于 波 青島市建筑設(shè)計研究院集團(tuán)股份有限公司

1 前言

在社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中，人們的生活水平不斷提高，對于居住環(huán)境也提出了更高的要求，當(dāng)前節(jié)能建筑是我國建筑行業(yè)的主體，在建筑建設(shè)和發(fā)展階段要注重節(jié)能理念。被動房技術(shù)是一種新技術(shù)，在建筑環(huán)保節(jié)能方面發(fā)揮著重要的作用。在我國教育建筑節(jié)能中被動房技術(shù)發(fā)揮著重要的作用，本文分析了被動房技術(shù)在教育建筑節(jié)能應(yīng)用的可能性和意義，同時提出被動房技術(shù)應(yīng)用措施，促進(jìn)我國教育建筑可持續(xù)發(fā)展。

2 概述被動房技術(shù)

2.1 被動房技術(shù)的概念

最早是在瑞典出現(xiàn)被動房的概念，被動房不需要利用采暖設(shè)施和空調(diào)設(shè)施，可以保障室內(nèi)環(huán)境的舒適性。在德國首次出現(xiàn)被動房建筑，被動房技術(shù)因此快速發(fā)展，也逐漸變得成熟。被動房技術(shù)主要是利用建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)，減少室內(nèi)熱力損耗，利用生活的各種熱源和太陽能等資源，維持室內(nèi)環(huán)境溫度的舒適性，對比普通建筑，我國被動房建筑施工對于節(jié)能和熱損耗等方面提出嚴(yán)格的要求[1]。

2.2 被動房建筑設(shè)計技術(shù)措施

2.2.1 提高建筑維護(hù)體系保溫性能

被動房建筑可以提高人們居住的舒適性，同時可以平衡室內(nèi)能量，為了實現(xiàn)上述要求，需要減少室內(nèi)傳熱損失和通風(fēng)散熱損失，獲取更多的太陽能和內(nèi)部能量。被動房建筑室內(nèi)溫度在20℃以上，利用新風(fēng)系統(tǒng)的調(diào)溫作用，充分發(fā)揮出被動房理念的作用。為了充分發(fā)揮處被動房建筑的作用，不僅需要利用新風(fēng)系統(tǒng)，還要利用其他先進(jìn)技術(shù)。首先需要減少圍護(hù)結(jié)構(gòu)面積，利用緊湊型的建筑，其次需要嚴(yán)格把握室外氣候和環(huán)境等因素，實現(xiàn)建筑節(jié)能降耗的目標(biāo)。在利用被動房技術(shù)的過程中，需要合理選擇保溫材料，在布置保溫層的過程中，工作人員要利用覆蓋和搭接等方式，這樣有利于減少建筑損失的熱量，同時需要重視防火問題。為了優(yōu)化建筑保溫效果，設(shè)置的門窗結(jié)構(gòu)要具備保溫性能，無縫連接外墻保溫，充分利用太陽能資源，滿足建筑的電能和熱能的需求。

2.2.2 提高建筑氣密性

被動房建筑設(shè)計需要嚴(yán)格控制建筑能源的損失，對于建筑氣密性提出嚴(yán)格的要求，在被動房建筑設(shè)計階段，需要保障圍護(hù)結(jié)構(gòu)的氣密性，在實際施工中需要密封處理漏氣和漏風(fēng)部位，如果建筑管線和圍護(hù)結(jié)構(gòu)缺乏密封性，將會損失大量的熱量，增加室內(nèi)外溫差，因此工作人員需要加厚和加固處理這部分[2]。

2.2.3 機(jī)械送新風(fēng)和熱回收

在室內(nèi)氣體回收階段需要利用新風(fēng)系統(tǒng)，可以吸收室內(nèi)新鮮空氣，有效室內(nèi)熱量損失，經(jīng)過加熱處理清潔能源之后向室內(nèi)傳輸，優(yōu)化交換室內(nèi)氣體。當(dāng)前新風(fēng)系統(tǒng)主要是利用地下氣管道進(jìn)風(fēng)，利用土壤蓄熱方式調(diào)節(jié)新鮮空氣溫度，在冬季可以降低低溫的影響，而在夏季也可以降低高溫的影響。

2.2.4 合理利用清潔能源

被動房建筑主要是利用清潔性能源，需要高效利用可再生能源，主要是利用光伏發(fā)電技術(shù)和太陽能技術(shù)以及地源熱泵技術(shù)等，充分利用這些技術(shù)，可以可持續(xù)的供應(yīng)被動建筑的能源，高效利用能源[3]。

2.3 我國第一棟被動房

我國境內(nèi)第一棟獲得認(rèn)證的被動式房屋為上海世博會城市最佳實踐區(qū)德國案例-漢堡之家。漢堡之家的能耗是普通建筑的1/4。在建筑屋頂上安裝光能利用設(shè)備，為建筑提供90%的電能，同時利用電源熱泵裝置為建筑制冷和制暖等工作提供充足的能量。因為上海具有良好的光照條件，因此漢堡之家需要的外部能源比較少。漢堡之家的墻體用磚具有較好的保溫性能，窗戶利用3層特制的玻璃，選用的木制窗架利用隔熱材料，可以保障整體保溫性能和氣密性，降低了冬季采暖能耗和夏季制冷能耗。此外利用光陽和電器等熱源可以滿足室內(nèi)熱需求，通過安裝中央通風(fēng)設(shè)備，經(jīng)過加熱和冷卻等處理措施，可以為房間內(nèi)部提供除濕新風(fēng)。

因為上海地區(qū)具有冬冷夏熱的特征，設(shè)計人員在漢堡之家的北面安裝玻璃幕墻，在西面和南面利用特制窗戶，根據(jù)陽光照射情況能自動開關(guān)窗戶，可以達(dá)到顯著的隔熱作用。當(dāng)前發(fā)展節(jié)能環(huán)保的主要趨勢為被動房概念，但是我國還沒有普及利用被動房技術(shù)，主要原因集中在建設(shè)費用和材料性能以及施工技術(shù)等方面，因此在普通居住建筑和公共建筑中廣泛利用被動房技術(shù)還存在一定的難度，但是在教育建筑節(jié)能領(lǐng)域中國被動房技術(shù)具有較大的推廣潛力[4]。

3 教育建筑節(jié)能中利用被動房技術(shù)的可行性

3.1 教育建筑能耗較大

調(diào)查高校建筑的人均能耗，高校建筑能耗高于全國人均能耗，甚至一些高校超過了全國人均能耗的三倍，因此在教育建筑節(jié)能中發(fā)展低能耗建筑具有巨大的潛力，被動房技術(shù)在這一方面發(fā)揮著重要的作用。

3.2 現(xiàn)階段技術(shù)能力符合要求

例如針對建筑外墻結(jié)構(gòu)，外墻傳熱系數(shù)要求在0.8W/（m2·K）以下，而傳統(tǒng)的外窗型系數(shù)只是達(dá)到2.0W/（m2·K）以內(nèi)，不符合被動房的要求。在維護(hù)結(jié)構(gòu)氣密性和熱處理以及通風(fēng)換氣系統(tǒng)設(shè)計過程中遵守被動房工作標(biāo)準(zhǔn)，滿足低能耗建筑要求，為今后被動房建設(shè)奠定基礎(chǔ)[5]。

3.3 高度統(tǒng)一建設(shè)者和使用者

在當(dāng)前的市場環(huán)境中，平衡被動房建筑的收益和額外投資，才可以被市場接受，并且順利推廣被動房建筑。當(dāng)前節(jié)能建筑施工成本比較高，很多開發(fā)商不愿意使用，因為開發(fā)商缺乏動力，在實際施工中忽視了后期的節(jié)能效益。教育建筑的目的并不是盈利性，緊密聯(lián)系建設(shè)和使用，雖然增大了建設(shè)投資，但是在建成之后屬于低成本運(yùn)營，因此可以減少建設(shè)和使用的矛盾。

3.4 以往節(jié)能改造經(jīng)驗提供借鑒

近些年高校建筑節(jié)能改造為發(fā)展被動房建筑提供豐富的經(jīng)驗，例如同濟(jì)大學(xué)文遠(yuǎn)樓落實節(jié)能改造項目，在項目中利用地源熱泵技術(shù)和太陽能系統(tǒng)以及燃?xì)庋a(bǔ)能系統(tǒng)等，實現(xiàn)建筑運(yùn)營節(jié)能的65%以上。因此可以確定在被動房建筑中適合利用太陽能和地?zé)崮?，發(fā)揮著顯著的作用，為被動房技術(shù)推廣應(yīng)用奠定堅實的基礎(chǔ)[6]。

4 教育建筑中利用被動房技術(shù)的意義

4.1 開展無痕式環(huán)保教育

當(dāng)前整個社會都在推廣利用建筑節(jié)能環(huán)保理念，而高校也在不斷普及環(huán)保意識教育。高校教育利用傳統(tǒng)的說教式教育，無法保障教育效果。在學(xué)校建筑中普及利用被動房技術(shù)，可以讓學(xué)生切實看到環(huán)保建筑的優(yōu)勢，使其更加直觀的了解環(huán)保理念，對比傳統(tǒng)的教育方式，這種無痕式教育方式可以獲得更加顯著和持久的科普宣傳效果。

4.2 提高學(xué)校資金利用率

利用先進(jìn)的節(jié)能技術(shù)可以實現(xiàn)低成本運(yùn)營，很多高校建筑的節(jié)能方面比較顯著，例如某高校在浴室建筑中實施節(jié)能改造，利用可再生能源的新風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng)，可以有效節(jié)省運(yùn)營成本，這說明利用節(jié)能技術(shù)可以保障建筑的效益，廣泛采用被動房技術(shù)，可以為學(xué)校節(jié)省大量的建設(shè)資金，在學(xué)校其他設(shè)施建設(shè)或者教育工作中投入節(jié)省的資金，可以為學(xué)生提供更多的服務(wù)[7]。

4.3 促進(jìn)我國節(jié)能技術(shù)發(fā)展

在教育建筑中廣泛利用被動房技術(shù)，有利于積累被動房建筑的實踐經(jīng)驗，促進(jìn)研發(fā)新型材料和新型技術(shù)，為后續(xù)建筑領(lǐng)域利用被動房技術(shù)奠定基礎(chǔ)，進(jìn)一步推動我國建筑節(jié)能技術(shù)的發(fā)展，為節(jié)能領(lǐng)域的可持續(xù)發(fā)展提供基礎(chǔ)。

5 教育建筑節(jié)能中被動房技術(shù)的應(yīng)用

5.1 利用建筑外墻保溫隔熱措施

教育建筑節(jié)能腮紅需要結(jié)合被動房技術(shù)要求，提高建筑外墻保溫隔熱性能，同時需要在設(shè)計角度出發(fā)，結(jié)合建筑朝向安裝隔陽板，因此有效太陽能。落實保溫隔熱措施，可以設(shè)置外墻保溫板，可以選用EPS保溫面料。在寒冷地區(qū)為了優(yōu)化保溫效果，選用的保溫板厚度需要處于200mm～250mm范圍內(nèi)，為了控制保溫板的厚度，在實際施工中可以利用灰板，在灰板中融合紅外吸收劑，有效吸收和反射熱輻射，優(yōu)化保溫隔熱效果。布置EPS保溫板的過程中，需要加強(qiáng)控制施工工藝，施工人員需要結(jié)合施工工藝要求控制錨栓數(shù)量，避免發(fā)生裂縫等施工質(zhì)量問題。同時需要保障保保溫板防火性，滿足國家標(biāo)準(zhǔn)要求。

使用EPS板需要結(jié)合當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件，在房屋保溫系統(tǒng)中可以利用膠粉聚苯顆粒復(fù)合型外墻保溫材料，同時需要結(jié)合外墻保溫的要求，提高外墻保溫板聚苯板黏結(jié)強(qiáng)度，保障聚苯板受力的均勻性，發(fā)揮出抗風(fēng)壓能力。

5.2 優(yōu)化建筑門窗系統(tǒng)

在房屋窗戶系統(tǒng)中利用中空玻璃系統(tǒng)，因為建筑門窗系統(tǒng)具有嚴(yán)重的熱損失，在房屋門窗改造過程中要注重減少熱損失，因此選用的玻璃系統(tǒng)具備節(jié)能效果?？梢岳萌汕浑p中空結(jié)構(gòu)，利用兩片不同材質(zhì)的玻璃，因此形成中空，控制二者的距離在16mm以內(nèi)，同時在其中填充氮氣之后進(jìn)行密封。在玻璃和窗框中需要敷設(shè)密封膠條，提高建筑門窗系統(tǒng)的水密性和氣密性。

5.3 優(yōu)化建筑管道系統(tǒng)

傳統(tǒng)的房屋管道系統(tǒng)無法滿足人們的需求，在教育建筑節(jié)能建筑合計需要優(yōu)化處理和改造管道系統(tǒng)，為了高效利用新風(fēng)系統(tǒng)，需要保障新風(fēng)管道的耐久性和氣密性，同時還要具備保溫性，在空氣輸入、輸出階段，需要嚴(yán)格控制向外散熱量。優(yōu)化設(shè)計排水管道和供電管道階段，提高管道的耐久性和實用性。

5.4 融合綠色建筑理念

在教育建筑節(jié)能施工中需要落實綠色建筑理念，重視環(huán)保和節(jié)能性能，充分利用太陽能和地?zé)崮艿?，滿足電能和熱能需求，例如在衛(wèi)生間中可以利用收集的雨水。在教育建筑節(jié)能設(shè)計中減少利用化石能源和自然能源，高效地利用資源，提高建筑的舒適度。

6 結(jié)束語

被動房建筑造價要低于其他節(jié)能建筑，當(dāng)前人們對于建筑的要求不斷雜而更加，同時普及其他產(chǎn)品，將會逐漸突出被動房技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢。普及和利用被動房技術(shù)符合我國建筑節(jié)能的需求，可以有效降低建筑能耗，促進(jìn)我國建筑行業(yè)節(jié)能減排可持續(xù)發(fā)展。