夏热冬冷地区被动式建筑实践
-----朗诗布鲁克被动房
赵为麒
上海朗诗规划建筑设计有限公司 上海 200092
摘要：被动房技术是由德国率先提出、形成标准并加以实践。其特点是通过被动技术手段，在保证室内环境舒适的前提下大幅度降低建筑能耗。目前在欧洲、美洲和亚洲均有项目。布鲁克被动房项目由朗诗集团与德国被动房研究所、德国能源署合作建成，是中国夏热冬冷地区第一座按德国被动房标准设计建造的被动式建筑。本文通过对具体项目的剖析，介绍了在一个气候条件和经济发展差别较大的地区，如何秉持被动房技术原理因地制宜地开展项目实践。
关键词：被动房、低能耗、无热桥、气密性、热回收、外遮阳、可再生能源。
PRACTICE OF PASSIVE BUILDING IN HOT SUMMER AND COLD WINTER ZONE—LANDSEA
BRUCK PASSIVE HOUSE
Weiqi Zhao Bo Jiang Qu Yang
Landsea Planning & Architecture Design Co., Ltd, Shanghai, 200092
Abstract: The Passive House technology was first suggested, developed into practice, and was first made into standard by Germany, whose feature was to greatly reduce building energy consumption employing passive house technology with comfortable indoor environment. It is widely used in projects through European, American and Asian regions. The Bruck Passive House was designed and constructed by the cooperation of Landsea Group, German Passive House Institute and Deutsche Energie-Agentur. It was the first passive house designed and built according to German passive house design standard in hot summer and cold winter zone in China. It is discussed through case analysis in this article how passive house technology is employed in local projects. It is also discussed how project runs in the region whose economic development varies deeply among districts, with so harsh climate in summer as well as in winter.
Keywords: passive house, low energy consumption, non-thermal bridge, air tight, heat recovery, external shading, renewable energy
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1 项目概况
布鲁克项目位于浙江长兴太湖南岸的朗诗集团研发基地内，基地紧邻太湖，布鲁克楼5层，总高17.4米，建筑面积约2500㎡。项目定位为绿色精品酒店，共有标准房间48间，套房4套。
图1: 实景照1
方案由德国彼德鲁格建筑设计事物所进行方案设计，上海朗诗规划建筑设计院进行初步设计和施工图设计，德国被动房研究所作为咨询方参与项目的整个过程。在最大程度遵照德方设计的前提下，结合中国的规范和做法，最终将设计落地完成，得到德方的高度好评。为保证项目的顺利实施打下坚实的基础。
图2: 三层平面图
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2 被动房的定义及评价指标
被动房的是指仅通过建筑新风系统提供采暖和制冷就能满足热舒适度的要求的低能耗建筑。其设计的核心是节能。所有的设计方法和技术手段都是从节能降耗的角度出发，在保证舒适度的前提下，将建筑能源消耗降到最低。 德国被动房研究所根据长三角气候特点给出夏热冬冷地区被动房设计指标： (1) 单位面积采暖能耗≤15Kw/㎡.年 (2) 单位面积制冷能耗≤15Kw/㎡.年
(3) 包含热水 照明等单位面积综合能耗≤120Kw/㎡.年
(4) 气密性要求：50Mpa压力差情况下，换气次数≤0.6次/小时
3 布鲁克被动房采用的关键技术
为达到上述指标的要求，布鲁克被动房采用了无热桥的外保温系统，高效节能门窗系统，带热回收的新风系统，变频风冷热泵系统，外遮阳系统，太阳能+空气源热水系统，建筑内外墙及楼地面隔声系统，雨水回收系统8项关键技术系统。其中的隔声系统和雨水回收系统是满足DGNB认证采用。
4 外围护结构的保温性和气密性设计
按照德国被动房标准，屋顶传热系数不大于 0.15 W/m2K ，外墙传热系数不大于 0.15 W/m2K ，整窗传热系数不大于 0.8 W/m2K ；气密性要求： 鼓风门测试值(n50 < 0.6 h-1) ，在维持50Pa正压的情况下，室内换气次数小于0.6次/h；布鲁克被动房也按照该指标进行设计。
5 外保温及外门窗材料选择
5.1外墙外保温材料选择：通过对国内市场上经常采用的保温材料的保温性能和燃烧等级，最初选定的三种保温材料——模塑聚苯板（普通EPS，B2级）、石墨聚苯板（灰板，B1级）和岩棉板（A级），经过对外墙体传热系数的计算，要达到不高于0.15 W/(m2·K)的要求，模塑聚苯板需要260mm厚，石墨聚苯板需要200mm厚，岩棉板需要280mm厚。通过经济性评价，结合朗诗经验，最终选用了石墨聚苯板保温体系作为墙面的保温材料，并按照规范要求在每层设置岩棉防火隔离带，保证整个建筑防火保温性能，墙体综合传热指标值实现了0.15 W/(m2·K)。
图3：石墨聚苯板外保温构造示意图
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5.2一层地面保温材料的选择：布鲁克项目中一层部分区域属于被动房范围内，需要在一层结构面铺设保温板。综合对比石墨聚苯板、挤塑聚苯板、岩棉板等各类保温材料，发现挤塑聚苯板具有更好的保温性能、更大的抗压强度、更好的防水性能以及更优的性价比，因此地面保温材料选用了挤塑聚苯板。挤塑聚苯板的
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厚度为40mm，一层地面的综合传热系数为0.6 W/(m·K)以下。
图4：地面外保温施工现场 图5：墙面外保温施工现场
5.3屋顶保温材料选择:建筑屋顶保温材料的选择综合考虑了材料的保温、防水和燃烧性能。在泡沫玻璃保温板、挤塑聚苯板和发泡聚氨酯三种材料中，泡沫玻璃保温板的保温性能较差，若要达到0.15W/(m2·K)需要采用350mm厚，造价极其昂贵；挤塑聚苯板由于板缝不可避免，解决不了防水和断热的问题。最后选择了B1级的现场发泡聚氨酯材料，实现了防水保温一体化技术。发泡聚氨酯的厚度为230mm，屋面的传热系数达到了0.10 W/(m2·K)。
图6：屋面聚氨酯外保温施工现场 图7：出屋面屋面管井外保温施工现场
5.4外门窗材料选择：根据德国被动房标准的要求，外门窗的传热系数不大于0.8 W/(m2·K)。外门窗面积一般占据整个外围护结构20%的比例，其保温隔热性能以及气密性直接关系到被动房的节能效果。选择达到该指标的门窗产品，中空玻璃的传热系数至少要低于0.7 W/(m2·K)，框材的传热系数至少要低于0.9 W/(m2·K)。国内常用的门窗产品中，型材以断热铝合金、塑钢和木质窗框为主，而玻璃配置常见为双层玻璃单中空构造，难以满足被动房要求。通过考察，最终选择了目前国内唯一获得被动房“Passive 120”认证的一款铝包木型材三层双中空玻璃产品，整窗传热系数达到了0.75 W/(m2·K)。
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图8：铝包木型材LOW-三玻窗 图9：常规项目外保温中锚固件热成像图
6节点无热桥设计
6.1外保温无热桥结构：锚固件在保温体系中起到了固定支撑的作用，但是锚固件本身却是保温系统的“热桥”，外饰面的雨水也有可能通过锚钉深入墙体内部。在常规的建筑中，通过热成像仪拍摄到的现有建筑中照片中，可以清晰的看到锚固件热桥。为了避免锚固件成为热桥，专门选用特别采取了特殊“断桥”设计锚固件，即在保温板粘贴完毕后，在板面挖出圆形的槽正好将锚固件和托盘安装进去，再用圆形保温板塞入槽内，实现了锚固件的“断桥”处理。
图10：断热锚栓安装效果图
6.2窗洞口无热桥结构：在常规项目中，门窗与墙体的安装都是通过钢附框或者金属角铁安装，窗框与墙体之间必然存在缝隙。尽管现场的工人都采用了打发泡剂的方式封堵这道间隙来断热处理，但是，时间久了，发泡和密封材料都会有不同层度的老化现象，不仅产生冷热桥，更导致渗水。为了保证被动房的窗洞口部位具有更好的保温，外门窗的安装节点采用了特殊的设计手法，窗框的安装不再
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