被动房之家
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张小玲：中国发展被动式房屋的建议与思考

2016-10-18 16:08来源：建设科技杂志作者：张小玲


被动式房屋是20世纪80年代初，瑞典隆德大学Bo Adamson教授和德国达姆施塔特房屋与环境研究所Wolfgang Feist博士提出的一种新理念：要在不设传统采暖设施而仅依靠太阳辐射、人体放热、室内灯光、电器散热等自然得热方式的条件下，建造冬季室内温度能达到20℃以上，具有必要舒适度的房屋，他们将这种房屋称为被动式房屋。


被动式房屋就是利用我们现有的资源和条件，在满足室内环境的要求下能够建造的最节能房子。它同我国现存三类房屋划出了严格的界限。第一类是使用能耗最低的中国南方不采暖、不制冷的居住建筑。它是以牺牲居住者舒适度为代价的低能耗房屋，其室内环境不能达到人们的舒适度要求；第二类是恒温、恒湿、恒氧的不能开窗通风的豪宅，它是以高能耗维持的不必要的“高舒适度”房屋，浪费了太多的能源；第三类是我国传统的民居，尤其以陕西窑洞为代表。这类建筑虽具备冬暖夏凉的特征，但其舒适度达不到要求。

被动式房屋的评价体系包含用一次能源表示的“实际能耗”和“室内舒适度”两套指标。它的出现迫使建筑节能的从业者从“正确地做事”到“做正确的事”。被动式房屋使人们在追名逐利今天，让我们去追求至瑧至简，追求建筑的本真。


哈尔滨辰能·溪树庭院被动房项目


被动式房屋由于其舒适、节能效果显著而被市场所接受。北京、河北、山东、辽宁、江苏、湖南、内蒙古、青海、黑龙江、福建等地已建100多万m2，涉及居住、办公、旅馆、纪念馆、工厂、学校、幼儿园、工厂等等。在建设过程中，仍存在着影响被动房正常发展问题。


盲目照搬照抄德国标准


最近听到两种议论，有人提出做被动房就要严格遵守德国标准，否则就不正宗；有人说被动房是德国人建在北方地区的房屋，我们不是德国的那种气候，不应该做被动房。据说，最近在一次非常重要的学术会议上，有美国人提出一篇论文获得大奖，就是论证被动房不适合在南方建设。


中国在从不节能建筑到“50%”、“65%”、“75%”节能标准转变的过程中出现过一些让人困惑的事，那些令人困惑的因“正确地做事”而做过的“错误的事”的现象，在被动房建设中就不应该再出现。譬如，有些节能75%的建筑居然比节能50%的建筑能耗还要高；人们冬季开窗通风；室内结露发霉；使用不必要技术或技术产品应用过度等。


同马克思主义源于德国一样，被动房也源于国外。它只是一种理念而已，我们没有必要机械地照搬照抄指标概念，况且它还在不断地发展和完善过程中，我们需要向我们的革命前辈学习，把源于国外的理论同中国的具体情况相结合。我们需要做的就是利用最少的技术手段、最小的代价，做出当地最舒适、最节能的房子。比如说，德国被动房研究所规定：外围护结构的传热系数一定要小于0.15W/(m2·K)，采暖热需求小于15kWh/(m²·a)。它很适合德国的气候环境。我们在中国做被动式房屋时，要具体情况具体分析。

住房和城乡建设部科技与产业化发展中心与德国能源署合作为成都的一个办公建筑提供技术咨询。我中心的牛犇博士根据中国的暖通空调规范进行了测算，其结果如表1。


表1 牛犇博士根据中国的暖通空调规范对一成都办公建筑的计算结果


从表1可以看出当墙体的传热系数从0.2W/(m2.k)降到0.15W/(m2.k)时对建筑的热负荷、冷负荷、热需求和冷需求并无太大影响。这一计算结论与国内另外两家研究机构得出的结论一致。同时冷负荷无法达到德国人追求的小于10w/m2。我们建议这个项目的墙体传热系数控制在0.2～0.25 W/(m2.k)之间。

我国对产品材料的一些基本规定同德国不同。在对待这方面的性能数据时，同样不能照搬照抄。被动房建设中对我们影响最大的莫过于门窗的性能参数。联合国开发署UNDP“中国终端能效项目”中由中国建筑材料工业协会承担的课题对比研究了中国、欧洲和美国的门窗的传热系数，表2和表3是他们的研究成果。

表2 中国、欧洲和美国的测试条件

由表2可知，美国ASHRAE标准将U值的测试条件分为冬、夏两季，而中国及欧洲的标准中则只有冬季条件（阳光强度=0），因此在实际使用中美国的U值更接近真实情况。如果类比的话，中国及欧洲的K值仅相当于美国的U冬。


表3 几种结构玻璃的不同传热系数值


由表3中数据可知，对同一种玻璃而言，欧洲的k值＜中国的K值＜美国的U值。因此比较某一玻璃的K或U值时，必须指明所给的是何种体系下的传热系数，否则其数值是没有可比性的。由于不同测试条件下的结果是非线性的，因此不同传热系数之间，即U与K及中国的K与欧洲的k之间不存在换算关系。通常若U值满足设计要求，则K及k必然满足要求。


我国一些门窗生产企业拿到了PHI的认证证书。需要特别注意的是PHI证书上的值是计算值而不是测试值。并且这一值是在假设玻璃有0.7W/(m2.k)的传热系数的条件下用软件计算出来的。


当在我国境内建设被动房时，不能直接采用PHI证书上的值，而是要采用按中国标准规定检测方法的检测值。表4给出了中国门窗测试条件与德国门窗测试条件。


表4 中国门窗测试条件与德国门窗测试条件


过度采用产品与技术


被动式房屋是以室内环境和能耗双控指标下的能耗的最终结果作为评判性指标，而不是以用了多少种、多么高端的技术和产品为荣耀。恰恰相反，达到同样结果的前提下，所用的技术越少越好，越适用越好，投入的资金越少越好。这与目前的一些涉及到节能指标的评价体系恰恰相反，譬如LEED认证。这些评价体系往往以用了什么技术，用了多少为评价依据。用的越多，获得的分数越高。而被动式房屋是一个把能耗降到极致的建筑，是传统节能建筑能耗1/4～1/10。原本可以少用或不用采暖和制冷设施。


建设被动房项目时，如果还按多用技术、多用可再生能源的思路发展，会把项目带入歧途。

如果一个项目一个简单的空气源热泵就可以解决采暖和制冷问题，为什么一定要逼着它用地源热泵，太阳能系统呢？为什么如果只用了空气源热泵的项目就被判定为可再生能源利用率不够，不够上档次？

有一个寒冷地区的项目，原本只需安装一个空气源热泵下就可以满足全年的冷热需求，但该项目为了满足某些标识认证的需要，同时配备了地道风、地源热泵、太阳能热水溴化锂机组，同时还安装了空气源热泵。该项目用在新风空调的投资超过1200元/m2，是普通项目的三倍以上。同时，过多产品的使用给房屋使用带来了负面影响。一是屋面太阳能热水系统占用了使用面积。该项目屋面设计是屋顶花园。由于屋顶太阳能热水系统占据了三分之二以上的屋顶面积，使原本可利用的300m2休闲使用空间，剩下不到100m2；二是室内机组运行发热给夏季带来了负面影响。楼内的机组设施有些部位烫手，增加了夏季的负荷；三是带来了维护成本的提升。设备用的越多，维护工作越繁重，成本也越高；四是运行成本的大幅度上升。空调系统的使用年限一般在15年左右，太阳能热水系统10-15年。将设备投资折合进使用费用中就能够判断出减少建筑用能所付出的代价。这种代价绝不同于我们将普通建筑的使用寿命从几十年延长到几百年的增量成本。前者是每隔10-15年就要投入一次，而后者仅是初始成本的一次性投入。


一些关键产品差强人意


1、门窗系统产品


我国门窗行业同德国相比仍有很大差距。差距体现在两个方面，一是提供性能稳定产品的厂商凤毛麟角；二是优质的被动房外门仍然缺失。

被动房主要用的外窗有两种，一种是木窗，另一种是塑料窗。我国能够生产稳定性能被动房所用木窗的厂商仅为3～4家。而号称能够生产被动房塑料窗的企业比比皆是。在被动房项目中出现工程质量问题往往是塑料窗。在德国，塑料窗的市场占有率在50%以上，其产品与木窗一样均是由同样加工水平的工厂生产出来的。而我国一些投资规模较小的加工厂，本不具备生产优质门窗的条件，从型材厂商购买型材就敢做被动房外窗的加工。市场上的被动房所用塑料窗产品参差不齐，有些工程出现了的质量问题，严重者造成房屋的气密性测试无法通过。图1中的三道密封条均在角部呈断裂状态。图2中的型材角部裂缝严重。这种状态的外窗即使通过修补通过了房屋的气密性测试，也会在使用过程中还会需要不断地维修。


我国目前应用塑料窗的工程，为了安装方便，普遍方式是先把把窗框装上，然后再安装玻璃。这种模式使窗的质量难以保证，玻璃损坏比较严重。图3中的玻璃就是在安装过程中损坏的，而这个工程中大约有10%的玻璃在则竣工时就已经损坏了。


而德国的塑料窗同木窗一样，玻璃安装必须在生产线上完成，现场整窗安装。图4是德国生产线上的工人正在师傅的指导下安装玻璃，这道工序上的工人必须有三年以上的学徒期。我国目前门窗产品与德国有很大差距，不仅表现在制造工艺上，更大的差距表现在生产线上的工人的差距。德国门窗厂有品质和手艺的传承，而我国上规模的门窗厂并没有很重视工艺与品质。表现在最终产品差别，就是德国每樘窗具有相同的品质，而我们中国的产品参差不齐，常常造成房屋气密性测试很难通过。


近两年，以森鹰、米兰之窗、山东极景为代表的门窗厂有了长足的进步，其产品质量逐渐趋向国外先进产品。


2、门窗系统配套材料

目前，我国门窗系统所需要的密封材料、隔热垫板、密封条的产品质量较差。一些生产厂商仍然停留在走模仿、低价的老路。

以五金件为例，我国国内著名门窗厂均使用国外产品，并以用以德国五金产品为荣。是因为我国企业做不出来吗？不是。而是低价竞争市场范围让生产优质五金没有出路。据说，有国外名牌企业委托中国国内工厂加工五金件，打上自己标签后再高价卖给中国企业。什么时候我国门窗企业以应用国内某厂商的产品为荣，国内市场就走向正轨了。

再以门窗所用防水透汽膜和防水隔汽膜为例。我国一些生产企业用无纺布或塑料仿制，对其力学性能、弹性要求和耐久性不做要求，更谈不上配套相应的密封胶并满足施工要求。


江苏盐城市日月星城幼儿园透视图


3、外墙外保温系统配套材料


我国企业可以生产品质较优的外墙保温系统所用的保温材料、网格布，聚合物砂浆。但是市场上的锚栓、滴水线条质量普遍较差。一些工地上的滴水线条、门窗连接线条用手一撕即破。市场很难找到与德国产品相媲美的产品。


4、防水卷材系统产品

同德国防水卷材系统相比，我国市场上还是防水卷材生产厂商将防水卷材卖到工程中的做法。而被动房要求厂商提供的是屋面卷材防水保温系统。这个系统包含防水隔汽层、保温材料、防水透汽层和施工辅材。其使用寿命将达50年以上。我国防水卷材企业还没有形式供应屋面卷材防水保温系统的做法。高质量的防水隔汽层并不多见。


粗放式施工


粗放施工是建造被动式房屋的大忌。我国建造被动房有一个重要的不利因素需要考虑，就是以农民工为主的施工工人承担着对被动房性能影响较大的安装工程，而这些工人又处于高流动状态。如果施工管理不到位，某些工程质量就难以保证。在工地检查过程中我们发现一些常见的施工质量问题，譬如：墙面水泥砂浆没有抹到地面、保温板铺装形成的缝隙较大、女儿墙与盖板没有钉牢固、外窗没有做好施工保护、外墙外保温系统中网格布外露等等。


图5中窗口下部的保温板裸露，根部形成孔洞。暴风雨时，很可能会发生出现雨水向墙体内部灌入现象。图6中的外窗密封条已经脱落。这种情况在没有做好外窗保护的施工工地是常见现象。


结语


综述，被动房的健康发展需要人们回归到追求事物的本真。作为工程技术人员，我们既不能妄自菲薄，机械地照搬照抄德国标准；也不能妄尊自大，忽视行业中存在的问题。我们需要知行合一，一步一步地克服困难，推动行业进步。
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