被动式建筑的最核心技术是建筑隔热的设计

1、被动式建筑的最核心技术是建筑隔热的设计 被动式建造的最核心技术是建造隔热设计？ 被动式建造（PassiveHouse）是由瑞典隆德高校的Mr.BoAdamson教授和德国达姆斯塔特房屋与环境研究所的Mr.WolfgangFeist博士在1988年提出来的，目标是设计一种不需要“采暖空调主动供冷热”的房屋，因此命名为“被动式建造”。1990年，世界首座被动式建造在德国达姆斯塔特（Darmstadt）建成。从今，以Mr.WolfgangFeist为首的物理学家、数学家、气候环境学家、材料学家及专业工程人员组成的科研团队，对被动式建造举行了20年的系统研究与测试，形成了一整套技术和施工规范。 被动式

2、建造最初并没引起人们留意，但随着2022年世界能源价格大幅上涨，被动式建造的独特魅力越来越引起各国建造、能源、环境界人士的留意，渐渐获得了社会各方面的公认，进入2022年后，被动式建造渐渐成为欧洲主流建造节能技术，并被部分欧洲国家决定为国家建造标准或将来城市进展计划，欧洲议会也提议欧洲新建建造要符合“被动式住所”标准，包括美国、中国等各国在内，越来越多的建造专家渐渐认识到：“被动式建造”节能技术是最合理且效果最显然的建造节能技术。被动式建造主要包括四个方面特点： （1）建造外围护结构采用150-200mm以上厚度的外墙外保温材料，靠室内一侧采用重质建造材料； （2）围护结构密闭性好； （3）良

3、好的通风设计； （4）做好建造朝向设计，采用三层玻璃窗户与遮阳，以利于采用太阳能供热。 其中，最重要的是第（1）条，它所反映的就是建造物理学的建造隔热计算原理，这也是确定能否发挥“被动式建造”另几项技术成效的最核心技术。看过国内一些“被动式建造节能技术”资料推荐，很多研究材料只留意到厚厚的外保温材料，却忽视了其中更重要的：建造围护结构室内表面墙体要采用高蓄热重质建造材料，倘若脱离了这一条，就不行能实现“不需要采暖空调主动供冷热”的目标。 被动式建造的主要技术思想是，一方面凭借高保温隔热与高密闭性的建造围护结构，来抵御冬天室外低温与夏天太阳辐射、室外高温给室内热环境造成的影响；一方面是冬天充分利

4、用太阳能采暖，夏天充分利用通风给蓄热墙体降温。 （1）150-200mm以上厚度的外保温材料与高密闭性围护结构，主要是用来抵御冬天室外低温与夏天太阳辐射、室外高温对室内热环境的影响。 （2）室内墙体采用高蓄热重质建造材料，这也是建造隔热设计的最关键技术，凭借超厚外保温材料隔绝室内通过围护墙体传热与外界环境的热交换作用，内部的高蓄热重质墙体，一方面可以在冬天吸收、储存透过窗户辐射进室内的太阳能，给室内供热。一方面在夏天夜晚低温时，通过通风散热，储存冷负荷，到了白天，可吸收室内人体散热和室外传热，使建造室内夜暖昼凉、冬暖夏凉。倘若建造室内墙体缺少高蓄热重质建造材料设计，即使采光很好，冬季也只能使白

5、天室内暖和，并不能维持夜晚的室内温度。同理，倘若室内墙体不采用高蓄热重质材料，夏天的夜晚通风只能使建造室内夜晚更舒服，并不能使建造室内白天也清凉怡人。 被动式建造的这四项技术是互相关联，相互影响的，但关键要通过厚厚的外保温材料内的高蓄热重质材料而起作用。 （3）良好的通风与高密闭性设计 被动式建造的通风设计，一方面能将冬季白天太阳辐射入室内的热量，凝聚传递到其他室内（北房），尽可能储存更多热量，另一方面在夏季夜晚，尽可能充分调动室外清凉空气，给室内高蓄热墙体散热，储存冷负荷。被动式建造的高密闭性，既可以削减空气渗透所导致的冷热负荷损失，也是发挥其通风设计的重要保证。 （4）良好的建造朝向设计与

6、三层玻璃窗户及遮阳设计 冬天，可充分利用透过窗户的太阳辐射给室内供热，同时，三层玻璃的良好保温性能，又削减了窗户的传热散热。夏天，通过良好的遮阳设计，遮蔽、反射室外太阳与高温辐射。三层玻璃窗户及遮阳设计，既利用了冬季太阳能，又防止夏季太阳辐射，还自然采光，这样，建造的朝阳面围护结构设计，不但不必拘泥窗墙比，还应当采用比较大的窗户。 部分同行将被动式建造的太阳能采暖理解为光伏电池取暖，有的通过光伏电池和地热来实现“零能耗”建造，这种“零能耗”建造倘若没采用150mm以上厚度的外保温与高蓄热内墙体，即使供电量为零，但实际建造能耗并不小，只是用光伏电池和地热代替了电能，实际运行成本也很高。 “被动式

7、建造”的建筑成本只增强5-10%，运行能耗只相当于平凡建造10-25%.若在“被动式建造”技术基础上，再采用光伏电池和地热“节能”的“零能耗建造”，才是真正的节能建造。采用光伏电池，一般适宜输电成本较高的边远地区别散建造，不适宜城市建造。 总之，被动式建造的最关键技术是通过室内高蓄热墙体，将高保温隔热性能、高密闭性的建造围护结构，与良好的通风设计、三层玻璃窗与遮阳、建造朝向设计等节能技术有机地集合在一起的综合建造节能技术。 倘若单从每项节能技术来看，德国被动式建造的这些建造节能技术，也是国内建造节能技术所强调的，但倘若外保温围护结构内表面墙体缺少高蓄热性能材料，这时，单强调保温、或提高建造密闭

8、性，不但不能发挥这些节能技术的综合节能效果，有时甚至适得其反，倘若建造围护结构消失隔热设计错误，反而可能消失所谓“建造保温性能越好，越耗能”“越密闭，越耗能”现象。根据某些建造节能专家的说法，“外保温材料相当于夏天给建造穿上了棉袄”，导致建造室内热源热量散发不出去，而增强建造能耗。 这是由于国内多采用能耗模拟软件来评估建造围护结构节能设计，但能耗模拟软件是针对24小时继续空调模式建造开辟的，计算的是室内设定温度条件下的建造传热能耗，只考虑了墙体蓄热性能对墙体传热的影响，未考虑间断空调模式下，空调关闭通风时，室内温度低于空调设定温度时，所引起的建造墙体传热模式变化与建造墙体蓄热变化对建造能耗所形

9、成的影响。例如，150mm厚外保温材料内的重质墙体材料，在通风作用下，能储存大量冷负荷，对节省建造能耗能产生极大影响。但用能耗模拟软件模拟计算，保温材料有50mm厚就节能了，再厚就没有显然节能效果了，而有的建造能耗模拟软件，甚至会得出“南方建造保温越好，越耗能”的计算结论。 这是由于24小时继续空调模式下的建造能耗模拟计算软件，无法体现空调关闭状态下，室温低于空调设定温度条件下的通风，所形成的墙体蓄热变化对建造能耗的真切影响，所以，若用建造能耗模拟计算软件指导间断空调模式下的建造围护结构节能设计，能耗偏差十分大。所以，建造能耗模拟计算只适用于24小时继续空调模式下建造节能设计，不适用于天天空调

10、只开十几个小时的间断空调模式建造节能设计。 依照有的能耗模拟软件，建造内部墙体要采用低蓄热墙体才节能，其实这一条只适用天天只使用几小时的会议室，或者外保温性能很差的围护结构，对外保温性能较好的建造或使用时光超过十几个小时的建造是不适用的。 德国被动式建造节能技术本质是依据建造物理（建造热工）原理开辟的，依据的是冬季建造保温计算与夏季建造隔热计算理论。按照冬季建造保温计算，保温材料越厚，墙体传热能耗越小。 建造隔热设计理论主要是针对自然通风条件下的建造围护结构热工节能设计，BEED建造热工节能设计计算软件围护结构隔热设计计算所体现的建造节能原理是：在夏季白天室外温度较高时，外墙外保温越厚，越密不

11、透风，越有利于阻挡阳光把围护墙体晒热，同时围护结构内侧重质建造墙体导热性能要越大越好，这样，在夜晚室外温度较低时，通过建造室内良好的通风散热，围护结构内侧重质墙体导热率越高，越有利于发挥建造内墙蓄热性能，储存尽可能多的冷负荷，在白天室外温度上升时，关闭窗户，利用室内墙体蓄存的冷负荷，来吸收室内外热源散发的热能，来维持室内温度稳定。 建造隔热计算既适用于非空调建造的夏季隔热要求，也适用于天天空调只开十几个小时的间断式空调建造隔热要求，即使在24小时继续空调模式下，仍旧能发挥隔热设计的阻热蓄冷作用，如在室外温度低于空调设定温度，空调自动关闭时的通风散热，这时的室内重质墙体仍能起到储存冷负荷的作用，

12、但能耗模拟软件却不能体现空调关闭，室温低于空调设定温度条件下，通过通风降低墙体蓄热所储存的冷负荷。 建造隔热设计计算则综合考虑了夏季建造围护结构外表面太阳辐射吸收系数、建造围护结构外保温设计、建造墙体内部蓄热墙体设计、自然通风设计的综合节能技术。依据建造隔热计算，建造外保温材料厚度在150mm以内变化，对建造内表面最高温度影响都比较大，外保温材料厚度超过150mm以上，再连续提高外保温材料厚度，对降低建造内表面最高温度才越来越不显然。但依据建造能耗模拟计算，建造外保温材料厚度在50mm以内变化，对建造能耗影响较大，超过50mm以上，对夏季空调建造能耗影响就不显然了。 此外，保温材料厚度还与能源

13、价格有关，倘若按九十年月初的能源价格，保温材料超过50mm厚，可能就不划算了，但倘若根据2022年以来的能源价格计算，即使150mm厚也是值得的，德国被动式建造把保温材料做成150-200mm以上厚，是考虑到将来能源上涨，这是很有远见的，由于保温材料从40mm增强到200mm，增强的建筑成本连零头都不到，但所节省的建造能耗远远大于增强的建筑成本。 围护结构密闭性与良好的通风设计是建造隔热设计的最基本要求，惟独在密闭性建造里，较厚的建造保温与通风设计才有意义，使建造能在真正需要通风的时候通风，如在夏季夜晚室外温度较低时通风蓄冷，在冬季中午利用围护结构重质内墙蓄热，良好的通风可使建造蓄热内墙储存更多的冷负荷，或者热负荷。但在不该通风的时候，则要密不透风，如夏季白天炎热的时候、冬季夜晚严寒的时候，密闭性好能显然削减室内冷热负荷损失。 结论与建议 总之，被动式建造的最核心技术是建造围护结构隔热设计，一方面要设计150-200mm厚的外墙外保温材料，另一方面，围护结构靠室内一侧墙体要采用钢筋混凝土等重质高蓄热墙体材料，通过外墙外保