住宅未来的发展方向--被动房
设计方
被动房
2014.9
KAN
KAN Architekten
KAN
目录|概念要求设计手法案例分析
KAN Architekten
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Ⅱ. 设计手法
Ⅲ. 案例分析
中德生态园项目|德国KAN 建筑设计事务所
KAN Architekten
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背景、概念
背景：
建筑的节能体现在两个方面，满足舒适度要求的情况下一降低围护结构同外界的热交换，二尽可能的利用现有的绿色能源。
概念：
被动房在中国也有被翻译为“无源房”，即在非极端寒冷的天气，不用“有源的供暖和空调系统仍可拥有舒适的室内小气候。在建筑通过围护结构的热损失和通风热损失最小化的情况下，采用高效热回收通风设施不仅给建筑提供足够的新鲜空气，还可以通过对新鲜空气后加热或后制冷来满足制冷或采暖的需求。”（《无源房屋》，中国建筑工业出版社，2010）。在极端寒冷的天气下，使用很少的辅助能源，通常消耗极少可再生能源满足室内舒适性要求。
“被动房”是各种保温及节能技术产品的集大成者，通过充分利用可再生能源等使采暖消耗的一次能源不超过15千瓦·小时/平米的房屋。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尽可能的利用现有的可再生能源得以实现。
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Ⅰ. 概念要求
Ⅲ. 案例分析
中德生态园项目|德国KAN 建筑设计事务所
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被动房技术措施
出色的外围护结构
一个密闭性和保温性优良的外围护结构是被动房的基本要求
ERV 太阳能发电板阳光墙
能量回收通风系统
利用可再生能源
一套完整的能量回收通风系统是整个被动房技术的核心
阳台对地热、太阳能等可再生能窗帘
源的利用，是被动房实现“被动”的关键
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出色的外围护结构
低能耗建筑和被动房最显著的优点是高效的保温隔热性能。寒冷或严寒地区冬季采暖煤耗量高、夏季空调电耗高大部分是由于围护结构与外界环境的热交换造成的。因此被动式-低能耗建筑的节能重点是提高建筑围护结构的热工性能，降低传热系数，减少热损失。此外高效的保温措施还将提高建筑物的气密性，降低能量损失，隔绝室外噪音，提高居住舒适度。
(1)、建筑外墙保温
外墙保温材料的种类很多，较适合的有膨胀聚苯板、矿棉、玻璃棉、泡沫玻璃、纤维素和木质保温隔热材料、真空保温材料等。其中膨胀聚苯板（EPS）占据德国82%以上的市场。
目前德国规定，无论什么类型的保温材料，安装厚度都不低于10cm。德国对在此方面做过研究，认为保温厚度达到20cm 的经济性能比最佳，因此在德国新建低能耗住宅外墙保温层的厚度都在19～20cm，而被动房屋中，如果采用EPS 板，外墙保温层厚度一般为24～30cm。目前德国还研发真空保温、纳米级水凝胶保温等一些新
型保温材料。
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出色的外围护结构
② 屋顶和地面保温
被动房对屋顶、地面及地下室的顶板的保温要求很高。屋
顶保温要求保温材料的厚度为24～30cm。保温层上面需要加设防潮层。屋面保温隔热材料一般多分为两类：一是板材型，如XPS 板，EPS板，硬泡聚氨酯板(PU)， 岩棉板；二是现场浇注型材料，如现场喷涂硬泡聚氨酯整体防水屋面。地面保温的厚度最小也有25 cm。③ 热桥的处理
要使建筑保温隔热系统发挥良好的作用，除了保温材料和厚度的选择外，加强关键节点的设计与施工，避免热桥非常重要。避免热桥不仅对降低热热损失非常重要，而且也能防止潮湿隐患和由此引发的霉菌问题。如阳台采用预安装结构，可将热桥最小化。实现无热桥要求建筑物必须无疏漏地包裹在保温层理，避免穿透保温隔热平面的构件，避免结构件外突的建筑部件。阳台最好能处理成自承重移前的构件等。④ 气密性
关键部位如窗洞口、空调支架与栏板、穿墙预埋件、屋顶连接处、建筑物阴阳角包角等应采用相应的密封材料和配件隔绝传热，确保保温系统的完整性。
|(2) 节能窗户
窗户是建筑保温、隔热、隔音的薄弱环节。通过窗户的热损失占到建筑围护结构热损失的比重最大，约为33～40%。因此窗户是节能的重点。
1995年德国颁布保温法规后，窗户玻璃的传热系数U 值需
达到1.6～2.1 W/(m2·k)，市场上主要采用的是中空玻璃。德国2009年《建筑节能条例》规定，窗户的U 值不能超过1.30W/
(m2·k)，这就要求玻璃的U 值大约为1.1 W/(m2·k) （表2），基本上只有low-E 玻璃填充稀有气体才能满足该要求。在双层玻璃之间填充惰性气体氩气或氪气可以改善窗户的U 值和g 值。U值大于1.3 W/(m2·k)
的玻璃目前在德国市场很难见到。
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通风技术和设备
通风技术和设备
被动房的气密性非常高，为了避免开窗通风造成的热损
失，降低能源消耗，同时满足空气交换卫生方面的要求，被动房通常采用带热回收的排气和通风系统。机械通风系统可以确保室内水蒸汽排出室外，保持室内湿度适中，避免水蒸汽破坏建筑构件，产生结露；其次通风可以排出有害物质和异味，保证室内空气质量。新风系统包括带热回收的分散式通风系统和带热回收的集中式通风系统。
热回收装置包括叉流板式热交换器、逆流式热交换器、转轮式热交换器，其热交换效率都在75%
以上。
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采暖技术和设备
(1) 被动式采暖技术
被动式采暖技术就是通过建筑朝向、周围环境布置、建筑
材料选择和建筑平、立面构造等多方面的设计，使建筑物在冬季能最大限度地利用太阳能采暖而夏季又不至于过热。主要方式是是加大房间向阳立面的窗，如做成落地式大玻璃窗或增设高侧窗，让阳光直接进到室内加热房间。采用这种被动式太阳能技术的前提是窗户密封性较高，并配有保温窗帘或保温窗扇板防止夜间从窗户向外的热损失。(2) 主动式采暖技术和设备
①与带热回收新风系统结合的采暖
当被动房采暖热负荷低于10W/m2，可以采用带热回收的
通风系统进行采暖。从厨卫区域（浴室、厕所、厨房）中抽出的废气要先流经热交换器，在这里，废气近90%的热量会被吸收掉并传导给新风，然后废气被排除。新风通过进风口进入室内，经过过滤器，然后到达热交换器进行预热送入到房间。在有些情况下，新风在到达热交换器前还要经过一段长距
离的“地热交换器”，即安装在底下1.5～2m 左右的管网，新风便可以吸收地下存储的热量。通过地热交换器预热后，外面空气温度可由-15℃升至0～5℃，这样不仅可以防止热交换器进气风扇的截流阀或开关控制结霜，也可大大提高冬天通风排气设备的效率。在有些工程中通风系统还装有电除霜保护加热系统和后加热器（post heater）以保证热交换的稳定性，避免
|热交换器结冰。德国环保局在德绍的办公楼使用的地热交换器目前是世界上最大的，地热交换器埋于地下深至3米，管道长度（从进气口到通风系统）长达6公里。
在最冷的天气，被动房每平米的最大采暖需求达到10W，可以利用需要高效的采暖设施进行辅助加热，如冷凝式锅炉、木屑燃烧锅炉、带热泵和储热罐的通风供暖和热水成套设备。②利用可再生能源的采暖系统
可再生能源采暖系统包括太阳能采暖系统和浅层地能热泵采暖系统。欧洲很多采用地源热泵技术辅助太阳能系统为低能耗建筑供热或被动房辅助供热。地源热泵的末端采暖系统通常
是辐射式采暖系统如地板辐射采暖系统或楼板埋管系统。
遮阳技术
遮阳技术
欧洲被动式-低能耗建筑通过合理选择建筑朝向，处理好建筑立面，进行被动式的遮阳或自遮阳。如通过建筑构件本身，特别是窗户部分的缩紧形成阴影区，形成自遮阳；或是利用建筑互相造影形成建筑互遮阳。
建筑外遮阳可以是固定的建筑遮阳结构，如遮阳板、屋檐等；也可以是活动式的，如百叶、活动挡板等。除了外遮阳，还有导光遮阳系统和可切换式玻璃同样能优化利用日光和降低
制冷负荷。
Ⅰ. 概念要求Ⅱ. 设计手法
一、汉堡之家
案例名称：新可持续性建筑项目。
案例主题：汉堡之家―――寄予美好愿望的
建筑。
地理位置：位于世博浦西园区城市最佳
实践区北部E 片区。
建筑面积：3150 平方米。
案例原型：位于汉堡“港口新城”沙门
码头60号的H2O 大楼。
案例关键词：一幢获得德国权威机构认
证的“被动房”新建筑项目，基本无需
主动供应能量的生态建筑。
技术亮点：高隔热隔音，对建筑设计、
建筑物围护结构以及所采用的节能技术
采取了优化措施。
二、日本乡间别墅
日本出现了第一栋通过正式认证的被动房。
它位于东京的西南方向、距其50英里的镰仓
市的乡间。这栋叫做“阶梯房”的乡间别墅，
不仅节省能耗，并且，它的“阶梯”造型，
打破了被动房的呆板形象，而且，还有助于
建立起友好亲密的邻里关系。
这所被动房和日本传统的建筑相去甚远。通
常传统日本建筑会使用较薄的墙面以及单一
块面的窗户。而在这所房子里，使用的则是
较厚的墙面以及三层式玻璃。三层玻璃是被
动房最常用的一种形式，它起着“保暖外壳”
的作用。作为建筑外壳的墙面和玻璃，是建
造一个被动房非常重要的因素，如果外壳的
质量不过关，就无法保持室内的气温。这样
的外壳可以保证有最少的接缝，因此不容易
发生空气泄漏和热量的流失。
整栋房屋采暖通风的核心是HRV，即废
热回收系统。通过这个系统可以源源不断地
供应过滤后的新鲜空气，以及为室内地板下
的加热系统提供能源，此外还设计了一个火
炉可供生火。考虑到日本的气候环境，这种
被动房将节省大量的能源消耗。
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