根據(jù)歐洲一些從事建筑研究和設(shè)計(jì)的學(xué)者們達(dá)成的共識(shí)，年供暖耗熱量不超過15kW?h／m2，同時(shí)年總能耗（供暖、空調(diào)、生活熱水、照明及家電等能耗之和）不超過120kW?h／m2的建筑被稱為“被動(dòng)房”（passivhaus或passivehouse）。為了滿足年供暖耗熱量和年總能耗指標(biāo)，要求被動(dòng)房圍護(hù)結(jié)構(gòu)具有良好的保溫隔熱性和氣密性，前者可以很好地減少由于室內(nèi)外溫差所引起的冷熱負(fù)荷，而后者能夠有效地減少由于室內(nèi)外空氣滲透產(chǎn)生的冷熱量損失。但由此也會(huì)導(dǎo)致室內(nèi)空氣與室外空氣的交換，需要通過可以控制的機(jī)械系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，為了滿足室內(nèi)人居需求，必須保證一定的新風(fēng)量。新風(fēng)的處理與組織及輸配都需要消耗一定的能量，而由于被動(dòng)房圍護(hù)結(jié)構(gòu)良好的保溫隔熱性能，使得新風(fēng)系統(tǒng)能耗在供暖空調(diào)系統(tǒng)總能耗中占有較大比例。
本文根據(jù)被動(dòng)房相關(guān)技術(shù)參數(shù)要求和DB11／891—2012《北京市居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》建立了對(duì)比模型，計(jì)算了某居住建筑冬、夏季室內(nèi)負(fù)荷以及新風(fēng)負(fù)荷所占比例，模擬了全年能耗情況，對(duì)比分析了采用被動(dòng)房技術(shù)與根據(jù)國(guó)內(nèi)相應(yīng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的居住建筑的節(jié)能水平。
計(jì)算模擬
針對(duì)以上各種影響因素，為了清楚地比較被動(dòng)房供暖空調(diào)系統(tǒng)各類負(fù)荷所占比例與普通居住建筑的不同，參照被動(dòng)房相應(yīng)技術(shù)指標(biāo)，采用EnergyPlus軟件進(jìn)行計(jì)算模擬，該軟件在計(jì)算過程中對(duì)建筑負(fù)荷、系統(tǒng)、設(shè)備之間都有反饋，有較好的精確性。
建筑模型基本參數(shù)
以北京作為建筑所在地。模型相關(guān)參數(shù)及空間尺寸等如表3及圖1，2所示。
參數(shù)條件設(shè)置
計(jì)算模擬采用軟件EnergyPlusV8-1版本進(jìn)行，其中圍護(hù)結(jié)構(gòu)、空調(diào)系統(tǒng)及熱回收裝置等的主要參數(shù)設(shè)置如表4所示。
表4模擬中涉及的主要參數(shù)設(shè)置
結(jié)果分析
負(fù)荷總體情況
對(duì)根據(jù)被動(dòng)房技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及北京居住建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置的模型進(jìn)行計(jì)算得到的整棟建筑的最大負(fù)荷及新風(fēng)負(fù)荷如表5所示。
由于被動(dòng)房圍護(hù)結(jié)構(gòu)良好的保溫隔熱性能，在冬季不采用熱回收裝置的情況下，相應(yīng)模型的熱負(fù)荷為22W／m2，約為采用DB11／891—2012《北京市居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》模型的熱負(fù)荷（31.4W／m2）的67％左右。在夏季被動(dòng)房最大負(fù)荷點(diǎn)出現(xiàn)在14：15，其冷負(fù)荷為55.3W／m2，高于采用DB11／891—2012《北京市居住建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)》模型的50.6W／m2，被動(dòng)房模型采用排風(fēng)熱回收后二者大致相當(dāng)。
圖片注：1）計(jì)算新風(fēng)量取30m3／（人·h）； 2）冬季供熱采用空調(diào)熱負(fù)荷計(jì)算方法；3）括號(hào)中為采用排風(fēng)全熱回收裝置計(jì)算模擬所得負(fù)荷。
新風(fēng)負(fù)荷所占比例
在夏季，最大新風(fēng)負(fù)荷與最大總負(fù)荷的出現(xiàn)時(shí)刻并不一致，夏季平均值為18.4％（時(shí)間平均）。隨著新風(fēng)量的不同，相應(yīng)比例在14％～34％之間變化。
在冬季，由于被動(dòng)房良好的保溫隔熱性能有效地減少了由圍護(hù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的冷熱負(fù)荷，同時(shí)室內(nèi)的人體、燈具及設(shè)備散熱量均被很好地利用，所以新風(fēng)負(fù)荷更為突出。根據(jù)新風(fēng)量的不同，不采用熱回收時(shí)新風(fēng)負(fù)荷占總熱負(fù)荷的63.8％～84.1％左右。
采用全熱回收（ERV）裝置、新風(fēng)量為30m3／（人?h）時(shí)，夏季新風(fēng)負(fù)荷可降低63％左右，冬季新風(fēng)負(fù)荷可降低67％左右。夏季最大新風(fēng)負(fù)荷降低為總冷負(fù)荷的7.4％；冬季最大新風(fēng)負(fù)荷降低為總熱負(fù)荷的37.16％，其他新風(fēng)量下下降幅度更明顯。
供暖空調(diào)系統(tǒng)能耗
被動(dòng)房采用能量回收裝置比不采用全年可節(jié)能5.47％～11.2％。當(dāng)新風(fēng)量為30m3／（人?h）時(shí)，能量回收裝置能耗為3.1kW?h／（m2?a），占系統(tǒng)全年能耗的10.96％，而夏季制冷能耗為16.04kW?h／（m2?a），占系統(tǒng)全年能耗的75％左右，為主要能耗。
新風(fēng)量對(duì)被動(dòng)房供暖空調(diào)系統(tǒng)全年能耗影響較大，當(dāng)新風(fēng)量為90m3／（人?h）時(shí)，全年系統(tǒng)能耗將達(dá)到33.35kW?h／（m2?a），比30m3／（人?h）時(shí)增加47％。
被動(dòng)房與根據(jù)北京節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)建造的居住建筑相比，在相同的室內(nèi)衛(wèi)生和熱舒適條件下，新風(fēng)量為30m3／（人?h）時(shí)，被動(dòng)房供暖空調(diào)系統(tǒng)年能耗為22.66kW?h／（m2?a），與根據(jù)北京節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)建造的建筑的能耗24.38kW?h／（m2?a）相比，可節(jié)能7％左右。
需要說明的是，當(dāng)前國(guó)內(nèi)居住建筑很多沒有設(shè)置獨(dú)立的新風(fēng)系統(tǒng)，主要依靠自然通風(fēng)或冷風(fēng)滲透等方式進(jìn)行通風(fēng)換氣。而本文在計(jì)算模擬時(shí)，為了對(duì)比被動(dòng)房和一般節(jié)能居住建筑的負(fù)荷和能耗水平，對(duì)室內(nèi)新風(fēng)量及溫濕度采用了一致的設(shè)置，因此結(jié)果與實(shí)際情況可能存在一定的差異。
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評(píng)論
