国乃至世界的被动房项目集聚区。
河北项目
烈日炎炎,室外温度32℃,推开河北 秦皇岛 市“在水一方”C区一户住宅 房门 ,清凉扑面而来。
这是一间130平方米的住宅,真空的超厚玻璃窗,高效的 太阳能板 ,厨房吊厨中的特制环境机……这些“机关”使得 新风系统 一直保持室内空气新鲜;房子没有暖气,也能保证有 舒适温度 ;不需要电,也能有足够的热水。
这个住宅被称为 被动式超低能耗建筑 ,由 德文 翻译而来,简称被动房。它集建筑和节能技术为一体,极大地提高 建筑保温 隔热性能和气密性,大幅减少建筑主动向外的能源需求。
取消传统的 采暖系统 ,设备可将室内废气中的热量回收
2012年3月,住建部节能中心与德国能源署给予 技术支持 河北 省秦皇岛市“在水一方”国家被动房示范项目破土动工。2013年1月,正式通过住建部和德国专家的验收,这标志着我国首个被动房示范 项目建设 成功。一期工程2.8万平方米,2014年8月已经达到入住条件;二期工程5万多平方米,2014年年初开工。
“被动房示范项目是借助德国专家、德国技术理念,完成中国房屋本土化设计,用的是本土化建筑材料和本土化 施工方法 。”秦皇岛市城乡建设局副局长 乔殿义 说,这一示范项目在建筑材料的选择和建筑质量的把握上近乎苛刻,精细程度以毫米计算,地面误差不超过3毫米、窗户误差不超过2毫米。
秦皇岛 市民王晓晶一家,2013年10月作为体验者入住了被动房 样板间 ,开始了试住体验。谈起近一年的感受,王晓晶用一个“爽”字来形容。
厨房中的环境机,同时具有新风、排风热回收,空调制热、制冷,热水供应等多种功能:当二氧化碳浓度超过或是降到一定值时,机器自行启动送 新鲜空气 或自动停机;在高保温、高 气密性 的前提下, 太阳光 、做饭、洗澡、人体散热等零星热源均可被回收,这些热量基本可达到室内舒适的温度要求;而当室内温度出现上下浮动,不符合住户设定的温度时,室内环境机也会自动补充热量或降温。
被动房取消了传统的采暖系统,室内人们生活中所产生的热量及光能就可基本满足冬季室内温度要求,并通过设备将室内废气中的热量回收,从而显著降低能源需求,实现室内居住 环境舒适度
整个冬天,室温一直在20摄氏度,室内温和湿润,非常舒适。由于隔音效果好,环境安静,心里也宁静。王晓晶说:“节能、健康、宜居的住房改变的不仅仅是生活,改变得更多的是心情。”
据测算,示范项目年供暖能耗每平方米可节约34.68千瓦时,每年能节约 标煤 998吨、制冷采暖费用198万元,减排二氧化碳2595吨, 节能减排 效果显著。
被动式 超低能耗绿色建筑最大优势是节能。除了北京之外,绝大多数省市 居住建筑 采用65%、公共建筑采用50%节能标准。“在水一方”示范项目 节能率 高达92%。
秦皇岛五兴房地产有限公司 总经理王臻认为,对一座城市来说,建设 被动式住宅 ,可以节省大笔市政 建设成本 和能源消耗成本;对 购房者 来说,既可节省暖气费、电费等 生活成本 ,还因无需建造 管道井 ,平均一户就能减少约0.6平方米的 公摊面积
乌鲁木齐-“幸福堡”
“幸福堡”项目位于乌市幸福路,动工于2012年5月,是一项被动式建筑示范工程,斥资3400万元,建筑面积7791平方米。
“被动式建筑”源于德国,是一种通过保温和密封技术,营造一个与外部相对隔绝的空间,将阳光、地热和家用电器,甚至人体自身产生的热量,通过 能量交换 设备回收和再利用的节能建筑。幸福堡则是西北首个获德国被动房研究所权威认证的“被动房”项目。
“幸福堡”的外墙 保温层 传热系数 约为常规节能建筑的1/3,窗户的传热系数比常规节能建筑低50%以上,过滤排除空气时还可保留75%以上的热量。
此外,“幸福堡”还通过太阳能应用、新风 余热回收 、遮阳、 立体绿化 等节能措施,大幅降低建筑能耗,节能率达到85%以上,仅为常规公共建筑能耗的20%左右。
由于被动式建筑中污水、空气中80%以上的热量都会通过热回收系统进行回收,最大限度地防止 热损失 ,又能保持室内空气清新,基本可以实现冬夏恒温。据了解,当室外温度低至-8℃时,被动式建筑在没有供暖的情况下,室内温度仍然可以保持在21℃。
值得一提的是,乌鲁木齐冬季,普通节能建筑的燃气 消耗量 为16—17m3/m2、煤消耗量为12.25kg/m2(未节能时35kg/m2)。而幸福堡被动式建筑建成投入使用后,燃气消耗量仅为2m3/m2、煤消耗量仅为1.84kg/m2,不但节约了大量能源,还提升了居住的舒适度。