被动房适宜性技术研究;林波荣

[1] R. de Dear, et al. Developing an adaptive model of thermal comfort and preference. ASHRAE Transaction, 104(1): 145-167. 1998. [2] J.F. Nicol, M.A. Humphreys. Adaptive thermal comfort and sustainable thermal standards for buildings. Energy and Buildings, 34(6): 563-572. 2002. [3] T. Parkinson and R. de Dear. Thermal pleasure in built environments: physiology of alliesthesia. Building Reserch & Information. 43(3): 288–301, 2015. 23
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国际专家对于被动房的思考——室内过热2
• 比利时学者Hens研究发现，被动房在夏季也会存在室内过热 的问题，例如：住户如果长时间不在家，通风系统处于长时间 关闭状态，热量蓄积使得房间被不断加热，使得住户在返回家 中后的很长时间内，温度也难以降低。
冬季（左）与夏季（右）典型周的室内温度变化情况 夏季室内过热小时数分析
强保温作用不明显
D. Müller, T. Berker, Passive House at the crossroads: The past and the present of a voluntary standard that managed to bridge the energy efficiency gap, Energy Policy, 60 (2013) 586-593.
ENEV 2009
• 外墙: 140mm polystyrene 保温层 • 窗户: Thermal insulation glass 保温玻璃 • 通风： Simple ventilation system
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被动房与普通房屋性能实测对比
两栋测试建筑中，被动房投资多且使用面积小：
PASSIVE HOUSE =
Save 1/3
Energy Consumption for Heating
Electricity Consumption
建筑总电耗
采暖能耗
Waste 3 times
1. 室温实际会比设计值 高3℃ 2. 经常开窗 3. 开大通风装置以满足 通风需求 回应： 1. 通风设备还需调试 2. 用户还需相关培训指导
Source: http://www.build.com.cn/Item/8647.aspx
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德国被动房认证网站-被动房技术要求
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我国被动房的能耗指标
• 《被动式超低能耗绿色建筑技术导则（居住建筑）》中的能耗 指标及气密性指标
气候分区 年供暖需求 kWh/m2· a 能耗指标 年供冷需求 kWh/m2· a 年供暖、供冷和照 明一次能源消耗量 气密性指标
CONSTRUCTION INVESTMENT
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ENEV 2009 + 220 €/m2
PASSIVE HOUSE = ENEV 2009 – 67 m2
NETTO FLOOR AREA
被动房与普通房屋性能实测对比
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被动房与普通房屋性能实测对比
• 实测能耗数据：
19000 kWh/a
理论： save > waste 实测： waste > save 原因：用户实际使用与 设计不同
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国际专家对于被动房的思考——新风系统
• 虽然在室外空气污染状况较为严重的地区，被动房采用具有过 滤功能的集中新风系统，相比于开窗通风的方式，在保障室内 IAQ方面具备一定的优势。但是比利时学者Hens在研究中指出 “Filters have to be changed once polluted. Inhabitants forget to do so. “ • Hens还指出了新风系统滤网长期不更换的几种危害：
Shrubsole, C., Macmillan, A., Davies, M., & May, N. (2014). 100 Unintended consequences of policies to improve the energy efficiency of the UK housing stock. Indoor and Built Environment, 23 (3), 340-352.
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• 2016年2月6日，中共中央、国务院印发的 《关于进一步加强城市规划建设管理工作的 若干意见》明确提出发展被动式房屋等绿色 节能建筑，这是首次在国家文件中明确发展 被动式建筑。 • 山东、河北等地也陆续出台针对被动房的激 励措施。 • 在全面推进被动房建设的同时，要注意技术 适宜性，避免一刀切
注： 1. WDH20为一年中室外湿球温度高于20℃时刻的湿球温度与20℃差值的累计值（单位：kKh） 2. DDH28为一年中室外干球温度高于28℃时刻的干球温度与28℃差值的累计值（单位：kKh） 3. N50即在室内外压差50Pa的条件下，每小时的换气次数
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严寒 地区 ≤18
寒冷 地区 ≤15
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被动房发展技术适宜性
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被动房常用技术
• 包括：
– 高保温围护结构 – 高气密性门窗 – 集中新风系统 – 热回收装置 – 可再生能源系统
国际专家对于发展被动房的思考
Passive house works well in single family house, if owners are disciplined to the requirements of that technology.
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Fra Baidu bibliotek
5000 kWh/a
Passive House
ENEV 2009
Passive House
ENEV 2009
被动房与普通房屋性能实测对比
• 结论：
被动房技术
在这个项目中 没有优势！
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被动房技术中关于室内环境参数的讨论
• 由于被动房不能开窗通风，全靠机械通风，而普通住宅可以 开窗，因此两类建筑在对比时，评价热舒适性采用的方法和 标准均不同 • 研究表明并非100%满足热舒适区的环境是最好的，具有自 然特性的动态热环境，即温度波动范围较大，更受人们的喜 好，也更有利于健康
H. Hens, F. Professor, Performance assessment of "passive houses" based on extensive measuring, (2005). 14
国际专家对于被动房的思考——健康相关
• Shrubsole研究发现，加强建筑气密性可能使得室内空气质量 下降，引发哮喘病等诸多健康问题。
24h运行，人均新风量50m3/h 新风全热回收，热回收效率70%
气密性
不同气候区被动房节能效果分析
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不同气候区被动房-住宅节能效果分析
使用DeST对位于不同气候区被动房进行能耗分析，并与普通房屋进行对比
共7层
标准层：4 * 102.8m2
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不同气候区被动房节能效果分析
居住建筑对比：模拟参数设置 被动房
围护结构
普通房屋
参考各地居住建筑节能设计标准
高保温、参考《被动式超低能耗绿色 建筑技术导则》 高气密性、参考《被动式超低能耗绿 色建筑技术导则》
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被动房与普通房屋性能实测对比
GWW公司对两栋并排布置的对比住宅进行2年实测
PASSIVE HOUSE
• 外墙: 260mm polystyrene 保温层 • 窗户: Triple glazing 三层玻璃 absolutely airtight 极高气密性 • 通风： Mechanical ventilation (heat recovery) 带热回收的机械通风
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国际专家对于被动房的研究——健康相关
• 比利时学者Hens对某被动房项目的实际运行效果进行分析时 发现，在入住不到两年的时间，该被动房就出现了严重的健康 问题，主要是新风管道污染。
新风管道中的污水
H. Hens, Ashrae, Passive Houses: What May Happen When Energy Efficiency Becomes the Only Paradigm?, Ashrae Transactions 2012, Vol 118, Pt 12012, pp. 1077-1085.
当住户可以严格按照设备系统要求进行操作时，被动房理念应用于 独栋住宅中是行之有效的。
Passive House Standard is NOT suitable for all kinds of buildings. Schools, for example, should NOT be built following Passive House Standard.
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国际专家对于被动房的思考——室内过热问题1
• 英国学者Davies与Oreszczyn研究发现，加强建筑气密性虽 然有助于减小建筑冬季供暖能耗，但同时会带来冬季室内过热 （Overheated）以及哮喘等空气疾病问题。
客厅过热小时数
卧室过热小时数
Davies, M. & Oreszczyn, T (2012) The unintended consequences of decarbonizing the built environment: A UK case study. Energy and Buildings, 46 80 - 85.
第十三届清华大学建筑节能学术周
我国被动房节能技术适宜性分析
林波荣 清华大学建筑学院 2017.03.25
汇报内容
• 被动房发展现状 • 被动房技术适宜性讨论 • 不同气候区被动房节能效果分析 • 总结和展望
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被动房发展现状
• 被动式房屋的概念最早由德国达姆施塔特被动房研究所提出， 并在德国、奥地利等欧洲国家发展多年。
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被动房发展现状
• 近年来，被动房开始逐渐进入中国，并引起各方面的高度重视和 广泛关注。
国内获得住房和城乡建设部科技发展促进中心和德国能源署“被动式房屋质量标识”的被动式房屋
秦皇岛“在水一方”C区 2014年
哈尔滨“溪树庭院” 2015年
潍坊“未来之家” 2015年
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被动房发展现状
• 国内已经获得过德国被动房研究所颁证的项目
夏热冬 冷地区
夏热冬 暖地区 ≤5
温和 地区
≤3.5+2.0×WDH20+2.2×DDH28 ≤60 kWh/m2· a（或7.4kgce/m2· a） ≤0.6
换气次数N50
我国被动房的舒适性指标
• 《被动式超低能耗绿色建筑技术导则（居住建筑）》中的室内 环境参数指标
室内环境参数 温度（℃） 相对湿度（%） 新风量（m3/h· 人） 噪声dB（A） 温度不保证率 冬季 ≥20 ≥30 ≥30 昼间 ≤ 40；夜间 ≤ 30 ≤10% ≤10% 夏季 ≤26 ≤60
被动房标准并非适用于所有类型的建筑。例如，学校就不适宜套用 被动房标准。因为上课时，教室突然坐满，通风系统迅速过载，必 须开窗通风。
Dirk Müller Only the first 10 to 12 inches to be effective … Dr.-Ing., Universitätsprofessor Then the efficiency of the insulating material Institute for Energy Efficient decreases. Buildings and Indoor Climate Technischen Universität Aachen 只有最初的10~12英寸保温层比较有效，继续增厚保温层增加对增
– 净化效果大幅衰减 – 增加系统阻力，从而增加风机电耗 – 导致细菌、菌类繁殖，引发健康问题
H. Hens, Passive buildings: are they really as sustainable as pretended, Technical Univ Lodz, Lodz, 2010.