目前我國(guó)首部地方性被動(dòng)式居住建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn),也是世界范圍內(nèi)繼瑞典《被動(dòng)房低能耗住宅規(guī)范》后有關(guān)被動(dòng)式房屋的標(biāo)準(zhǔn),由中國(guó)*科技發(fā)展促進(jìn)中心和河北省建筑科學(xué)研究院會(huì)同有關(guān)單位編制的《被動(dòng)式低能耗居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》,作為河北省工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)于2015年5月1日起實(shí)施。
標(biāo)準(zhǔn)主要技術(shù)內(nèi)容包括被動(dòng)式房屋的定義和規(guī)定,基本設(shè)計(jì)原則,被動(dòng)式房屋熱工和能耗計(jì)算規(guī)定,熱工計(jì)算,采暖負(fù)荷和能耗計(jì)算,冷負(fù)荷和空調(diào)能耗計(jì)算,房屋總一次能源計(jì)算項(xiàng)目和計(jì)算方法,圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),照明和遮陽(yáng)設(shè)計(jì),通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì),關(guān)鍵材料和產(chǎn)品性能,防火設(shè)計(jì),施工工法,被動(dòng)式房屋的測(cè)試,被動(dòng)式房屋的認(rèn)定條件,各種建筑能耗轉(zhuǎn)化成一次能源和CO2排放量的計(jì)算方法,運(yùn)行管理,以及附錄和條文說(shuō)明。
河北標(biāo)準(zhǔn)通過(guò)規(guī)定了被動(dòng)房所應(yīng)具有室內(nèi)環(huán)境品質(zhì)和能耗需求,并限定建筑物的采暖、空調(diào)和總能耗,提出滿足房屋關(guān)鍵材料的性能,zui終達(dá)到工程建設(shè)人員可依據(jù)這本標(biāo)準(zhǔn)能夠建造出在能源消耗量極低的情況下,擁有健康、舒適的室內(nèi)環(huán)境的房屋。
一、提出了明確的室內(nèi)環(huán)境指標(biāo)規(guī)定
被動(dòng)式房屋首先是一個(gè)舒適度很高的房子,居住建筑的室內(nèi)環(huán)境應(yīng)全年處于舒適狀態(tài),河北標(biāo)準(zhǔn)對(duì)室內(nèi)環(huán)境規(guī)定如下:
1、室內(nèi)溫度為20℃~26℃;
2、超溫頻率≤10%;
3、室內(nèi)二氧化碳濃度≤1000 ppm;
4、圍護(hù)結(jié)構(gòu)非透明部分內(nèi)表面溫差不超過(guò)3℃,圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面溫度不低于室內(nèi)溫度3℃;
5、門窗的室內(nèi)一側(cè)無(wú)結(jié)露現(xiàn)象;
6、室內(nèi)相對(duì)濕度宜全年處于35%~65%;
7、通過(guò)管網(wǎng)和輔助通道傳遞的聲音,應(yīng)符合機(jī)房≤35 dB、功能房≤30 dB、起居室≤30 dB和臥室≤30 dB。
室內(nèi)環(huán)境規(guī)定的提出確保了被動(dòng)式房屋具有良好的室內(nèi)環(huán)境,避免了以犧牲室內(nèi)舒適度來(lái)?yè)Q取能耗的降低。特別需要指出的是,被動(dòng)式房屋允許出現(xiàn)超溫,也就是室內(nèi)溫度在夏季超過(guò)26℃的小時(shí)數(shù)與在冬季低于20℃的小時(shí)數(shù)之和,與全年小時(shí)數(shù)的比值的頻率≤10%。這一個(gè)規(guī)定是考慮了人們有可能選擇室內(nèi)溫度在冬季20℃以下,在夏季26℃以上生活。秦皇島在水一方的實(shí)測(cè)結(jié)果表明,當(dāng)人們自由選擇室內(nèi)溫度時(shí),有人在冬季選擇了將室內(nèi)溫度控制在18℃;有人在夏季自然通風(fēng)時(shí),在夏季室內(nèi)溫度達(dá)到30℃時(shí)仍感到處于舒適狀態(tài)。
被動(dòng)式房屋對(duì)室內(nèi)二氧化碳濃度≤1000 ppm的要求確保了室內(nèi)一年四季的空氣必須永遠(yuǎn)處于新鮮狀態(tài)。一旦超過(guò)限值,新風(fēng)機(jī)組將要自動(dòng)補(bǔ)充新鮮空氣。筆者冬季在秦皇島“在水一方"體驗(yàn)房試住時(shí),當(dāng)時(shí)家俱剛由工人搬進(jìn)來(lái),室內(nèi)儀表顯示二氧化碳濃度是1500 ppm,經(jīng)過(guò)一夜睡眠之后,第二天二氧化碳濃度是800 ppm。
圍護(hù)結(jié)構(gòu)非透明部分內(nèi)表面溫差不超過(guò)3℃和圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面溫度不低于室內(nèi)溫度3℃的規(guī)定,使得被動(dòng)式房屋的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)任何一個(gè)部位的保溫隔熱性能都不能被削弱。屋頂、外墻和地面不能出現(xiàn)梁、板、柱造成的結(jié)構(gòu)性熱橋;外門窗也不能出現(xiàn)過(guò)于薄弱部分,以避免出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象。
室內(nèi)相對(duì)濕度宜全年處于35%~65%雖然不是強(qiáng)制的條文,但是被動(dòng)房實(shí)際工程表明:這一指標(biāo)完夠滿足要求。同普通住宅相比,被動(dòng)房為人們?cè)诙咎峁┻m宜的濕度環(huán)境。
被動(dòng)式房屋對(duì)室內(nèi)噪音有了更嚴(yán)格的規(guī)定。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《住宅設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50096-1999中第5.3.1條規(guī)定:住宅的臥室、起居室(廳)內(nèi)的允許噪聲級(jí)(A聲級(jí))晝間應(yīng)小于或等于50dB,夜間應(yīng)小于或等于40dB。被動(dòng)式房屋作為住宅,其控制指標(biāo)比該標(biāo)準(zhǔn)值更為嚴(yán)格。為實(shí)現(xiàn)本條規(guī)定,必須在設(shè)計(jì)、施工階段采取相應(yīng)的技術(shù)措施,主要包括:采用隔聲性能良好的《門窗驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)其進(jìn)行了明確規(guī)定:
1、房屋外門窗的透明材料應(yīng)選用Low-E中空玻璃或真空玻璃,其性能應(yīng)符合K≤0.8W/(m2 K);玻璃的太陽(yáng)能總透射比g≥0.35;玻璃的選擇性系數(shù)S=TL/≥1.40。
2、屋外門窗框的型材宜選擇木材或塑料, 其傳熱系數(shù)K≤1.3W/(m2 K)。
3、外門窗的傳熱系數(shù)K≤1.0W/(m2 K)。
4、外窗應(yīng)采用三道耐久性良好的密封材料密封,每扇窗至少有兩個(gè)鎖點(diǎn),并盡可能減少窗框?qū)ν该鞑牧喜糠值姆指簟?/p>
5、玻璃間隔條應(yīng)使用耐久性良好的暖邊間隔條。
對(duì)玻璃的太陽(yáng)能總透射比g和玻璃的選擇性系數(shù)s的規(guī)定了透明外圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱、得熱和采光三方面的性能。雖然我國(guó)能夠生產(chǎn)出上述性能的廠商不是很多,但還能夠滿足現(xiàn)有被動(dòng)房的市場(chǎng)需求。對(duì)玻璃間隔條應(yīng)使用耐久性良好的暖邊間隔條規(guī)定,可以避免普通間隔條會(huì)造成窗框部分冬季室內(nèi)一側(cè)結(jié)露現(xiàn)象。
室內(nèi)溫度的宜全年處于35%-65%雖然不是強(qiáng)制的條文,但是被動(dòng)房實(shí)際工程表明:這一指標(biāo)完夠滿足要求。同普通住宅相比,被動(dòng)房為人們?cè)诙咎峁┻m宜的濕度環(huán)境。
被動(dòng)式房屋對(duì)室內(nèi)噪音有了更嚴(yán)格的規(guī)定。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《住宅設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50096-1999中第5.3.1條規(guī)定:住宅的臥室、起居室(廳)內(nèi)的允許噪聲級(jí)(A聲級(jí))晝間應(yīng)小于或等于50dB,夜間應(yīng)小于或等于40dB。被動(dòng)式房屋作為住宅,其控制指標(biāo)比該標(biāo)準(zhǔn)值更為嚴(yán)格。為實(shí)現(xiàn)本條規(guī)定,必須在設(shè)計(jì)、施工階段采取相應(yīng)的技術(shù)措施,主要包括:采用隔聲性能良好的門窗、沿樓板設(shè)置隔音墊、對(duì)管道采取隔聲措施、做好鄰戶以及鄰室之間的隔聲、避免產(chǎn)生聲橋等。
二、對(duì)房屋能源消耗需求進(jìn)行了規(guī)定
被動(dòng)式房屋首先應(yīng)該是能耗需求極低房屋。能耗需求規(guī)定使得被動(dòng)房從源頭設(shè)計(jì)就是使房屋本身的對(duì)能耗的需求極低。
1、房屋單位面積的年采暖需求Qh≤15 kWh/(m2·a);
2、房屋單位面積的采暖負(fù)荷qh≤10 W/m2;
3、房屋單位面積的年制冷需求,Qc≤15 kWh/(m2·a);
4、房屋制冷的冷負(fù)荷qc,max≤20 W/m2。
這些規(guī)定不但限制了房屋的采暖能耗,也限制了房屋制冷能耗;并將被動(dòng)房同一些所謂的低能耗的建筑區(qū)分開來(lái)。譬如,某些零能耗建筑或超低能耗建筑本身的能耗需求很高,卻通過(guò)使用大量的太陽(yáng)能光伏和光熱滿足建筑物的能源消耗。
三、對(duì)房屋的實(shí)際能源消耗進(jìn)行了規(guī)定并提出了一次能源和一次能源系數(shù)念
被動(dòng)式房屋不但是能耗需求極低的房屋,zui終反映到實(shí)際能源消耗上也同樣是極低的。河北標(biāo)準(zhǔn)對(duì)被動(dòng)式居住建筑能源消耗規(guī)定如下:
1、采暖的房屋單位面積年一次能源需求Eph≤20 kWh/(m2·a);
2、制冷的房屋單位面積年一次能源需求Epc≤20 kWh/(m2·a);
3、房屋單位面積年一次能源總需求EPT≤120 kWh/(m2·a)。
通過(guò)對(duì)被動(dòng)式房屋實(shí)際能源消耗的限定,使被動(dòng)式房屋的能耗低落實(shí)到了實(shí)處。河北標(biāo)準(zhǔn)引入了德國(guó)一次能源和一次能源系數(shù)念。被動(dòng)房的能耗量是用一次能源來(lái)表示,在自然界中以原有形式存在的、未經(jīng)加工轉(zhuǎn)換的能量資源。又稱天然能源。如原煤、石油、天然氣等。當(dāng)某種建筑用能換算成一次能源時(shí),需要考慮該種能源在開采、運(yùn)輸和加工轉(zhuǎn)換過(guò)程中的能源損失。將某種能源換算成一次能源時(shí),考慮能源在開采、運(yùn)輸和加工轉(zhuǎn)換過(guò)程中造成能源消耗的系數(shù)就是一次能源系數(shù)。
一次能源較真實(shí)地反映了對(duì)社會(huì)終端能耗的需求。它可以引導(dǎo)人們盡量降低對(duì)一次能源的消耗,鼓勵(lì)人們使用太陽(yáng)能和生物質(zhì)能,限制人們?yōu)E用高品質(zhì)能源的行為。譬如,電的一次能源系數(shù)是3.0。反映到同樣采暖能源需求水平的被動(dòng)式房屋中,如果用電則是用生物質(zhì)燃料的3倍以上的一次能源。
四、提出了完整的計(jì)算方法
我國(guó)已經(jīng)建立了完整的熱工和能耗計(jì)算理論。河北標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定應(yīng)按照《民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50176規(guī)定的計(jì)算方法進(jìn)行熱工計(jì)算,其中包括冷凝受潮計(jì)算和隔熱計(jì)算。這一部分計(jì)算往往被工程技術(shù)人員忽略,也造成了一些節(jié)能建筑設(shè)計(jì)就是有隱患的設(shè)計(jì)。譬如,某些建筑的設(shè)計(jì)方案本身就注定外圍護(hù)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)結(jié)露,或是不能夠滿足隔熱要求。被動(dòng)式房屋設(shè)計(jì)時(shí)嚴(yán)禁出現(xiàn)冷凝受潮并對(duì)隔熱性能提出了更為嚴(yán)格的要求,否則被動(dòng)式房屋隨著使用年限的增加會(huì)逐漸喪失性能。
河北標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50736規(guī)定,提供了完整的計(jì)算方法。被動(dòng)式房屋的能耗計(jì)算必須為設(shè)計(jì)人員提供逐項(xiàng)能耗,即:
1、圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱引起的房屋單位面積耗熱量;
2、通風(fēng)引起的房屋單位面積耗熱量;
3、透明圍護(hù)結(jié)構(gòu)通過(guò)太陽(yáng)輻射獲得的房屋單位面積得熱量;
4、建筑物內(nèi)部得熱引起的房屋單位面積得熱量。
可以通過(guò)對(duì)這些分項(xiàng)能耗的分析,zui終幫助設(shè)計(jì)人員采取適當(dāng)?shù)拇胧?。所以被?dòng)式房屋的能耗計(jì)算絕不僅僅地給出一個(gè)計(jì)算值,用以判定是不是滿足被動(dòng)房的限定值,更重要地是幫助設(shè)計(jì)人員優(yōu)化設(shè)計(jì)方案,設(shè)計(jì)出更為合理的被動(dòng)房。
需要指出的是,秦皇島“在水一方"的實(shí)測(cè)結(jié)果比計(jì)算結(jié)果要好。這是人們行為節(jié)能帶來(lái)的結(jié)果,譬如,在自然通風(fēng)的狀態(tài)下,室內(nèi)溫度在30℃時(shí)候,人們?nèi)愿惺孢m。所以,有良好自然通風(fēng)的房屋,夏季需要制冷的時(shí)間會(huì)比計(jì)算規(guī)定的時(shí)間要短。這也就不難理解,被動(dòng)房實(shí)測(cè)能耗比計(jì)算能耗要小。
五、提出了完整的數(shù)據(jù)庫(kù)
河北標(biāo)準(zhǔn)提供了被動(dòng)式房屋的計(jì)算涉及到所用到的數(shù)據(jù)庫(kù)。包括河北省主要城市全年逐時(shí)計(jì)算溫度、河北省太陽(yáng)總輻射照度、人體顯熱散熱系數(shù)、照明散熱系數(shù)、家用電器、炊事及其他內(nèi)部熱源散熱系數(shù)和河北省主要城市日平均相對(duì)濕度等。河北省區(qū)域較廣,地理氣候差異較大。為了使計(jì)算結(jié)果盡可能地符合實(shí)際情況,河北標(biāo)準(zhǔn)提供了豐寧、承德、張家口、秦皇島、唐山、廊坊、保定、滄州、石家莊、衡水、邢臺(tái)11個(gè)城市的氣象數(shù)據(jù)庫(kù)。
六、提出了透明外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的控制性指標(biāo)
透明外圍護(hù)結(jié)構(gòu)對(duì)zui終實(shí)現(xiàn)被動(dòng)式房屋的性能起了至關(guān)重要的作用。我國(guó)目前市場(chǎng)普遍供應(yīng)的外門窗與被動(dòng)房所用門窗相差較遠(yuǎn)。在現(xiàn)有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中,有些關(guān)鍵性能指標(biāo)的缺失?!逗颖睒?biāo)準(zhǔn)》對(duì)其進(jìn)行了明確規(guī)定:
1、房屋外門窗的透明材料應(yīng)選用Low-E中空玻璃或真空玻璃,其性能應(yīng)符合K≤0.8W/(m2 K);玻璃的太陽(yáng)能總透射比g≥0.35;玻璃的選擇性系數(shù)S=TL/≥1.40。
2、屋外門窗框的型材宜選擇木材或塑料, 其傳熱系數(shù)K≤1.3W/(m2 K)。
3、外門窗的傳熱系數(shù)K≤1.0W/(m2 K)。
4、外窗應(yīng)采用三道耐久性良好的密封材料密封,每扇窗至少有兩個(gè)鎖點(diǎn),并盡可能減少窗框?qū)ν该鞑牧喜糠值姆指簟?/p>
5、玻璃間隔條應(yīng)使用耐久性良好的暖邊間隔條。
對(duì)玻璃的太陽(yáng)能總透射比g和玻璃的選擇性系數(shù)s的規(guī)定了透明外圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱、得熱和采光三方面的性能。雖然我國(guó)能夠生產(chǎn)出上述性能的廠商不是很多,但還能夠滿足現(xiàn)有被動(dòng)房的市場(chǎng)需求。對(duì)玻璃間隔條應(yīng)使用耐久性良好的暖邊間隔條規(guī)定,可以避免普通間隔條會(huì)造成窗框部分冬季室內(nèi)一側(cè)結(jié)露現(xiàn)象。
七、關(guān)鍵材料性能指標(biāo)規(guī)定
被動(dòng)房必須采用性能指標(biāo)合格的產(chǎn)品?!逗颖睒?biāo)準(zhǔn)》中對(duì)涉及到被動(dòng)式房屋的一些關(guān)鍵材料的性能進(jìn)行了規(guī)定,如屋面和外墻用防水隔氣層、防水透氣層的性能指標(biāo)、外墻外保溫系統(tǒng)及其材料的性能指標(biāo)、外圍護(hù)門窗洞口的密封材料、屋頂金屬扣板和窗臺(tái)金屬板的性能指標(biāo)、基礎(chǔ)和地下室外保溫材料的性能指標(biāo)等。
八、提出了被動(dòng)式房屋的檢測(cè)方法認(rèn)定方法
被動(dòng)式房屋必須進(jìn)行氣密性測(cè)試。應(yīng)抽檢位于不同樓層的不同戶型作為測(cè)試樣本。首層、頂層的抽檢樣本不得少于1套。抽檢樣本量不得小于整棟建筑住宅總量的20%,且不應(yīng)少于3套住宅;樓梯間必須做氣密性測(cè)試。被動(dòng)式房屋竣工后,應(yīng)按本標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定進(jìn)行氣密性測(cè)試。如果測(cè)試結(jié)果全部符合n50≤0.6h-1的規(guī)定,則可判定該建筑的設(shè)計(jì)、施工符合對(duì)被動(dòng)式房屋的要求;如果有不滿足n50≤0.6h-1的樣本,則必須對(duì)此樣本進(jìn)行整改使之滿足要求,且應(yīng)重新抽樣,直至抽樣樣本全部滿足該規(guī)定為止。
在房屋投入正常使用后,應(yīng)對(duì)室內(nèi)環(huán)境和實(shí)際能耗進(jìn)行測(cè)試。當(dāng)室內(nèi)環(huán)境測(cè)試結(jié)果滿足全部規(guī)定,且采暖、制冷和總一次能源消耗均符合本標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定時(shí),則可判定該建筑在使用階段符合被動(dòng)式房屋要求。
九、提出了各種建筑用燃料的CO2排放量計(jì)算方法
《河北標(biāo)準(zhǔn)》給出了各種建筑用燃料的CO2排放量折算系數(shù),包括標(biāo)準(zhǔn)煤、原煤、天然氣、液化石油氣、人工煤氣、汽油、煤油、柴油、木材和固體生物質(zhì)燃料(秸桿)。并且給出了集中供熱耗熱量每“kJ"和“kWh"時(shí),煤、天然氣、固體生物質(zhì)能(秸桿)的CO2排放量。