你想知道的被動房核心知識！

大家好，我是留德咩，許久不見，甚是想念。3月份的時(shí)候回國呆了一段時(shí)間，同時(shí)參加了綠色建筑研習(xí)社組織的PHI（Passivhaus Institut）2018年首場被動房設(shè)計(jì)師/咨詢師的培訓(xùn)及考試，這篇文章就給大家介紹一下培訓(xùn)相關(guān)的信息及趣事。文章共分以下5個(gè)部分：

1. 被動房設(shè)計(jì)師/咨詢師介紹

2. 你想知道的被動房核心知識

3. 帥氣且富有親和力的Dawid老師

4. 讓Dawid老師“漲知識”的項(xiàng)目趣事

5. 收獲與思考

首先，讓我們簡單回顧下什么是被動房？被動房指通過極佳的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)，帶有熱回收功能的新風(fēng)系統(tǒng)及無熱橋設(shè)計(jì)等手段，同時(shí)使用可再生能源使房屋在不需要傳統(tǒng)供暖的情況下仍能保持高舒適性，極大程度的降低能源需求。

被動房能耗相比傳統(tǒng)建筑降低80%以上

被動房設(shè)計(jì)師／咨詢師是全球權(quán)威，專業(yè)的被動房技術(shù)資格認(rèn)證。通過培訓(xùn)，一方面，對被動房的標(biāo)準(zhǔn)，原理及相應(yīng)對計(jì)算方法等理論知識有系統(tǒng)專業(yè)的認(rèn)知，另一方面，可以接觸到一些實(shí)際項(xiàng)目的例子，比如項(xiàng)目在設(shè)計(jì)，建設(shè)過程中出現(xiàn)的問題及相應(yīng)的解決方案。參加培訓(xùn)并通過考試后，就可以從事被動房設(shè)計(jì)及咨詢相關(guān)的工作，同時(shí)有權(quán)力使用如下的被動房設(shè)計(jì)師／咨詢師印章。

具體信息參見：http://www.passivhausplaner.eu

此次培訓(xùn)，從被動房的五個(gè)設(shè)計(jì)原則入手，逐一展開，對每個(gè)原則進(jìn)行了詳細(xì)的，理論結(jié)合實(shí)際的講解，同時(shí)也拓展了建筑物理，被動房設(shè)計(jì)軟件PHPP，被動房經(jīng)濟(jì)性等相關(guān)知識。

原則一：良好的外保溫結(jié)構(gòu)

一個(gè)良好的外保溫結(jié)構(gòu)是被動房降低能耗的核心。

被動房要求屋頂，外墻樓板圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)U值要低于0.15W/(m²k)，因此就要采用傳熱系數(shù)較低的保溫材料。目前比較流行的主要是木結(jié)構(gòu)和砌體結(jié)構(gòu)。

得益于木材較低的導(dǎo)熱系數(shù)，木結(jié)構(gòu)建筑擁有良好的保溫性能，歐洲木材資源相對豐富而且樓層不高，因此在歐洲采用木結(jié)構(gòu)來保溫尤為常見。目前常用的是雙龍骨和木工字梁等木結(jié)構(gòu)。木結(jié)構(gòu)厚度一般為25cm-40cm，視需求而定，同時(shí)在內(nèi)外板之間填充大量的保溫材料，比如保溫棉，纖維素，聚氨酯泡沫等保溫材料。

木結(jié)構(gòu)多用于低層建筑，在國內(nèi)的高層建筑上還是以鋼筋混凝土等結(jié)構(gòu)為主，此時(shí)我們就要對建筑的地板，外墻及屋頂?shù)冉Y(jié)構(gòu)做保溫處理。經(jīng)過多年發(fā)展，目前已有多種保溫材料可供選擇，防火性能較好的巖棉，EPS/XPS板，低熱傳導(dǎo)氣塊及可用于預(yù)制建筑的合成板等。在建筑等不同部位要合理搭配不同的保溫材料，使最終的保溫性能達(dá)到最優(yōu)。此圖為河北涿州被動房項(xiàng)目的保溫結(jié)構(gòu)。

對于外保溫結(jié)構(gòu)而言，除了高性能保溫材料和適當(dāng)保溫結(jié)構(gòu)的選取，房屋本身的體型系數(shù)及窗墻比也至關(guān)重要，這也是在設(shè)計(jì)階段就要考慮的問題。

體型系數(shù)，即建筑表面積與體積的比值（A/V），它表示建筑的緊湊程度，表面積越大，熱損失就越多。較優(yōu)的體型系數(shù)A/V<0.7m²/m³。

窗墻比，即建筑表面窗戶面積與墻體面積的比值，由于窗戶的散熱及得熱系數(shù)均遠(yuǎn)高于外墻，因此在陽光充足的南立面應(yīng)該增大窗戶的面積，而在陽光叫少的北立面及東西立面則可以減少窗戶面積。

原則二：無熱橋設(shè)計(jì)

通過熱橋，一方面會有大量的熱能散發(fā)出去，或者從室外大量得熱，加重建筑采暖或制冷的負(fù)荷，另一方面，也存在冷凝發(fā)霉的風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)一步破壞建筑構(gòu)件，因此在設(shè)計(jì)被動房時(shí)，必須避免熱橋。被動房的熱橋限值：<=0.01W/(mK)。

建筑的所有拐點(diǎn)及與外墻其他構(gòu)配件的連接點(diǎn)/面都是薄弱節(jié)點(diǎn)，需要特別注意。

紅色的部分表示有大量的熱能損耗

在設(shè)計(jì)階段，一方面要避免保溫層出現(xiàn)間斷，另一方面要盡可能避免保溫層被各種固定件穿透，被稱為“鉛筆原則”，如果無法避免，則刺穿保溫層材料的導(dǎo)熱系數(shù)也要盡可能的降低。

原則三：氣密性

相信大家都有這樣的體驗(yàn)，明明門窗緊閉，卻還是能感受到室內(nèi)的空氣流動或者聞到隔壁家誘人的飯香。這就表明建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)上存在裂紋，縫隙和細(xì)小的空洞。通過這些縫隙，大量的熱能會流失掉，同時(shí)產(chǎn)生的氣流導(dǎo)致不舒適感，甚至產(chǎn)生霉菌影響身心健康。被動房的一個(gè)核心目標(biāo)就是保證室內(nèi)的舒適度與健康的環(huán)境，因此提高建筑氣密性是保證建筑節(jié)能及舒適的重要前提。

被動房的氣密性限值：n50<=0.6 h-1，n50（=V50/V建筑內(nèi)凈體積）是建筑的換氣率，即在正負(fù)壓強(qiáng)差為50Pa的條件下，測定的空氣流量（m³/h）與建筑體積（m³）的比值。比值越大即表明建筑的氣密性越差。

通常我們使用“風(fēng)門測試”來衡量建筑物的氣密性。

那如何提高建筑的氣密性呢？

首先，可以通過降低房屋本身設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度，避免過多的拐點(diǎn)和連接點(diǎn)。

其次，氣密性材料的使用。對混凝土和砌塊結(jié)構(gòu)進(jìn)行濕抹灰，并粘貼隔氣膜或增強(qiáng)型建筑墻紙等，同時(shí)在連接處用專門的氣密性膠帶進(jìn)行密封，引入密封墊圈和管套。

最后，現(xiàn)場的氣密性施工也至關(guān)重要。比如不可避免的管道穿透，屋面與摸灰墻間的連接等都要用氣密性膠帶進(jìn)行密封，同時(shí)在室內(nèi)陰角，窗戶內(nèi)角，窗外角，混凝土樓板等處用氣密性膠帶進(jìn)行密封。密封膠帶要有一定的延展性。

原則四：被動式門窗

或許你會有這樣的體驗(yàn)：冬天站在窗前，玻璃上的一層霧氣映入眼簾，即便窗戶下方有暖氣片，仍會感到陣陣涼意襲來。這便是普通窗戶給我們帶來的典型體驗(yàn)，隔熱性能差，窗戶表面溫度遠(yuǎn)低于室內(nèi)空氣溫度，給住戶一種冷輻射。

冬天大多數(shù)供暖建筑室內(nèi)空氣溫度可以達(dá)到20攝氏度左右，而普通建筑的玻璃內(nèi)表面的溫度往往為12或14攝氏度，一方面容易在玻璃表面形成水霧，損壞構(gòu)件，另一方面，降低舒適度和健康度。同時(shí)，大量的熱能流失到室外，據(jù)統(tǒng)計(jì)，一棟建筑如果窗戶的面積占到外表面的20%左右，而通過窗戶流失掉熱能將近占了50%。而這對被動房來說是不可接受的，為了滿足被動房的低能耗及高舒適度，被動窗就顯的尤為重要。

被動窗的幾個(gè)限值：窗戶U值<0.8W/(m²K)，窗戶安裝U值<0.85W/(m²K)，同時(shí)玻璃g值（即陽光透過比率）達(dá)到0.5-0.6左右，室內(nèi)空氣溫度和室內(nèi)玻璃表面的輻射溫差<4.2度。

最大化玻璃，最小化窗框。這是由于窗框的熱傳導(dǎo)性能遠(yuǎn)高于玻璃的，特別是一些鋁合金窗框。

仔細(xì)選擇窗戶朝向，并采取有效遮陽。在冬天時(shí)更多的通過玻璃得熱，則南立面要增大玻璃的面積，同時(shí)考慮到夏天較強(qiáng)的光照，也需要增加遮陽措施，降低夏天的冷負(fù)荷。

減少節(jié)點(diǎn)處熱橋。窗戶能否正確安裝，與窗體之間不產(chǎn)生縫隙，降低熱橋，對被動房能否滿足超低能耗指標(biāo)至關(guān)重要。

與空氣阻隔層相連，提高氣密性。

窗下排水避免采用金屬。

目前比較流行的三玻兩腔中間加鍍膜的被動窗。

原則五：帶有熱回收功能的新風(fēng)系統(tǒng)

可能會有同學(xué)問到：既然被動房的氣密性這么好，沒有室內(nèi)外氣體的對流，那么我們在室內(nèi)所需的大量新鮮空氣如何獲取呢，室內(nèi)產(chǎn)生的二氧化碳又如何排出去？這個(gè)時(shí)候就需要用到新風(fēng)系統(tǒng)。

新風(fēng)系統(tǒng)功能如下：

• 可以保證室內(nèi)空氣的新鮮度

• 回收空氣中的熱量，對新風(fēng)進(jìn)行預(yù)熱，降低建筑熱負(fù)荷

• 增加加熱線圈或制冷線圈調(diào)節(jié)室內(nèi)的溫度，也可以通過除濕裝置調(diào)節(jié)濕度，使其保證在舒適，健康的水平。

• 對于國內(nèi)來說，可以增加空氣凈化裝置，降低空氣中PM2.5等顆粒物含量，提高空氣質(zhì)量。

• 盡量安置于熱圍護(hù)結(jié)構(gòu)以內(nèi)，這樣可以降低熱損耗。

• 科學(xué)合理設(shè)計(jì)，減少管道長度，可以降低電負(fù)荷。

• 排風(fēng)口安置于衛(wèi)生間，廚房，雜物間等，進(jìn)風(fēng)口安置于臥室，客廳等。

• 要對管道進(jìn)行保溫防護(hù)，降低熱損耗。

• 在出風(fēng)口和排風(fēng)口都要安裝消音閥，降低室內(nèi)室外噪音。

培訓(xùn)的最后一天，還提到了用于被動房設(shè)計(jì)的工具，PHPP軟件，通過它可以進(jìn)行被動房熱平衡的計(jì)算，通過對建筑構(gòu)配件材料及厚度對模擬搭配，找到滿足被動房指標(biāo)的最優(yōu)化方案。

Dawid老師是波蘭裔的奧地利人，建筑物理學(xué)專家，從事節(jié)能領(lǐng)域在全世界范圍具有引導(dǎo)性的先鋒實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，在全球范圍內(nèi)第一個(gè)產(chǎn)能建筑的建造過程中他有突出的貢獻(xiàn)并領(lǐng)導(dǎo)完成了中國境內(nèi)第一個(gè)認(rèn)證的被動式辦公樓。

讓我印象最深刻的是，Dawid老師除了對被動房標(biāo)準(zhǔn)，原理等理論知識有深入的了解，同時(shí)分享了他在實(shí)踐項(xiàng)目中積累的大量實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)及案例，還有很多檢驗(yàn)產(chǎn)品及項(xiàng)目質(zhì)量的小技巧，比如如何用一張A4紙來檢驗(yàn)窗戶的氣密性，如何用打火機(jī)來檢驗(yàn)三層玻璃之間的鍍膜等。

David老師主持參與的經(jīng)典項(xiàng)目：

• 中國首個(gè)PHI認(rèn)證的被動式辦公樓

  坐標(biāo)：中國，河北涿州

  年份：2014-2015

  中國住建部選擇的試點(diǎn)項(xiàng)目，3000平米的辦公樓和2300平米的公寓樓均取得德國被動房研究所PHI認(rèn)證。在中國設(shè)計(jì)單位的協(xié)作下，完全使用中國的建材并由中國施工單位建造。

• 奧地利首個(gè)多層被動式社會經(jīng)濟(jì)適用房

  坐標(biāo)：奧地利，維也納

  年份：2003-2006

  項(xiàng)目將被動房技術(shù)應(yīng)用到奧地利國家經(jīng)濟(jì)適用房，是全奧首個(gè)被動式社會經(jīng)濟(jì)適用房，超高節(jié)能，極低的一次能源消耗，使用者舒適度最佳，且建設(shè)成本低入普通的經(jīng)濟(jì)適用房，在當(dāng)時(shí)引起了極大的反響，加速了被動房在奧地利的發(fā)展。

在建筑的設(shè)計(jì)方案和施工方案都確定后，Dawid老師回到奧地利，專心進(jìn)行建筑的熱量平衡計(jì)算，即根據(jù)建筑的外墻，窗戶，屋面，地板等面積及相應(yīng)選取的不同材料進(jìn)行熱損失和得熱計(jì)算，當(dāng)Dawid老師再次回到中國，項(xiàng)目部上時(shí)，他驚呆了，原本計(jì)劃的一棟小建筑和一些窗戶消失啦，詢問原因才知道，應(yīng)該是甲方請了風(fēng)水大師過來，大師給出了，“這棟樓擋財(cái)，這些窗戶漏財(cái)”之類的評價(jià)，甲方便修改了施工方案，Dawid老師必須重新計(jì)算。

通過此次培訓(xùn)，我對被動房有了更加系統(tǒng)，全面的認(rèn)識。同時(shí)也感慨被動房在國內(nèi)發(fā)展速度之快，短短幾年已經(jīng)由試點(diǎn)項(xiàng)目發(fā)展到大規(guī)模建設(shè)，由北方推廣到全國，參與被動房設(shè)計(jì)師培訓(xùn)的人數(shù)也是指數(shù)性增長。在與各位前輩們聊天的同時(shí)，感受到他們對于建設(shè)，推廣被動房的熱愛，相信在接下來的幾年，被動房會在中國有更好，更快的發(fā)展。感謝綠色建筑研習(xí)社的組織，Dawid老師和小海老師傳道授業(yè)。

當(dāng)然，被動房的發(fā)展也存在一些爭論，特別是在經(jīng)濟(jì)性方面。由于更高的性能要求，被動房在建設(shè)過程中使用相比傳統(tǒng)建筑更多的保溫材料及高性能的設(shè)備（熱泵，新風(fēng)系統(tǒng)等），在施工過程中采用更高的質(zhì)量要求，因此建設(shè)成本高于普通建筑。

事實(shí)情況確是，被動房研究所對若干個(gè)建筑進(jìn)行多年的跟蹤，對建設(shè)成本及運(yùn)營成本進(jìn)行綜合分析，發(fā)現(xiàn)被動房相比傳統(tǒng)建筑是更經(jīng)濟(jì)的。究竟為何呢？

1. 計(jì)算被動房的成本要從全壽命周期的角度，要同時(shí)考慮建設(shè)成本的增量和運(yùn)營過程中能源節(jié)省帶來的收益。運(yùn)用動態(tài)分析的方法，便可以計(jì)算出增量成本回收的年限，之后就是每年節(jié)省能源帶來的凈收益。

2. 被動房的成本是由市場規(guī)模決定的。被動房全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展的越成熟，其造價(jià)就越低。目前奧地利被動房的增量成本僅為3%-5%，德國為4%-8%，已經(jīng)很接近傳統(tǒng)建筑的水平。

3. 居住在被動房里，可以享受更好的居住環(huán)境和居住體驗(yàn)，這無疑也是極大的隱形福利。

4. 從社會的角度，考慮到建筑節(jié)能可以降低整個(gè)社會的能源消耗，緩解我國能源嚴(yán)重依賴進(jìn)口的壓力，同時(shí)也降低了溫室氣體的排放，緩解了環(huán)境治理的壓力。

被動房下一階段的房展，則是在保證建筑本身的熱工性能之外，最大程度的使用可再生能源，降低對傳統(tǒng)能源的使用，也降低建筑對自然的影響，這也是被動房的初衷。