低能耗建筑设计

近日，由住房城乡培植部科技发展促进中央和河北省建筑科学研究院会同有关单位体例的《被动式低能耗居住建筑节能设计标准》，经组织审查，批准为河北省工程培植标准，编号为DB13(J)/T177—2015，自2015年5月１日起履行。
该标准是我国首部地方性被动式居住建筑节能标准，也是天下范围内继瑞典《被动房低能耗住宅规范》后第二本有关被动式房屋的标准。

该标准的紧张技能内容包括：总则，术语和符号，被动式房屋的定义和规定，被动式房屋的基本设计原则，被动式房屋的热工和能耗打算规定，热工打算，采暖负荷和能耗打算，冷负荷和空调能耗打算，房屋总一次能源打算项目和打算方法，围护构造设计，照明和遮阳设计，透风系统设计，关键材料和产品性能，防火设计，施工工法，被动式房屋的测试，被动式房屋的认定条件，各种建筑能耗转化成一次能源和CO2排放量的打算方法，运行管理，以及附录和条文解释。

低能耗建筑设计施工工艺

河北标准通过规定了被动房所应具有室底细况品质和能耗需求，并限定建筑物的采暖、空调和总能耗，提出知足房屋关键材料的性能，终极达到工程培植职员可依据这本标准能够建造出在能源花费量极低的情形下，拥有康健、舒适的室底细况的房屋。

一、提出了明确的室底细况指标规定

被动式房屋首先是一个舒适度很高的屋子，居住建筑的室底细况应整年处于舒适状态，河北标准对室底细况规定如下：

1、室内温度为20℃～26℃；

2、超温频率≤10%；

3、室内二氧化碳浓度≤1000 ppm；

4、围护构造非透明部分表里面温差不超过3℃，围护构造内

表面温度不低于室内温度3℃；

5、门窗的室内一侧无结露征象；

6、室内相对湿度宜整年处于35%~65%；

7、通过管网和赞助通道通报的声音，应符合机房≤35 dB、

功能房≤30 dB、起居室≤30 dB和寝室≤30 dB。

室底细况规定的提出确保了被动式房屋具有良好的室底细况，避免了以捐躯室内舒适度来换取能耗的降落。
特殊须要指出的是，被动式房屋许可涌现超温，也便是室内温度在夏季超过26℃的小时数与在冬季低于20℃的小时数之和，与整年小时数的比值的频率≤10%。
这一个规定是考虑了人们有可能选择室内温度在冬季20℃以下，在夏季26℃以上生活。
秦皇岛在水一方的实测结果表明，当人们自由选择室内温度时，有人在冬季选择了将室内温度掌握在18℃；有人在夏季自然透风时，在夏季室内温度达到30℃时仍感到处于舒适状态。

被动式房屋对室内二氧化碳浓度≤1000 ppm的哀求确保了室内一年四季的空气必须永久处于新鲜状态。
一旦超过限值，新风机组将要自动补充新鲜空气。
笔者冬季在秦皇岛“在水一方”体验房试住时，当时家俱刚由工人搬进来，室内仪表显示二氧化碳浓度是1500 ppm，经由一夜就寝之后，第二天二氧化碳浓度是800 ppm。

围护构造非透明部分表里面温差不超过3℃和围护构造表里面温度不低于室内温度3℃的规定，使得被动式房屋的外围护构造任何一个部位的保温隔热性能都不能被削弱。
屋顶、外墙和地面不能涌现梁、板、柱造成的构造性热桥；外门窗也不能涌现过于薄弱部分，以避免涌现结露征象。

室内温度的宜整年处于35%~65%虽然不是逼迫的条文，但是被动房实际工程表明：这一指标完备能够知足哀求。
同普通住宅比较，被动房为人们在冬季供应适宜的湿度环境。

被动式房屋对室内噪音有了更严格的规定。
国家标准《住宅设计规范》GB 50096-1999中第5.3.1条规定：住宅的寝室、起居室（厅）内的许可噪声级（A声级）昼间应小于或即是50dB，夜间应小于或即是40dB。
被动式房屋作为高端住宅，其掌握指标比该标准值更为严格。
为实现本条规定，必须在设计、施工阶段采纳相应的技能方法，紧张包括：采取隔声性能良好的门窗、沿楼准》对其进行了明确规定：

1、房屋外门窗的透明材料应选用Low-E中空玻璃或真空

玻璃，其性能应符合K≤0.8W/(m2•K)；玻璃的太阳能总透射比

g≥0.35；玻璃的选择性系数S=TL/≥1.40。

2、屋外门窗框的型材宜选择木材或塑料，其传热系数

K≤1.3W/(m2•K)。

3、外门窗的传热系数K≤1.0W/(m2•K)。

4、外窗应采取三道耐久性良好的密封材料密封，每扇窗至少

有两个锁点，并尽可能减少窗框对透明材料部分的分隔。

5、玻璃间隔条应利用耐久性良好的暖边间隔条。

对玻璃的太阳能总透射比g和玻璃的选择性系数s的规定了透明外围护构造传热、得热和采光三方面的性能。
虽然我国能够生产出上述性能的厂商不是很多，但还能够知足现有被动房的市场需求。
对玻璃间隔条应利用耐久性良好的暖边间隔条规定，可以避免普通间隔条会造成窗框部分冬季室内一侧结露征象。

二、对房屋能源花费需求进行了规定

被动式房屋首先该当是能耗需求极低房屋。
能耗需求规定使得被动房从源头设计便是使房屋本身的对能耗的需求极低。

1、房屋单位面积的年采暖需求Qh≤15 kWh/(m²·a) ；

2、房屋单位面积的采暖负荷qh≤10 W/m² ；

3、房屋单位面积的年制冷需求，Qc≤15 kWh/(m²·a) ；

4、房屋制冷的冷负荷qc,max≤20 W/m²。

这些规定不但限定了房屋的采暖能耗，也限定了房屋制冷能耗；并将被动房同一些所谓的低能耗的建筑区分开来。
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，却通过利用大量的太阳能光伏和光热知足建筑物的能源花费。

三、对房屋的实际能源花费进行了规定并提出了一次能源和一次能源系数念

被动式房屋不但是能耗需求极低的房屋，终极反响到实际能源花费上也同样是极低的。
河北标准对被动式居住建筑能源花费规定如下：

1、采暖的房屋单位面积年一次能源需求Eph≤20 kWh/(m²·a)；

2、制冷的房屋单位面积年一次能源需求Epc≤20 kWh/(m²·a)；

房屋单位面积年一次能源总需求EPT≤120 kWh/(m²·a)。

通过对被动式房屋实际能源花费的限定，使被动式房屋的能耗低落实到了实处。
河北标准引入了德国一次能源和一次能源系数念。
被动房的能耗量是用一次能源来表示，在自然界中以原有形式存在的、未经加工转换的能量资源。
又称天然能源。
如原煤、石油、天然气等。
当某种建筑用能换算成一次能源时，须要考虑该种能源在开采、运输和加工转换过程中的能源丢失。
将某种能源换算成一次能源时，考虑能源在开采、运输和加工转换过程中造成能源花费的系数便是一次能源系数。

根据德国、欧盟现行一次能源系数，并考虑我国目前的能源生产水平，河北标准的一次能源系数见表1：

表1 不同能源种类的一次能源系数

一次能源较真实地反响了对社会终端能耗的需求。
它可以勾引人们只管即便降落对一次能源的花费，鼓励人们利用太阳能和生物质能，限定人们滥用高品质能源的行为。
譬如，电的一次能源系数是3.0。
反响到同样采暖能源需求水平的被动式房屋中，如果用电则是用生物质燃料的3倍以上的一次能源。

四、提出了完全的打算方法

我国已经建立了完全的热工和能耗打算理论。
河北标准规定应按照《民用建筑热工设计规范》GB 50176规定的打算方法进行热工打算，个中包括冷凝受潮打算和隔热打算。
这一部分打算每每被工程技能职员忽略，也造成了一些节能建筑设计便是有隐患的设计。
譬如，某些建筑的设计方案本身就注定外围护构造涌现结露，或是不能够知足隔热哀求。
被动式房屋设计时严禁涌现冷凝受潮并对隔热性能提出了更为严格的哀求，否则被动式房屋随着利用年限的增加会逐渐损失时能。

河北标准依据《民用建筑供暖透风与空气调节设计规范》GB50736规定，供应了完全的打算方法。
被动式房屋的能耗打算必须为设计职员供应逐项能耗，即：

1、围护构造传热引起的房屋单位面积耗热量；

2、透风引起的房屋单位面积耗热量；

3、透明围护构造通过太阳辐射得到的房屋单位面积得热量；

4、建筑物内部得热引起的房屋单位面积得热量。

可以通过对这些分项能耗的剖析，终极帮助设计职员采纳适当的方法。
以是被动式房屋的能耗打算绝不仅仅地给出一个打算值，用以剖断是不是知足被动房的限定值，更主要地是帮助设计职员优化设计方案，设计出更为合理的被动房。

须要指出的是，秦皇岛“在水一方”的实测结果比打算结果要好。
这是人们行为节能带来的结果，譬如，在自然透风的状态下，室内温度在30℃时候，人们仍感舒适。
以是，有良好自然透风的房屋，夏季须要制冷的韶光会比打算规定的韶光要短。
这也就不难明得，被动房实测能耗比打算能耗要小。

五、提出了完全的数据库

河北标准供应了被动式房屋的打算涉及到所用到的数据库。
包括河北省紧张城市整年逐时打算温度、河北省太阳总辐射照度、人体显热散热系数、照明散热系数、家用电器、炊事及其他内部热源散热系数和河北省紧张城市日均匀相对湿度等。
河北省区域较广，地理景象差异较大。
为了使打算结果尽可能地符合实际情形，河北标准供应了丰宁、承德、张家口、秦皇岛、唐山、廊坊、保定、沧州、石家庄、衡水、邢台11个城市的气候数据库。

六、提出了透明外围护构造的掌握性指标

透明外围护构造对终极实现被动式房屋的性能起了至关主要的浸染。
我国目前市场普遍供应的外门窗与被动房所用门窗相差较远。
在现有国家标准中，有些关键性能指标的缺失落。
《河北标准》对其进行了明确规定：

1、房屋外门窗的透明材料应选用Low-E中空玻璃或真空玻璃，其性能应符合K≤0.8W/(m2•K)；玻璃的太阳能总透射比g≥0.35；玻璃的选择性系数S=TL/≥1.40。

2、屋外门窗框的型材宜选择木材或塑料，其传热系数K≤1.3W/(m2•K)。

3、外门窗的传热系数K≤1.0W/(m2•K)。

4、外窗应采取三道耐久性良好的密封材料密封，每扇窗至少有两个锁点，并尽可能减少窗框对透明材料部分的分隔。

5、玻璃间隔条应利用耐久性良好的暖边间隔条。

七、关键材料性能指标规定

被动房必须采取性能指标合格的产品。
《河北标准》中对涉及到被动式房屋的一些关键材料的性能进行了规定，如屋面和外墙用防水隔气层、防水透气层的性能指标、外墙外保温系统及其材料的性能指标、外围护门窗洞口的密封材料、屋顶金属扣板和窗台金属板的性能指标、根本和地下室外保温材料的性能指标等。

八、提出了被动式房屋的检测方法认定方法

被动式房屋必须进行气密性测试。
应抽检位于不同楼层的不同户型作为测试样本。
首层、顶层的抽检样本不得少于1套。
抽检样本量不得小于整栋建筑住宅总量的20%，且不应少于3套住宅；楼梯间必须做气密性测试。
被动式房屋竣工后，应按本标准的规定进行气密性测试。
如果测试结果全部符合n50≤0.6h-1的规定，则可剖断该建筑的设计、施工符合对被动式房屋的哀求；如果有不知足n50≤0.6h-1的样本，则必须对此样本进行整改使之知足哀求，且应重新抽样，直至抽样样本全部知足该规定为止。

在房屋投入正常利用后，应对室底细况和实际能耗进行测试。
当室底细况测试结果知足全部规定，且采暖、制冷和总一次能源花费均符合本标准的规定时，则可剖断该建筑在利用阶段符合被动式房屋哀求。

九、提出了各种建筑用燃料的CO2排放量打算方法

《河北标准》给出了各种建筑用燃料的CO2排放量折算系数，包括标准煤、原煤、天然气、液化石油气、人工煤气、汽油、石油、柴油、木材和固体生物质燃料（秸杆）。
并且给出了集中供热耗热量每“kJ”和“kWh”时，煤、天然气、固体生物质能（秸杆）的CO2排放量