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尊敬的各位领导各位同事
青岛中德生态园学习共同体
(精研早课第六期)
中共青岛中德生态园党组
青岛中德生态园管理委员会
办公室
2017年4月27日
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未来建筑新常态——源自德国的被动房建筑
(根据录音整理,整理稿未征求本人意见)
主讲人:
韩飞被动房工程技术有限公司
主持人沈雷:
各位同事,大家早上好。
一年之计在于春,一日之计在于晨。
在这个春光明媚的早晨,我们赶了个大早,一起听韩飞同志给我们介绍德国目前非常先进的一种节能环保的技术——被动房技术。
大家所在的这个馆就是被动房体验馆,今天进来可能感受不是特别深刻,但是如果冬天特别冷的时候,或者夏天特别热的时候,进到这个建筑里来,一定会感受到建筑本身给大家带来的第一印象——感官的直觉就是非常舒适,温度和湿度非常宜人。
我们今天的题目是未来建筑新常态,它的意思就是,在其他地方可能还是一种未来形态,但是在我们中德生态园已经成为了现实,我们能够做到先行一步。
也正因为有我们的同志们更多的努力和付出,先人一步,比别人早起一点,什么事情走在我们同行业的前列,才有了今天我们中德生态园的一席之地。
所以非常感谢韩飞先生在他长期的工作积累当中,把经验提炼出来,今天向大家做一个介绍。
现在就有请韩飞同志为大家做精彩解读。
韩飞:
谢谢,很高兴有这个机会向大家介绍一下被动房。
我们经常是给园区外的人讲,但这是第一次给咱们内部人讲。
因为很多人都问我被动房是什么,希望通过今天的这个讲解,能让大家有一个深度的了解,为大家解开一些疑惑,在对外宣传的时候,也可以给人家讲一讲。
今天我主要是讲以下几个方面:
首先是介绍一下被动房的概念和历史,然后讲一下它的技术特点、它的认证体系,以及国内发展被动房的政策。
被动房的概念是什么?
经常有很多人问我,因为他们都让“被动”这两个字搞混了,实际上大家把被动房这个当成一个商标理解就行了。
这个商标后面隐藏着什么东西呢?
你就把它理解成用一些技术让这个建筑达到一种非常节能的水平,这种技术不是简单的堆砌,而是通过合理的运用,能够不借助外部的化石能源,同时经济性又可以接受、舒适度非常高,这么一种未来的建筑形式,这就是通俗来说被动房的概念。
简单来说,您只要记住:
它是一种超低能耗的建筑,非常节能、非常舒适、经济可行,就够了。
历史是因为瑞典的一位教授,曾经冬天来中国的长三角地区搞调研。
他就觉得(上海)太冷了,比北欧的瑞典还冷。
然后他就想,能不能用一种新的理念、做一种新的建筑,让长三角这些夏热冬冷的地区不再这么不舒服?
他就把这个想法跟当时的菲斯特博士——一位德国物理学家交换了意见。
结果这位菲斯特博士他就上心了,钻研了这种技术,于90年代初,他把这个理念用自己的住宅实现了——这就是被动房。
这个被动房运行20多年来效果非常好,确实是不需要外部的化石能源,室内常年20到26(摄氏)度之间,舒适度非常高,经济性非常好,这是经过考验的。
这位就是菲斯特老先生,现在已经60多岁了。
可惜那位瑞典的博士已经过世了。
菲斯特先生把被动房的理念继续传承,继续在世界范围内进行宣传,他自己成立了德国被动房研究院,简称PHI,形成了自己的一套理论体系,形成了自己的标准和标志。
被动房有很多优点,最主要的就是节能。
很多人问被动房跟绿建(绿色建筑)有什么区别?
绿建关注很多东西,被动房专注节能,简单地可以这样理解。
(被动房)非常节能,是超低能耗的一种建筑。
它节能,同时还保持了很高的舒适性。
它的这种节能,不是靠很多的外部能源的消耗来保持这种舒适度,而是在一种低成本的运行条件下达到这种舒适度。
被动房内部的舒适度明显的标志是空气质量非常好,室内的二氧化碳浓度常年低于1000PPM(1ppm=0.001‰)——实际上我们的被动房体验中心常年保持在400到500PPM之间——就是说空气质量非常好。
被动房要求很精细的施工质量、施工工艺,这就保证了建筑质量非常高,建筑的持久性、耐久性更好。
在德国经常看到这种上百年的建筑,这就是施工精细度给建筑带来的寿命延续性。
这是一个示意图表。
给大家介绍一下,这一列是我们这栋楼达到的经济指标,最后一列是德国被动房的指标。
通过冬季采暖季的观测,我们的供热量确实是少于15,也就是说在采暖季这个指标达到了,包括一次能源消耗我们突破了120。
我们想再经过夏季制冷季的考验,看看我们是不是还能达到它的指标。
大家可以看到,我们的被动房技术中心跟国内普遍采用的65节能标准来说,它的供暖量、制冷量都是大幅度地缩小,节能效果非常明显。
可能数据有点枯燥——我们这栋楼每年可以节约一次能耗130万千瓦时,节能运行成本55万元,减少碳排放664吨,从具体量化的数据,可以感受到被动式建筑的节能效果确实是实实在在的。
说了这么多,菲斯特老先生对被动房的发展也作出了巨大的贡献,世界上认可不认可他这种理念呢?
是认可的。
比方说,欧盟就已经规定了2020年以后新建建筑全部要采用被动式技术来建造。
英国已经脱欧,英国也要从2019年起按照这个标准实现近零能耗建筑。
美国、韩国、日本都相应制定了此类节能建筑的发展路线。
我们中国也做了一个发展规划,到2030年30%的新建建筑要达到超低能耗,可再生能源占到新建建筑的30%,既有建筑改造30%达到超低能耗。
这是国际国内的发展趋势。
我们青岛中德生态园在国内包括在亚洲范围内发展被动房技术都处于领先的地位。
我清晰的记得,这是2015年6月25号,菲斯特老先生被我们生态园授予顾问的场景。
同一天我们生态园跟菲斯特先生签了一个合作备忘录,并且在生态园建立了被动房研究院工作中心。
去年9月22号、23号,就在这个大厅里,我们举办了第一届亚洲被动房大会,中日韩、台湾以及亚洲其它国家,包括欧洲发展被动房的先进国家,很多代表都参加了大会。
下面我给大家讲一讲,被动房是靠什么技术来实现的、它的节能是怎么实现的。
这个图大家可以清晰地了解到:
从箍面的热量损失能够占到13%,从窗口包括门洞口能量的损失占32%,还有就是墙面占到23%、地板12%。
这说明什么问题?
说明室内如果有一定热量的时候,它会通过这个墙体,通过四周的结构往外扩散。
当初菲斯特发明被动房理论的时候,主要目的就是减少建筑的热量损失。
首先把周围外保温做好、门窗做好,穿一个厚厚的“衣服”;室内让新风系统运转起来,持续不断地提供新风;还有就是气密性,不让室内的热量通过开窗、开门或者是施工上的漏洞——比如墙的裂缝等等散失出去,要保持住它。
比如,冬天的时候,我们需要隔热,那么就利用太阳能的照射,通过玻璃让室内多一些太阳能;夏天不需要的时候,就放下遮阳挡一挡它的热量,不让它进来。
再比如说外保温,一开始大家不关注外保温,就是一个墙体,大家可以看到我在使劲地生炉子烧火采暖;然后注意一些保温了,我就可以少烧点煤,手里拿着这个柴火,明显就少了。
如果保温做到一定程度的时候,我就不需要烧了,这就是被动房的阶段。
还有就是它的气密性,如果这个房子透风撒气的话,它的热量就需要不断地来补充。
气密性差的话,它有温差,但温差会小,室内室外温度差不多。
如果说气密性好的话,它的温差就大,热量就可以保存在室内,就不需要再为了补充热量流失而消耗额外能源,舒适度自然也就提高了。
这是气密性的一个示意图,如果刮北方比较冷的话,北风吹到墙面的时候它会渗进来,室内形成压力,它就会把室内的热量通过其它的途径排出去,这些都是一些建筑透风撒气的薄弱点。
那被动房怎么达到气密性的稳定、严密,保证室内气密性达到非常高的标准呢?
这是被动房做的一个标准n50,它要求室内封闭起来在正压和负压各50帕气压差的情况下检测每小时室内气体的泄漏量,每小时室内最多只有60%的气体散失出去。
如何设计呢?
简单来说就是在内墙体用一根“红线”把它封闭起来,这根“红线”就是室内的气密层。
门窗这一块,大家都看到了我们的门窗它是三玻两腔,中空的,玻璃的厚度非常大,隔热保温性能非常好。
刚才大家也看到了,32%或者是30%以上的热量,它是透过门窗散失出去的,这一块如果隔热保温性能做好的话,对于实现被动房是非常关键的。
这有一个实例,我用1厘米的真空玻璃,它的导热系数0.2。
我如果用墙体再加上保温材料的话,达到同样的保温效果,厚度是45厘米,可见这个真空玻璃的保温性能有多好。
在设计和建造工艺上,被动房要求有一个无热桥的设计,简单来说就是阳台要跟楼板进行隔断,防止热量从室内通过楼板散失出来。
比方说,如果外面的阳台跟楼板一起浇铸的话,大家可以看到,热量明显地流失得比较大。
我们有什么措施呢?
常规来讲就是把这个地方给断开,还有这些——这是固定保温材料的保栓,它们都是特制的,都有这种塑料的外壳,它们把保温材料固定在墙体的同时,通过塑料外壳来断开金属跟墙体的接触,相当于把这个热桥进行了隔断。
热桥带来的影响是什么?
大家会看到有的地方天花板或者地板的角落有发霉的现象,这说明这些地方热力流失大、温差大,所以就容易结露发霉。
所以被动房要求无热桥设计,避免出现发霉的状况,这也是保证室内舒适度的一个因素。
还有就是带有热回收的高效新风系统。
这是我们生态园被动房公司自己发明的一个专利。
这是我们的发明,现在已经做了样机,正在进行测试。
我们的被动房技术体验中心的新风的选取量,我们有两种指标:
一种是按面积,每平方米每小时的送风量;一个是按人数来送的。
我们都是选择两者中的较大值。
送风要求风速有控制、噪声有控制,这都是对室内的舒适度,这种居住条件的提升。
室内环境有一个相对的湿度、二氧化碳浓度,还有一个体感的舒适度,内墙面、内玻璃面跟身体的温度不会差3度。
这是一张气流组织图。
大家可以看到我们的新风首先是通过管道先送到两侧的办公室,然后把它集中排到中央大厅,在大厅我们通过这两个回风口就把这个风再抽回到新风设备里面去。
气流组织很关键。
如果是卧室的话怎么弄?
卧室一般都是送到起居室、卧室,走到过道,回风尽量是在厨房、卫生间等区域。
还有一个是外遮阳系统,太阳光照射墙的时候,或者是亮度非常强的时候,我们通过调整它的外遮阳的叶片角度,实现光照和热量控制。
通过以上技术的分解,最终形成这么五个方面——这也是PHI制定的被动房的几大关键指标:
首先外围护结构墙体(不透明部分),整体的导热系数要少于0.15。
第二是门窗,整窗安装后的导热系数要小于0.8,玻璃要有一定的隔热性能,同时要保证采光要求。
第三是形成热回收设备,热回收效能不低于75%,否则的话不能满足被动房最低的能耗负荷。
第四是气密性,n50要小于0.6。
第五就是设计、施工上的要求——无热桥设计。
被动房研究院创造的这种理论,同时还对被动房认证给出了相应的标准。
我们这栋被动房获得是经典被动房认证,从去年开始它又延伸出了两个:
一个是中级,一个是高级。
它的区别标准在于——你对可再生能源的需求,还有就是消耗量多少。
如果你建造一所被动房,要怎么获得认证呢?
可以通过我们获得全国认证。
这是证书样式。
我们这栋被动房技术中心获得了两个证,很多人都忽视了,其实我们外面还有一个小的被动房,那也是一个被动房,我们获得了两个证,这是去年被动房大会期间菲斯特教授给我们颁发的认证证书。
PHPP软件是被动房认证体系当中非常关键的一个软件,包括设计、建造都需要它,要通过它来进行核算、进行验证。
它包括以下几个方面:
这是它的一个表头,大概的一个介绍。
一个能量平衡的分析,包括窗户、对通风、荷载、供热、热水等各个方面,暗含了很多物理方面的计算公式。
我们国家发展被动式建筑是在2011年左右,最早是住建部和德国交通建设城市发展部签署的一个备忘录,开始了我们的国内被动房发展的历程。
最具有代表意义的是2016年2月6号,中共中央、国务院发布的《加强城市规划建设管理工作的若干意见》里面明确提到了发展被动式房屋。
实际上在此之前,2014年7月7号我们就与德方正式签署了合作协议,启动了被动房的建设。
我们这栋楼是去年8月份正式投入使用的。
今年3月份,住建部又发布了《建筑节能与绿色建筑发展“十三五”规划》,这里面改了一种说法,叫“超低能耗建筑”,实际上说的还是被动房。
园区被动房公司参加了住建部的超低能耗绿色建筑导则的编制,在省建筑厅刚刚发布的《居住建筑节能设计标准》当中,被动房公司也是参编单位之一。
下面,我通过几个例子介绍一下被动式建筑的设计。
我们这个楼当初的概念是从卵石的概念,实际上也跟我们园区最早的八个组团的总体设计是差不多的。
考虑到我们这栋楼像一个卵石,座落在城市之间,然后把这个卵石进行深化,最后形成了有条纹有纹络的,这种纹络形成了各层的外造型。
后来又根据我们整个核心区的绿地规划、景观设计,他们就把周围的,包括绿化景观跟建筑体进行了融合,形成了我们这个被动房。
为什么当初选择了这个形状呢?
因为我们当初提出了要求,我们想摒弃大多数被动房方方正正的建造理念,结果德方给我们提出了一个挑战——做成了现在的这种造型,没有规规矩矩的四边,难度非常大,不过还好我们把它成功地建造出来了。
这里面涉及到一个体形系数,我们这个建筑的体形系数相当小,体形系数越小对节能越有利。
我们这栋建筑总体的建筑面积是1.3万多平方米,体积超过了2.7万,整体的体形系数是0.17,这个值已经相当小了。
还有一个关键的就是窗墙比,这都是被动房设计当中非常关注的一些点,南向、东向、西向窗墙比相对来说比较高一点,有利于冬季通过太阳光进行隔热。
北面,我们就把窗户设计得小一点。
这是最终被动房的一个俯视图,我们用了很好的外保温,25厘米厚的岩棉,窗户刚才也介绍了,是国产的三玻两腔的木窗,质量非常好。
我们整体的气密性通过了德方的第三方权威检测,这栋楼达到了0.3,小被动房达到了0.4多一点。
我们远远优于认证标准0.15的指标。
我们做的被动房体验中心是公共建筑,后续还有更大的发展规划。
现在我们在做被动设计住宅,用德国的标准体系来建造园区高规格的被动式建筑。
一期现在已经开工了,二期下半年启动,总建筑面积超过了11万平方米。
这是其它的几个案例,放这些案例主要是想告诉大家被动房的适应性。
被动房公共建筑还有哪些呢?
比方说幼儿园,在德国非常多的幼儿园和学校都做成了被动房;还有维也纳的公寓;在法兰克福有工厂、办公楼;在萨尔斯堡的高中。
下面做个广告,请大家关注一下我们被动房公司的微信平台。
我们有一些活动,比方说我们有一些体验式住宅,届时会选一些观众居住体验。
今天我就讲这么多,谢谢大家。
主持人沈雷:
谢谢韩飞,也谢谢大家的关注。
每次参加精研早课,我感觉不仅为大家带来了新的知识、新的信息,同时也有很多新的启发。
我听了这个报告,第一联想到了我家里的房子,当初装修的时候怎么没有想到用这种节能环保的技术,可能那个时候还没有。
现在大家如果要装修或者置业的时候,可以考虑我们的被动房。
再一个,虽然我们的很多技术已经先进一步了,但是相关的配套政策跟不上,比如现在大多数供暖仍是按面积缴费,而不是按热值计量,不利于环保节能技术的推广。
所以我们要同时推进节能环保的政策,使其变成一种主动采用节能新技术的行动。
现在,我们在被动房领域走在了全国前列,为政策制定者提供了很好的成功案例,对中国的节能环保事业作出了应有的积极贡献。
我想通过中德合作,我们大家无论在什么岗位,我相信我们所做的努力,我们所付出的所有实践都是非常有意义的。
所以在这里也要感谢大家在中德生态园这个平台上的参与和付出,谢谢。
祝大家在即将到来的“五一”节快乐幸福,度过一个非常有意义的节日。
(结束)
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