十四五期間超低能耗建筑要崛起了，趕緊來學(xué)習(xí)吧！
超低能耗建筑在也內(nèi)也有被動式超低能耗建筑的說法，被動式是一種設(shè)計(jì)策略，被動式建筑是一種設(shè)計(jì)方法，由一系列優(yōu)先考慮節(jié)能和最佳實(shí)踐的原則定義。這些原則共同產(chǎn)生了一個整體效果大于分項(xiàng)技術(shù)之和的產(chǎn)品。被動式建筑與較低的能源使用相關(guān)，特別是較低的空氣調(diào)節(jié)負(fù)荷。然而，該方法產(chǎn)生了其他好處：舒適、改善的室內(nèi)空氣質(zhì)量、耐用性和彈性。被動式建筑原則可以應(yīng)用于所有建筑類型——從單戶住宅到多戶公寓樓、辦公室和摩天大樓。 下面是這些案例素材供大家學(xué)習(xí)借鑒：
Beach Green Dunes 是紐約皇后區(qū)法洛克威的一個經(jīng)濟(jì)適用且具有彈性的住房開發(fā)項(xiàng)目，它是颶風(fēng)桑迪摧毀后社區(qū)重建的一部分。Beach Green Dunes 是第一座通過 PHIUS+ 認(rèn)證的多戶住宅建筑，擁有 100 多個住宅單元。
位于美國弗吉尼亞州富蘭克林縣的節(jié)能設(shè)計(jì)中心是建筑師和建筑商 Adam Cohen 的項(xiàng)目之一，它是美國第一所按照被動式建筑性能標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的 K-12 公立學(xué)校。學(xué)校展示可再生、可持續(xù)和節(jié)能技術(shù)。
海灘綠色沙丘的鳥瞰圖，突出顯示靠近鐵路線和大西洋。
芝加哥市第一個經(jīng)過 PHIUS+ 認(rèn)證的多戶住宅項(xiàng)目 6 平的 Tierra Linda 街景。
Prairie Activity Recreation Center，美國第一個通過 PHIUS+ 認(rèn)證和 PHIUS+ Source 零認(rèn)證的休閑中心。
熱控制是通過建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的連續(xù)絕緣或熱阻來實(shí)現(xiàn)的。通常，這是相對于代碼構(gòu)造增加的熱阻，以及注意連接點(diǎn)的細(xì)節(jié)以避免熱橋。
輻射控制是通過優(yōu)化玻璃選擇來實(shí)現(xiàn)的，考慮到玻璃尺寸、太陽能熱增益和適當(dāng)?shù)恼陉柌呗浴?/span>
空氣控制是通過在建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)中創(chuàng)建氣密邊界，然后采用平衡的新鮮空氣通風(fēng)和過濾來實(shí)現(xiàn)的。熱量或能量回收通常也被用作節(jié)能或減少負(fù)載的策略。
這些構(gòu)成了主要的被動式建筑原則：(1) 高性能保溫，(2) 消除熱橋，(3) 最佳玻璃窗，(4) 遮陽/采光，(5) 氣密性，以及 (6) 能量回收通風(fēng)（下圖）。
包含這一概念的基本原則可以追溯到近 50 年前在 1970 年代石油禁運(yùn)之后在歐美興起的節(jié)能保溫技術(shù)的發(fā)展。
性能指標(biāo)
年度和高峰熱負(fù)荷和冷負(fù)荷的空間調(diào)節(jié)目標(biāo)。 就源能源而言，總體能源使用量。 氣密性。
被動建筑為設(shè)計(jì)凈零能耗建筑提供了一種行之有效的方法。第一步是保護(hù)——首先通過被動措施，然后通過主動措施。一旦達(dá)到保護(hù)目標(biāo)，現(xiàn)場或場外可再生能源將用于抵消剩余的能源使用。隨著負(fù)載的減少，需要的可再生能源也更少，當(dāng)建筑物不是由可再生能源生產(chǎn)供電時，需要的電網(wǎng)支持也更少。前期的保護(hù)工作對于廣泛促進(jìn)凈零建筑進(jìn)入現(xiàn)有電網(wǎng)至關(guān)重要。
被動式建筑的好處包括：
減少能源使用，特別是用于加熱和冷卻需求。這是可以量化的，所有氣候條件下的所有建筑類型都可以實(shí)現(xiàn)不同程度的節(jié)約。這些較低的年負(fù)荷會帶來金錢收益——業(yè)主或租戶的公用事業(yè)成本較低。 同樣，由于可以使用更小的設(shè)備尺寸，較低的峰值負(fù)載會降低供暖和制冷系統(tǒng)的前期成本。低負(fù)荷建筑還固有地提高了對停電或“被動生存能力”的適應(yīng)能力——建筑在停電或燃料不足時保持宜居內(nèi)部條件的能力。 極其密封的外殼與平衡的通風(fēng)相結(jié)合，提供了極其耐用的外殼和出色的室內(nèi)空氣質(zhì)量。進(jìn)入建筑物的空氣源是受控和連續(xù)的，而不是通過泄漏、裂縫等無意提供的。氣密邊界最大限度地減少了無意進(jìn)入的空氣量，新鮮空氣通風(fēng)提供過濾空氣，同時抽出陳舊的空氣從排氣點(diǎn)，如廚房和浴室。 封套創(chuàng)造了舒適的空間，因?yàn)榉馓椎膬?nèi)表面（墻壁、窗戶、地板等）的溫度保持在內(nèi)部設(shè)定點(diǎn)溫度附近，而不是更冷或更暖，這會導(dǎo)致通風(fēng)和不適。 被動式建筑外殼還產(chǎn)生聲音衰減，提供一些和平與安靜。這在噪音污染嚴(yán)重的城市地區(qū)或沿交通系統(tǒng)或高速公路的開發(fā)中尤其有益。
建筑認(rèn)證趨勢
在過去三年中，經(jīng)過認(rèn)證或預(yù)認(rèn)證? PHIUS+ 項(xiàng)目的面積每年翻一番。僅在 2019 年，就有 200 萬平方英尺獲得認(rèn)證或預(yù)認(rèn)證，使總面積達(dá)到約 450 萬平方英尺，約 4,200 個單位，為約 10,000 人創(chuàng)造了舒適、健康的家園。這一趨勢預(yù)計(jì)將持續(xù)下去，因?yàn)橐烟峤怀^ 700 萬平方英尺的 PHIUS+ 認(rèn)證——僅 2019 年這一數(shù)字的一半左右（圖 2）。
專業(yè)人士認(rèn)證趨勢
除了項(xiàng)目，精通被動式建筑設(shè)計(jì)策略、能源建模、施工技術(shù)和現(xiàn)場測試的專業(yè)人士市場也顯著增加。首先引入了設(shè)計(jì)專業(yè)人員教育 (CPHC?)，緊隨其后的是對承包商 (CPHB?) 和現(xiàn)場測試專業(yè)人員 (PHIUS+ 評估員/驗(yàn)證員) 的教育需求。這些從業(yè)者一起準(zhǔn)備在整個設(shè)計(jì)和施工過程中提供高質(zhì)量的被動式建筑。
位于弗吉尼亞州富蘭克林縣的節(jié)能設(shè)計(jì)中心是建筑師和建筑商 Adam Cohen 的項(xiàng)目之一，它是美國第一所按照被動式建筑性能標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的 K-12 公立學(xué)校。學(xué)校展示可再生、可持續(xù)和節(jié)能技術(shù)。
以市場價格交付被動式建筑是先驅(qū)者的專長。建筑師和建造者亞當(dāng)科恩是被動式房屋設(shè)計(jì)策略的早期采用者，并因建造世界上第一家被動式房屋牙科診所和北美第一所獲得被動式房屋認(rèn)證的公立學(xué)校而受到贊譽(yù)。他以市場價格交付項(xiàng)目。他的一個項(xiàng)目是位于弗吉尼亞州富蘭克林縣的節(jié)能設(shè)計(jì)中心，它是美國第一所按照被動式建筑性能標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的 K-12 公立學(xué)校?？贫髡f，學(xué)區(qū)的負(fù)責(zé)人說，要達(dá)到被動房標(biāo)準(zhǔn)，這座建筑的成本不會更高?？贫髡f，在重新設(shè)計(jì)學(xué)校后，這座建筑的設(shè)計(jì)成本實(shí)際上更低，而且仍然符合被動房標(biāo)準(zhǔn)。占用是建筑物的挑戰(zhàn)之一。一名教師和大約 24 名學(xué)生主要使用該建筑，但學(xué)校也可容納多達(dá) 100 人進(jìn)行旅游和活動。學(xué)校的設(shè)計(jì)必須在容量上保持熱舒適，因此該團(tuán)隊(duì)在仲夏高濕度的 100 人“最壞情況”情景下對建筑物進(jìn)行了建模，以確定機(jī)械系統(tǒng)負(fù)載。學(xué)校使用帶有兩級地面耦合加熱和冷卻系統(tǒng)的變速旋轉(zhuǎn) ERV。增加采用Cohen 希望幫助增加美國和加拿大對被動式房屋的采用。科恩制定了戰(zhàn)略，以與正常建筑成本相同或更低的成本建造高效建筑。他說他想出了如何建造一座成本與每月抵押貸款和能源賬單成本相同或更低的被動式建筑。
科恩說，他以市場價格磨練了自己的技能。他在弗吉尼亞州埃默里的埃默里和亨利學(xué)院設(shè)計(jì)了一個 40,000 平方英尺（3,716 平方米）的宿舍，價格低于市場價。宿舍已通過美國被動房研究所的預(yù)認(rèn)證。
根據(jù)科恩的說法，他設(shè)計(jì)的第一個被動式房屋牙科診所是以正常市場價格的低端建造的，比標(biāo)準(zhǔn)建筑使用的能源少 68%。
Cohen 用來增加被動式房屋采用率的另一個策略是創(chuàng)建一個模塊化建筑系統(tǒng)，以使這些高效建筑的設(shè)計(jì)和施工過程直觀且可定制。
他創(chuàng)建了一種預(yù)制服務(wù)，可以創(chuàng)建被動式房屋級建筑。他說，“用于建造被動式房屋的樂高系統(tǒng)”對于能源工程師來說很容易根據(jù)絕緣的 R 值進(jìn)行定制。對于建筑師來說，細(xì)節(jié)是經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)化的預(yù)先認(rèn)證的。該系統(tǒng)對建筑商來說很直觀。
科恩說，這種策略減少了建造被動房所需的時間和精力。
一路走來，他的設(shè)計(jì)和施工策略不斷發(fā)展，以更好地創(chuàng)造被動式建筑。他說，在所有項(xiàng)目中都應(yīng)考慮使用無熱橋結(jié)構(gòu)、連續(xù)絕緣和氣密性。
熱隔離，尤其是在冬季較冷的氣候中，是另一種策略。在冬季，將建筑物與地面斷開是有益的。他說，在夏季，該建筑可以在混凝土板中使用被動熱冷卻回路來實(shí)現(xiàn)熱舒適。 新聞副主編 Mary Kate McGowan 對 Adam Cohen 進(jìn)行了采訪。
5A 氣候區(qū)的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)
在混合氣候下設(shè)計(jì)被動式建筑有其挑戰(zhàn)，但也帶來了很多機(jī)會。加熱或冷卻季節(jié)較長或嚴(yán)酷的氣候從被動式建筑中受益最大，并且相對于“規(guī)范基線”建筑可以實(shí)現(xiàn)最高百分比的節(jié)省。在這些氣候條件下，平衡是關(guān)鍵——很容易設(shè)計(jì)出在冰點(diǎn)溫度下表現(xiàn)良好的建筑，或者在炎熱、炎熱的夏日表現(xiàn)良好的建筑。芝加哥人知道他們需要一件厚重的冬衣，但他們也需要短褲和背心。一座建筑不能脫掉它厚重的絕緣外衣；因此，太陽能增益和隔熱水平需要平衡供暖和制冷，而不是過于偏愛其中之一，并且季節(jié)性遮陽技術(shù)是有益的。
此外，許多被動式建筑選擇“全電動”，這樣它們就可以完全依靠可再生能源運(yùn)行并實(shí)現(xiàn)凈零排放。這在選擇供暖設(shè)備時可能會帶來挑戰(zhàn)——熱泵的容量會隨著室外溫度的下降而下降，因此確保在高峰日有足夠的容量而不會使設(shè)備過大可能是一個挑戰(zhàn)。
未來展望
2019 年 1 月，ASHRAE 發(fā)布消息稱，被動式建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（ASHRAE 標(biāo)準(zhǔn) 227P）的工作正在開始。該標(biāo)準(zhǔn)的目的是為具有極低能耗且耐用、有彈性、舒適和健康的建筑物的設(shè)計(jì)提供要求。像這樣的開放標(biāo)準(zhǔn)，司法管轄區(qū)可以采用或強(qiáng)制執(zhí)行，對于更廣泛地采用至關(guān)重要。
最后總結(jié)，被動式建筑代表了建筑設(shè)計(jì)的未來。這種簡單而有效的設(shè)計(jì)策略創(chuàng)造了健康、持久、高效的建筑。