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建筑·干货 | 卢求:没有暖气也能在南极生存,这些房子是如何做到的?

2016-06-12 马小良 马良行MAHOOOO




本文是德国可持续建筑委员会(DGNB)国际部董事、洲联集团-五合国际副总卢求,关于德国被动房超低能耗绿色建筑技术体系方面的论述:


作者系统介绍了被动房的起源,德国被动房的技术体系,包括被动房的核心技术指标、被动房计算模型边界条件、被动房住宅的设计要点、既有建筑被动房技术改造。分析了被动房的优点和发展趋势,被动房的成本增量与政府资助措施以及三个项目案例。


作者简介: 
  • 德国可持续建筑委员会(DGNB)国际部 董事

  • 中国建筑节能协会 常务理事

  • 清华大学EMBA班 客座教授

  • 东南大学 客座教授

  • 5+1洲联集团 -五合国际 副总裁



被动房的起源
被动房最初是指在寒冷的气候条件下,建筑不需要采暖设备,仅通过围护结构保温就能实现较舒适的室内环境。

按照该理念实现的第一件作品是1883年在挪威建造的弗拉姆(Fram)号极地考察船,曾是当时世界上深入极地最远的考察船。在南极、北极极度寒冷气候条件下,该船不需要开启采暖火炉,即可保持船体内较为舒适的温度。

实现这一效果主要依靠优秀的保温构造,船壁和甲板构造厚度达40~50cm,由多层材料组合而成,窗户由3层玻璃构成。如今,这艘船作为一座博物馆在奥斯陆被保护下来。

资料来源www. timbowden.com.au
挪威弗拉姆(Fram)号极地考察船

早期的被动房实践暴露出许多问题,缺少高性能窗户,人们没有意识到建筑气密性的重要性,不少项目采用了复杂的技术设备和构造机关,使建筑后期使用围护复杂且成本高。

1990年,达姆施塔特克兰尼斯坦区(Darmstadt-Kranichstein)成功建造了世界上第一栋被动房试验建筑。这是一座4户连排私人投资建设的住宅,每户156m2,建筑师是Bott/Ridder/Westermeyer设计公司。

项目受到德国黑森州政府的资助,这座被动房非常成功,至今一直有4个家庭居住在里面,多年实际运行监测数据显示,其采暖能耗小于12kWh/m2.a。

资料来源 PHI
世界上第一栋被动房建筑德国Darmstadt-Kranichstein连排住宅

资料来源 PHI
室内环境

资料来源 PHI
住宅剖面

被动房的优点和发展趋势
被动房是最初主要针对中欧地区住宅建筑而研发的技术体系,其最大优点是相比其他低能耗技术体系建设投资少,运维成本低;有较高的热工舒适度,使用舒适方便,经久耐用、不易出现建筑损伤。

资料来源 PHI
德国弗来堡Weingarten-West 1960年代的高层住宅改造成被动式住宅项目

目前被动房技术体系不断发展完善,除居住建筑以外,已扩展到其他建筑类型,包括办公、学校、酒店、体育馆、博物馆、工业建筑等,项目也拓展到其他气候地区:包括欧洲、亚洲、北美洲、南美洲、澳洲。

资料来源 PHI

2012年落成的世界上

最大规模的被动式办公建筑,

维也纳RHW2办公楼,使用面积21000平方米

维也纳RHW2办公楼门厅(左)及室内(右)

根据被动房权威网站(www.passivhausprojekte.de)2015年1月底的数据显示,已有3145栋建筑获得被动房认证,包括居住、办公、学校、博物馆、工业建筑等类型,总建筑面积超过100万平方米。

被动房案例分析
1


法兰克福CAMPO被动房项目

CAMPO am Bornheimer Depot

资料来源 PHI
街区广场及商业

资料来源 PHI
总平面图

资料来源 PHI
住宅平面

这里距法兰克福市中心不到5km。规划方案形成了传统地中海城市空间街道尺度,完善了这一区域的街道空间,保留了原有修理车间的等历史保护建筑,将其改造成超市、零售商店和小酒馆,购物和美食相结合,形成高质量的新城区。项目包含当时德国内城规模最大的146套被动式住宅公寓。

法兰克福CAMPO被动房项目技术指标



2
海德堡铁路城
Bahnstadt Heidelberg

海德堡铁路城位于海德堡市中心,用地范围116hm2,是目前世界上最大的被动房建设项目。2007年进行城市规划深化设计,2010年开始建设,整个项目将提供居住、研发、商业和文化的充满活力的综合城区。

整个城区规划并承诺按照被动房标准建造,包括办公、实验室、商业、电影院、学校、幼儿园、大学生宿舍、住宅等建筑类型。海德堡城建部门与海德堡气候保护和能源咨询机构(Klimaschutz and Energieberatungsagentur Heidelberg)及社区联盟(Nachbargemeinden)合作,共同负责被动房的实施质量保障。

海德堡铁路城主要技术指标

海德堡铁路城规划总图

第一期开发用地:60hm2,其中包括:居住9hm2,产业研发16.5hm2,校园4.5hm2,开放空间16hm2,社会基础设施3hm2,道路用地11hm2,公共设施包括:2个幼儿园、1个小学,1个文娱中心,3儿童游戏场。城区远期通过可再生能源提供市政供暖。园区还将实行智能电网系统。

卢求摄
海德堡铁路城被动房住宅

 卢求摄
海德堡铁路城被动房办公研发建筑

 卢求摄
海德堡铁路城被动房住宅内庭园

卢求摄

海德堡铁路城被动房住宅



3
德国斯图加特Leonberg产能别墅

这座别墅位于斯图加特附近的莱翁贝格(Leonberg Warmbronn)小镇,不仅达到了被动房水平,而且还是一栋成功的产能建筑。

这栋建筑突破了人们关于被动式超低能耗建筑的传统观念,以优雅、现代的形象,潇洒地嵌入山坡树木景色之中,南向巨大连通的玻璃面使周围美景融入室内,造就了这栋梦幻般的德式别墅


资料来源  Fisch教授
斯图加特Leonberg产能别墅

资料来源  Fisch教授
斯图加特Leonberg产能别墅

卢求摄
斯图加特Leonberg产能别墅餐厅

卢求摄
斯图加特Leonberg产能别墅厨房

卢求摄
斯图加特Leonberg产能别墅室外露台

卢求摄
斯图加特Leonberg产能别墅起居室

这栋建筑的业主本人是一位出色的建筑机电设备工程师,经过精心设计、模拟计算,依靠先进的建筑材料和技术系统,使太阳辐射得到有效控制,建筑的采暖、制冷能耗需求很低。


四口之家居住在这栋别墅里,一年四季的采暖、制冷、新风、照明、家用电器、生活热水、炊事等所有使用能源,全部来自于屋顶的光伏发电,业主不需要从城市购买任何能源,并且发电量还可为两辆私家电动汽车充电,满足日常交通能源需求。


德国斯图加特Leonberg产能别墅主要技术指标

注:发电余量相当于可以供一部中等电动小汽车行使65 000km的电量(17kW和/100km)


资料来源  Fisch教授

斯图加特Leonberg产能别墅 电动汽车



4
有关被动房的争议和思考

虽然大规模被动房项目的建设大幅降低了建筑采暖能耗,改善了室内热舒适度。但被动房技术对建筑节能环境保护方面的贡献程度在西方国家存在一定争议。

被动房室内舒适度标准,相当于德国“全空调”(vollklimatisiert)室内环境标准,由此带来的问题是:舒适的室内环境需要精心设计、安装的通风系统。内部功能需要调整时就不那么简单。常规住宅如果将储藏间改成卫生间,只需要改变使用方式,增加开窗通风习惯或增设一个排风扇即可,而被动房可能不能轻易改动、否则技术系统就被破坏了。

而与被动房技术相比,在低能耗建筑的基础上,结合太阳能利用,能够在同样投资规模下,达到同样能耗水平、获得一个可以根据个人需求可调节的室内舒适环境,而且运行成本还能更低。通过降低外保温厚度,还能够有效改善建筑的生态评价指标性能(Oekobilanz)。



参考文献

●德国被动房研究院(PHI)官网:www.passiv.de●德国被动房研究院认证项目数据库:www.passivhausprojekte.de●《The world’s first Passive House, Darmstadt-Kranichstein, Germany》 PHI ●《 Passivhaus-Projektierungspaket (PHPP)》PHI●《Kriterien zur Zertifizierung von Passivhaus》PHI●www.heidelberg-bahnstadt.de● www.heidelberg.de●《Baugebiet Bahnstadt in Heidelberg-Städtebauliches Energieund Wärmeversorgungskonzept》Ing.Buero EBOEK●《Energy Plus Buildings and Districts as Renewable Energy Sources》N. Fisch

*为方便阅读,本文略有删减,如需要查阅完整原文,点击页尾“阅读原文”即可。




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