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书名

建学丛书增刊《低成本多层被动式住宅》

建学建筑与工程设计所有限公司致力于绿建及超低能耗建筑设计，现已建成和在建PHI认证标准项目共4项。已出版建学丛书《被动式建筑，节能建筑，智慧城市》等。

建学建筑与工程设计所有限公司与奥地利欧中环境协会、德国达姆斯塔特被动房研究所、奥地利希波尔建筑物理研究设计公司、清华大学建立了技术合作关系。

奥地利Helmut Schöberl

奥地利Schöberl & Pöll建筑物理研究所 CEO，奥地利标准化委员会ON-K175 副主席，欧中环境发展促进协会（ECED）专家库成员，奥地利标准化委员会ON-K235 成员，维也纳校园专业技术大学高能效建筑专业讲师

Schöberl& Pöll GmbH是奥地利最大的建筑物理公司之一,也是世界知名的建筑物理公司.公司的20多位建筑物理学家，长期保持同时参与运行市值约10亿欧元的60-70个项目。以下为该公司部分被动房项目：

ACV – 维也纳奥地利中心项目

BORGDeutsch Wagram项目

Utendorfgasse 项目

Kaiserstraße保护建筑改造项目

工程项目 Sunquarter

维也纳技术大学化学实验楼项目

中央公墓附属多功能建筑群

中国河北涿州被动式办公楼公寓楼项目

董小海

PHI被动房咨询师

欧中环境发展促进协会 技术顾问 项目经理

欧中环境发展促进协会与欧盟质量组织保持着紧密的合作关系，奥地利经济部，环境农业部，科技创新部，财政部大力支持协会的工作，协会与国际被动式建筑研究所保持着常年不间断的合作联系。

校对：廖旭炜

建筑师

排版：盛学文

高级工程师  PHI被动房设计师

本书共分5大部分，分别为：简介；技术；建筑增量成本；使用者和成果；附录。详细目录如下：

1 概述

近年来以被动式建筑为代表的高能效建筑赢得了人们越来越多的关注。其在独栋别墅已经得到充分运用的今天，本书主要考虑将其引入到多层居住建筑的领域里。

讨论被动式建筑技术运用到多层住宅中的经济性及可行性，要特别重视两方面因素——被动式建筑技术以及建造成本。这两方面体现在下文中的维也纳市三个被动式建筑项目提供的参考比较中：

位于维也纳14区的Utendorfgasse公寓是维也纳公共住宅项目里首个按照被动式建筑标准获得认证的被动式住房。该建筑由三个建筑体量组成，共含39套住宅，于2006年10月竣工。

Am Mühlweg公寓由木制混合结构的4个被动式建筑组成，共含70个公寓及一个SOS-国际儿童村分部。底层以及楼梯间是由剪力墙结构完成，以上四层均为木结构。该建筑竣工于2006年11月。

Dreherstraße公寓按4栋低能耗建筑加一栋被动式建筑设计。被动式建筑由27套公寓组成，所在小区共含有138套出租公寓。交房日期为2007年9月。

从高能效和建筑成本角度看，被动式建筑Utendorfgasse公寓被公认为先锋项目。对被动式建筑技术的全面研究加上各领域交叉合作设计，使得此项目满足了达姆施塔特被动式建筑研究所要求的各项被动式建筑国际标准，并实现了十分经济的建造成本。立足于经济的成本是此项目设计中一个特别重要角度。虽然建造成本低廉——不超过1,055€（不含增值税）/每平方米（使用面积）——但达到了各项被动式建筑国际标准。

被动式建筑的建造方式所产生的增量成本，去除增值税后，在上述项目中为41.3-58.7€/m2（使用面积），这大约是建造成本的4%-6%。

2  多层居住用被动式建筑的定义

2.1  定义

被动式建筑标准是基于低能耗建筑标准的拓展。相对于低能耗建筑仅界定了热能耗取决于建筑物的紧凑性，被动式建筑标准则细究了所有的基本能耗。

除了热能的主要参考标准（采暖能耗、热负荷和气密性）之外，原生能源消耗也被列为一个重要观察点。被动式建筑标准是由位于德国达姆施塔特的被动式建筑研究所提出的。以数字形式表达，被动式建筑须达到的各项标准，应满足下表所列的数值：

表一　被动式建筑研究所定义的被动式建筑，单位耗能面积（EBF)[FEI07]

单纯按热能需求的角度观察，被动式建筑亦可按照以下的形式来定义：

被动式建筑是这样的一个建筑，其热负荷及年采暖需求小到可以放弃使用常规供暖。坊间流传的被动式建筑不需要任何形式供暖的说法是误导，被动式建筑仍需要一个极低的供暖补充，所补充的供暖热能耗≤15kWh/m2a。为达到此低能耗的要求，建筑物中需配备一个拥有高效热回收功能的新风系统。

在与最终使用者的沟通中，表一中的相应数值还须满足以下几个附属条件：

表一中的数值是整个建筑物的平均值。实际上公寓中某些特殊位置的采暖热能耗、热负荷以及原生能源消耗的数据会出现一定偏差。

热能耗≤15kWh/m2EBF·a适用于下列附属条件，即2007版PHPP的计算条件：

 • 室内温度为20℃；

 • 室内负荷2.1W/m2（人体与机器的散热）；

 • PHPP的气候数据库，亦可使用别的数据；

 • 热能耗不包括热分配导致的热损失；

 • 热能耗不包含使用者造成的误差（如采暖期间过多开窗换气）。

原生能源消耗≤120kWh/m2EBF·a适用于，在满足热能耗各项附属条件之余，另有下列额外条件需要满足，下列各项数值也是PHPP2007版的计算附带

条件：

 • 25L/每人/每天的热水需求；

 • 人均居住面积20-50m2/人；

 • 家用电器、照明、电子产品以及小电器的标准要求；

 • 对上述所有器具的电力消耗频率进行统计；

 • 不考虑电梯的耗电量。

2.2 空气加热（气暖)

通风在可持续性建筑的发展中有着非常关键的作用。在传统建筑、低能耗建筑中使用的一个基本准则是“供暖通风分离”。这意味着，在此类建筑中房间供暖需求的热量是通过热水传输而不是通过空调系统的空气。理由是：作为能量运输的载体，水的热导性远好于空气。

图一　能量载体水与空气的比较

在保温技术不断发展的过程中，在80年代有个被广泛讨论的问题：一个建筑物的热损失必须达到多微弱的程度，就可以仅通过保证健康所必要的新鲜空气量供暖，并满足足够舒适的使用温度。这就是被动式建筑的核心构想。

一个人需要的新鲜空气为30m3/h，在面积为30m2的居住空间内，必要的新鲜空气需求约为1m3/h·m2（30m3/h：30m2=1m3/h·m2）。

为避免灰尘碳化以及异味的产生，由新风系统送入的新鲜空气最高预热温度约为50ºC。由此可知，室内空气的最大可用温差为30ºC，且最大可用热能亦取决于此。则单位居住面积最大热负荷为：

PHZ＝1m3/h∙m2·0.33Wh/K∙m3·30K＝10W/m2，其中0.33Wh/K∙m3为使每立方米的空气产生一开尔文（或者一摄氏度）的温度变化所需要的热能。

空气的物理特性决定其并不具备向建筑物内输送更多的热能的能力，因此在被动式建筑中不允许比此有更高的热能损失。理解被动式建筑的关键正是了解采暖负荷须≤10W/m2的限值。以中欧的气候条件为基础，根据这个最高采暖负荷可以推出年采暖热能耗为15kWh/m2·a。

被动式建筑外壳中超常规厚的保温层并不是无端的，而是现今社会越来越高密度的居住方式的必然结果，也是新风系统成为采暖分配和散热方式的必要前提。这种供暖系统的简化大大优化了被动式建筑采暖方案的经济性。该系统通过一个热监测表，将送风预热至最高约50ºC。原则上除送风可预热性必须得满足外，附加获热可以由其他补充系统提供。例如采用较小尺寸的风机转轮，未必一定要安装于窗下；或者使用间距较大的地暖。

2.3 隔热质量

一个被动式建筑应满足以下因素：

 • 外表传热系数（U值）极低

 • 杜绝所有热桥

 • 性能优异的建筑外壳以减少不必要的热损失

 • 低热损的透明建筑构件（如三层隔热玻璃）同时利用好日照热源

 • 拥有高效热回收能力的居住空间新风系统（舒适的新风系统）。可以将回风中的热能利用新鲜空气的预热

2.4 被动式建筑的着眼点

被动式建筑的着眼点是什么？

 • 舒适性的获得：

　—由新风系统提供持续的新鲜空气；

　—建筑构件内外表面之间极小的温差带来的舒适室内气候；

　—通过高效的保温玻璃减少窗户周围的空气温度骤降。

 • 可持续发展，并高效节能的建筑方式，进而大大减少对不稳定的能源价格的依赖；

 • 通过高效节能家电、照明系统及高能效建筑设备减少电耗；

 • 对气候环境保护作出相应的贡献；

被动式建筑用户最为认可的是用持续新风设备实现的舒适室内环境。如图二所示，与传统建筑相比较而言，被动式建筑中接触外部环境建筑构件的内表面温度与室内建筑构件的温度基本不存在温差。故提高室内温度以改善舒适性成为可能。相比之下其他建筑则需要在窗户周围进行供暖，而在被动式建筑中完全没有必要。

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