7对德国被动式居住建筑节能技术的考察

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长春工程学院学报（自然科学版）２０１３年第１４卷第３期

Ｊ．ＣｈａｎｇｃｈｕｎＩｎｓｔ．Ｔｅｃｈ．（Ｎａｔ．Ｓｃｉ．Ｅｄｉ．），２０１３，ｖ０１．１４，Ｎｏ．３

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ＣＮ２２—１３２３／Ｎ

对德国被动式居住建筑节能技术的考察

王丽颖，丘雨佳

（长春工程学院建筑与设计学院，长春１３００２１）

摘

要：通过对德国被动式住宅建筑的考察，总结了被动式居住建筑节能技术的特点，阐述了我国居住建筑

节能的研究现状，提出了被动式节能技术对我国严寒地区居住建筑在节能方面的启示。关键词：被动式建筑；节能技术；考察中图分类号：ＴＵ２０１．５

文献标志码：Ａ

文章编号：１００９—８９８４（２０１３）０３—００３８－０３

应德国沃尔夫冈．弗雷建筑事务所的邀请，参加了由吉林省土木建筑学会、建筑节能学会组织的“德国建筑节能技术考察团”，在德国弗莱堡等城市进行了为期一周的考察学习，收获颇丰。这次培训考察的内容主要是被动式建筑技术、既有建筑节能改造、可再生能源的应用等城市发展中的重要课题。通过听取专家介绍、实地考察观摩、讨论交流等形式，对被动式建筑的特点、墙体保温技术、建筑材料和产品特性、可再生能源在建筑中的应用以及废水处理等理念和技术有了深刻理解，德国在节能方面的很多

即每年每平方米的原油消耗量不超过１．５１．２被动式建筑发展现状

Ｌ。

“被动式建筑”，对大多数中国人来说，还是个比较陌生的词语。其实，被动式这一技术早在２０世纪七八十年代，就开始在国外发展了。德国在“被动式建筑”方面，处于世界领先的地位。“被动式建筑”，在发明建造的当初，并没引起世界一些国家的注意。１９９９年我们曾经参观过德国被动式建筑的试点工程，但由于我国所处的建筑节能阶段，根本没有意识到这种建筑所采用的技术对我国建筑节能有哪些借鉴作用。随着２００５年世界能源价格再一次大幅度地上涨，“被动式建筑”的独特性能，才又一次引起了世界各国的高度关注。１９９１年，德国物理学家沃尔

做法都有值得我们学习和借鉴。

１

德国被动式建筑节能技术

１．１被动式建筑的概念

所谓被动式住宅是指通过使用保温性能较高的材料和传热系数较低的门窗，采用优化的建筑构造做法达到高效的保温隔热性能，并利用清洁能源和家电设备的散热为室内提供热源，减少或不使用主动供应的能源，使建筑达到舒适温度的要求称为被动式建筑。被动式节能建筑是在低能耗建筑的基础上发展起来的，是一个全新的节能概念。这种节能建筑在室外温度为－－２０℃的情况下，室内可以不必采用任何取暖方式就保持正常生活所需的温度，意味着房屋基本不需要主动供应能量，在德国每年单位面积供热能耗仅为１５ｋＷ・ｈ电，远远低于目前德国的标准

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夫冈费伊斯特（ＷｏｌｆｇａｎｇＦｅｉｓｔ）建造了第一座“被动式住宅”。但是由于方方面面的原因，“被动式建筑”技术的传播受到了阻碍。在过去的几十年发展

历程中，被动式房屋作为一种低能耗和极高舒适度的建筑形式，已经获得世界各地政府、投资商和用户

的青睐而得到迅速的推广和应用。目前，全世界已拥有超过３００００套被动式房屋，仅在德国，已建好的被动式房屋就超过１６０００套。

我国建筑节能工作起步较晚，但后期发展速度较快，根据我国建筑节能发展的基本目标，已经到了新建居住建筑节能７５％阶段，居住建筑节能７５％是我国住宅节能基本目标中的第四步，即在２００５年当地通用设计标准能耗水平基础上（总节能率６５％）再节能３０％，达到节能７５％的目标。实现该目标的关键技术是：想办法提高供热系统的热效率，减少热

ｋＷ・ｈ电。而这种效果，只需通过材料、设计、施工

等手段就可实现，它的采暖能耗每年不超过１５ｋＷ・ｈ，

收穑日期：２０１３—０６一ｚ４

作者简介：王丽颖（１９６２－－），女（汉），吉林通榆，教授

主要研究建筑设计和建筑节能。

量供应过程中的热量损失，利用自然能源，减少其他能源的使用。它的核心内容与德国被动式建筑技术

万方数据

王丽颖，等：对德国被动式居住建筑节能技术的考察

有很多相同之处。日前，中德技术合作、我国首个被动住宅节能项目——秦皇岛“在水一方”被动式低能

耗住宅正式通过国家建设部和德国专家的验收。被动式房屋的推广将大大缓解我国城市化进程中的能源和温室气体减排压力，同时在解决北方地区集中供暖、推动产业转型升级方面也将大有作为。

２德国被动式建筑的主要技术特点

被动式建筑的主要技术主要表现在以下两大方面。一方面凭借高保温隔热与高密闭性的建筑围护结构，来抵御冬天室外低温与夏天太阳辐射、室外高温给室内热环境造成的影响；一方面是冬天充分利用太阳能采暖，夏天充分利用通风给蓄热墙体降温。２．１围护结构

（１）墙体：建筑的墙体具有非常好的热工性能，我国严寒地区外墙的传热系数通常控制在０．３Ｗ／ｍ２・Ｋ左右。而德国被动式建筑外墙传热系数通常不超过０．１５Ｗ／ｍ２・Ｋ。凡是有产生热桥可能性的部位都进行了特殊的处理，例如：建筑的外部窗台、窗口周边、连接构件等部位，外保温采用了１５０～

２００

ｍｍ厚度的保温材料与高密闭性围护结构，主

要是用来防寒与夏天太阳辐射及室外高温对室内温

度的影响。在德国保温材料种类很多，经考察发现，

密度较高的聚苯乙烯板、岩棉作为外墙保温材料所占比例较大，用废报纸削加添加剂制成的保温材料，用喷枪喷射到墙骨架里作为外墙保温材料的被动式建筑也占有一定比例，这种材料即环保又能满足使用要求，效果很好。室内墙体一般采用高蓄热建筑材料，这也是建筑隔热设计比较关键的技术，内部的高蓄热墙体，一方面可以在冬天吸收、储存透过窗户辐射进室内的太阳能及室内各种设备产生的热量，再通过释放给室内供热。一方面在夏天夜晚低温时，通过通风散热，储存冷负荷，到了白天，可吸收室内人体散热和室外传热，使建筑室内夜暖昼凉、冬暖夏凉。如果建筑室内墙体缺少高蓄热建筑材料设计，即使采光很好，冬季也只能是白天室内温暖，夜晚的室内温度得不到保障。

（２）窗户：注重外窗的造型和构造细部设计。窗户是建筑外围护结构中散热最大的部位，室内热量

有５０％～６０％是通过窗的渗漏损失掉的，因此在被

动式住房中对于门窗设计作为第一设计元素。整个窗口包括玻璃和框架，其热传递系数小于

０．８０

Ｗ／ｍ２‘Ｋ，窗户本身非常气密，与墙体保温层

连接并采取措施防止热桥的产生。同时为了在冬季尽可能多地获取太阳辐射热，玻璃的太阳能透过率

万方数据

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大于５０％。在德国所有居住建筑都设有预制的窗台板和防寒、遮阳窗帘，窗台板即可起到防止窗台顶部漏水的保护作用，又通过特殊的构造处理起到了防止窗框底部热量渗透的保温作用。２．２建筑朝向

从外表上，很难看出被动式节能住宅与其他普通房屋的区别，比较明显的特征是：为了减少能源损失，被动式节能的房子的体型系数非常小，房屋一定

是南北朝向，这关系到能否更好地利用太阳能；被动

式节能的房子在东西向几乎不开窗，如果在南向大面积开窗，一定有相应的自然或人工遮阳设施。２．３通风系统

每栋被动式建筑都安装废热回收交换器的控制性通风设备。热回收通风装置可以确保废气携带的热量不会浪费，而进入室内的新鲜空气跟排出的废气也不会混合在一起，这一点与我国现在使用的空调系统的室内空气循环是有本质差别的。在气温较高的夏天，热交换器还可以反向工作，使进入的空气携带的热量转移到排风管内，在进入房间前被预冷。这套系统还可以配备自动控制分路器，以便于新鲜

空气进入热交换旁通管，用于白天暖和而夜晚寒冷

季节的晚上。被动式住宅的热回收通风系统，必须有至少７５％的热回收效率，而这种系统每交换

１

ｍ３的空气量，其用电量不超过０．４５Ｗ。

２．４低水耗的设计

为了减少水消耗，被动式建筑对中水、雨水进行回收，经过处理用于冲刷厕所、花园和冲洗其他。处理过的水通过屋顶太阳能加热器加热，如果所需水温不够，适当用一些天然气进行加热，在这个消耗量上，传统房子一年需要天然气１５００～２５００

Ｌ，而被

动式节能住宅只需１５０～２５０

Ｌ。

４被动式建筑对我国严寒地区建筑节能的

启示

近年来，我国的建筑节能工作发展得非常迅速，已经到了建筑节能的第四阶段，即节能７５％阶段，建筑节能的理念和技术得到了普遍认同，但在实践操作层面仍存在着较多的问题，尤其缺乏政府的支持和有效的技术推广平台。通过对德国居住被动式建筑节能技术的考察和学习之后，我们认为在建筑节能方面德国确确实实走在了世界前列，不论是制度建设、法规建设还是先进的技术手段和大众广泛的节能意识等方面都值得我们学习和借鉴。

４．１

政府支持和百姓参与相结合方面的启示德国的节能建筑在很大程度上得益于政府的支

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长春工程学院学报（自然科学版）

２０１３，１４（３）

持和市场引导相结合的原则。不仅有税收补贴甚至还有部分资金支持。目前，我国建筑节能推动的关键不是成本的问题，而是在收费系统和政府机制方面没有达到统一。例如：在采暖收费方面，老百姓得不到节能带来的好处，无论使用多少热量，都是按建筑面积收费，因此，节能意识不强。在德国太阳能发电不仅可以并人国家电网，并且国家是以高于３倍的价格回收民众的太阳能发电，这对开发商和业主推广和应用节能技术有相当大的促进作用。此外，德国的能源价格比较高也在一定程度上促进了社会的节能意识。

４．２被动式建筑技术方面的启示

德国被动式建筑技术标准在技术上有一定的前瞻性，其在严寒和寒冷地区应用的节能潜力最大。但是如果盲目引进和学习德国被动式建筑技术会造成不必要的浪费，“被动式住宅”的建造，适合住宅体量比较紧凑的、面积不大的情况，不太适合大体量的住宅。被动式住宅只能因为紧凑的房屋形状易于密封，而庞大的房屋难以绝热和采暖。在实际应用中，对于北方严寒地区来说，“被动式住宅”的内部，实际上，往往还得需要安装一个小的备用热源。由于是被动式的住宅，其自动调节的速度是有限的，当被动式房屋中人数过多时，ＥＲＶ系统不一定能够满足屋内空气交换的需求，此时还是需要一些主动设备进行环境调整。

４．３示范工程的引领作用方面的启示

用什么样的设计方案、使用什么样的建筑材料、采用什么样的结构形式，由谁来施工建设以达到最佳的建筑效果和建筑质量来满足业主的需要，这是建设单位和施工单位普遍关心的问题。在德国，采用样板房做示范这是解决问题最有效的方法之一，

在我国只是装修时做样板房。在德国承建体量大的工程，一般要建样板房，该样板房每个部位所使用的材料和内部结构与主体工程必须一致。建筑展示的主要作用：一是供业主、施工人员和各国考察团和国内居民观摩；二是可以作为主体工程竣工验收的标准，加强工程质量监督。

５

结语

被动式住宅既需要考虑技术支持和能耗标准，

也要兼顾生态、功能和美学的观点。它受到建筑的地理位置和周围环境条件及资金的制约。我们希望能在建造出舒适美观建筑的同时，达到资源节约的效果。综上所述，这次德国之行，对于我们进一步开展建筑节能工作大有益处。但是，我国与德国的社会制度、政治体制不同，所处的发展阶段不同，面临的发展目标和需要重点解决的问题也不同。我们必须结合我国的现状及工程的实际情况，选择性地借鉴和吸取德国在被动式建筑技术方面的经验与教训，本着因地制宜、就地取材原则，努力实现我国严寒地区建筑节能的目标。

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万方数据

对德国被动式居住建筑节能技术的考察

作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：

王丽颖， 丘雨佳

长春工程学院建筑与设计学院,长春,130021

长春工程学院学报（自然科学版）

Journal of Changchun Institute of Technology(Natural Science Edition)2013,14(3)

参考文献(4条)

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引用本文格式：王丽颖.丘雨佳 对德国被动式居住建筑节能技术的考察[期刊论文]-长春工程学院学报（自然科学版） 2013(3)