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被动式建筑设计详述
随着对能源效率和气候变化的认识提高,使建筑部门出现了新的发展,包括被动式房屋、低碳建筑,甚至零排放建筑的概念。低碳住宅和零排放建筑通过应用所有可用的绿色设计技术、战略技术来实现它们的共同目标。由于这种广泛的定义,只要通过安装现场可再生能源技术,或简单的进行外置零排放的能源,如水力发电、风力发电等的建筑都可以被认为是低碳或零排放建筑。
另一方面,被动式住宅的概念则集中在建筑的节能方面。被动式住宅以传统被动式太阳能建筑设计原则为出发点,将其与气密、绝缘良好的建筑围护结构结合起来,形成极低能耗建筑。在德国,相对250kwh /平方米/年的平均公寓保暖耗能,被动房建筑采暖需求的目标是低至15kwh /平方米/年。被动式房屋协会将被动式房屋定义为“一个没有暖气和冷气系统就能保持舒适室内气候的建筑”。
一个典型的被动式房屋是一个具有良好绝缘和高度气密性的建筑,有严格的设计和施工标准。它主要是靠被动太阳能和其它内部热能保暖,并配备了一个供应恒定新鲜空气的能量回收通风机。
技术和操作必须解决的问题
首先,被动房设计的选址和建筑物周围环境要素的利用(如地形、太阳、风、雨、植被等),建筑内部的组织,最大限度地节约能源和提高室内环境质量。
此外,被动式房屋设计和技术必须解决以下问题:
图1:超级绝热,气密结构,通风与热回收系统。
被动式房屋设计和技术最适合温带气候条件,如欧洲和美国北部。虽然被动式房屋的概念已扩展到其他气候区域,但气密建筑和超绝热的原理仍在争论之中,特别是在气候更暖地区。在温和气候环境地区(被动式住宅设计技术发源地)的实际应用参数中,讨论以下应用需求。
为了实现其目标,被动式住宅必须首要部署所有的设计策略,以满足气候应对的设计原则。关键原则是:
除此之外,为了达到被动房屋标准的一些应用:
为了实现上述关键严格的标准,许多关于被动式房屋的建筑科学研究项目已进行,致使称为被动房规划方案(PHPP)的软件开发。PHPP是一个能源建模方案,在建筑设计的能源利用中考虑到几乎每一个方面的能源消耗,包括站点的气象数据、方位、结构类型、材料的使用、窗口的设计和位置,通风系统、家电、照明和建筑中使用到的其它电气设备。随着越来越多的被验证的使用数据和被动房的概念扩展到世界其它地区,PHPP不断更新和细化,包括世界各地的气候模拟的增加。
实施的可行性
不同的地区有不同:气候条件、建筑材料的可用性和常规做法。即使在温带地区,极端温度、湿度、地热条件等的差异仍然可以被检测到。因此,虽然被动式房屋和相关技术的原则可以应用于各种温带地区,但实际的量化标准和建筑细节有所不同。对一个地区进行全面的可行性研究和对被动式房屋最合适的做法和标准进行研究是有好处的。研究结果可用于制定设计准则和标准,为大规模采用提供可靠的跳板。
虽然被动房的原理和技术,可以采取由个体业主和潜在的业主通过自下而上的方式,从机构设置得到支持,如当地的建筑规范的基础上被动房原则及公共建筑项目配套演示,可以促进更强的吸收和实现。
被动式房屋技术要求高技能的技术人员实施良好和精确的施工细节,即气密性,热桥减免等。因此,建筑能力和当地劳动力培训是关键要求。
还需指出,许多发展中国家本地没有制造被动式房屋组件和材料的能力,例如绝缘材料、三层玻璃窗等。进口这些组件和材料太昂贵,无形中增加了产品的含碳量。因此,重要的是要扩大建设能力和机构设置,以支持和培育当地制造业对被动房屋部件和材料的吸收和升级。
该技术如何有助于社会经济发展和环境保护
被动式住宅的设计和技术为环境的发展带来了好处,包括人工照明、供暖、通风和空调的节能。由于日光和温度舒适性的优化设计,被动式住宅设计和技术为居住者提供了更好的温度舒适性、室内环境、室内空气质量和室外景观连接。这些好处会使你拥有更健康、更高质量的生活。
由于被动式住宅的设计和技术不依赖于主动系统和高科技设备来提供环境效益,被动式房屋设计和技术也可以被认为是一种具有成本效益的缓解方案。被动住宅的低能源需求减少了电力峰值负荷,并避免通过增加投资来增强当地电力基础设施和发电厂的能力,从而成就了进一步的节约。
推广被动式房屋,也有助提升本地建筑工人的技能,改善本地居民的建筑和生活水准。这将带来更好的就业前景,更健康的社区和更环保的经济。