建筑节能另辟蹊径 被动房登上舞台

提要:“被动房”是建筑节能理念和各种技术产品的集大成者,通过充分利用太阳能、地热能等可再生能源使采暖消耗的一次能源不超过15千瓦/平米的房屋。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。

  “被动房”是建筑节能理念和各种技术产品的集大成者,通过充分利用太阳能、地热能等可再生能源使采暖消耗的一次能源不超过15千瓦/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可再生能源得以实现。

  被动式建筑的概念产生于20年前,目标是通过严格的结构设计,极大降低建筑物的能耗(包括供暖和水电等)。其基本设计是:不用空调、暖气或其他机械动力通风系统,而是完全采用自然方式,让建筑本身通过辐射、传导和自然对流吸收太阳的能量(或反之),故称“被动式建筑”。第一幢被动式建筑出现在1990年的德国,至今德国已经有6000多间按被动式设计建好的房屋。奥地利、瑞士也有不少此类建筑。

  建筑设计自工业化时代开始就经历了革命性的变化,人们一度像造巴比伦塔一样狂妄而乐观地制造了无数摩天大楼、各式各样玻璃和钢筋黏合在一起的地标建筑。等到21世纪开端,人类发现自己的欲望制造了能源和原材料的枯竭时,才开始意识到所谓现代化中那种积极进取的盲目乐观态度,其实是对自然的贪婪索取,而“9·11”的烈火和浓烟使人们意识到:玻璃和钢铁造就的现代化城市,表面上似乎坚不可摧,充满理性,实际上是那样的脆弱和混乱,不堪一击。

  过去,北京、上海曾用节能手段改造了十余幢建筑,但它们有的成本太高,无法通过节能回报收回投资;有的技术过于复杂,需要多个专业的专家设计和监工,这些因素阻碍了样本的推广。建筑应该也像树上的叶子那样,自然平易地“来临”,于是就产生了“被动式建筑”(Passivhaus)的概念。

  汉堡之家

  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。

  汉堡是全球12个应邀在上海世博会上建造永久性示范房屋的城市之一。“汉堡之家”将是中国土地上第一栋“被动房屋”。尽管目前中国尚没有一家企业能够生产“被动房屋”的建筑材料,但应该放眼未来。

  Energon办公大楼

  世界上最大的被动办公楼energon于2002年建于德国的乌尔姆,外形为曲面三角形的五层建筑。建筑供暖能耗为15kWh/m2a。Energon被动办公楼无论从建筑费用还是运行费用上,都明显低于普通办公大楼,可见,并非节能的被动房屋就意味着高费用。最初的设计是,该楼每年每平方米耗能是120千瓦,实际上的节能效果甚至好于人们预测,仅为70千瓦。在德国,普通办公大楼建筑费用为1200欧元/平方米,运行费用为每月2.5~3欧元/平方米。Energon被动办公楼的建筑费用只比普通大楼高200欧元/平方米,运行费用则是惊人的低:每月0.75欧元/平方米。

  德国在建筑节能和建筑节能改造方面具有先进方案和理念,我们应根据中国实际情况,借鉴他们的先进经验 ,推进我国的建筑节能及既有建筑节能改造工作。

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