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中国的被动式建筑实践

2015-12-19

中国建筑金属结构·上半月 2015年11期
关键词:结点布鲁克甲方

湖州布鲁克被动式酒店项目是我的团队所设计的一个项目。在此,我做一些关于节能方面的介绍。

我们不仅要思考建筑怎样节能,实际上我们更需要思考的是如何找到一个好的生活方式,更好地实行可持续发展。我们不仅在思考如何将近零能耗、零能耗包括超低能耗进一步降低,更重要的是,我们要思考在一个建筑中,如何把它进行合理的应用。这不仅仅是一个技术上的问题,而且还是一个经济上以及环境上的问题。

环境质量

我们要思考全球化发展方向,将来我们城市的能源将如何开发、如何进行可持续发展。联合国在1992年发出的《二十一世纪议程》倡议:人类应与自然和谐一致,可持续地发展并为后代提供良好的生存发展空间;人类应珍惜共有的资源环境,有偿地向大自然索取。人类为此应变革现有的生活和消费方式,与自然重修旧好,建立新的“全球伙伴关系”——人与自然和谐统一,人类之间和平共处。所以,不仅只是为德国,还是为了中国,为了整个世界。

我现在向大家展示一个图表(表1),它是关于中国普通住宅建筑能耗和我们在中国南方地区的布鲁克被动房建筑项目的能耗对比。

在被动房上,我们尽可能地减少会对室内环境造成热负荷的外部能源进入室内。因此,我们做了一个如图(图1)所示的建筑遮阳形式,这等于为建筑穿上了一层“保护衣”,防止外面的能源对室内温度造成过多的影响。

我们就建设的角度做了计算,侧立面的设计可以避免夏天的阳光直射,同时,由于冬天太阳入射角变小,并不影响太阳光的采暖功效。

在德国,我们提到的每平米耗能指的是使用面积的,德国的被动房的标准是每年十五千瓦小时,我们的设计面积是在被动房区域内的,而在中国,不同的是每平米耗能是指建筑面积。所以,这里很重要的一点就是说如何定义这个被动房的保温区域,它不仅涉及到区域内外的保温措施,还涉及到当时的结点做法和区域性做法。

经济质量

我们可以从这个图表(表2)中看到被动房的建筑造价稍高。在德国,大概需要三到四年,我们就能在建筑能耗上进行一些赢回。但是在中国,我们被动房建造材料的价格比市场上其他材料高了很多,所以在中国建筑能耗赢回需要的时间显然长一些。

接下来我要提到的一个重点就是关于室内舒适度及舒适区的界定,例如一个停车场,停车场的舒适度要适合汽车,但并不适合人类居住,因此我们必须准确地定义这个舒适度的标准。另一个重点就是人的使用习惯,这也是我们在设计之前需要跟甲方进行长时间讨论的一点,如果将来的使用者习惯开着窗户,我们有什么应对方法呢?三四年前,我们在中国的南方地区和中国同行及甲方沟通,甲方跟我们讲天气太热,把窗户打开可以降温。而我给甲方举了个例子,如果你开着宝马车你肯定不会把你的前挡风玻璃拆下来,而是开空调。

另外一个重要的主题是关于建筑材料,我们在布鲁克项目上用的大部分建筑材料和设备都是中国的。由于布鲁克项目是一个实验性的项目,我们在建筑的新风系统上使用了两套系统,一套是德产的,一套是国产的,德产设备的价格是国产设备的三倍,我们也想测试一下德产新风系统的运行效果是否是中国设备的三倍那么好。

社会文化及功能质量

由于各国之间存在文化差异,我们一直在思考德国的被动房和中国的被动房看起来是一样的还是完全不一样的。我们这个房子的交通流线及布鲁克项目内都有不同的平面构成,因此我们的交通流线及平面构成相对于德国的被动房来讲是完全不一样的。我们可以想像,在中国建造德国的被动房绝不可能按德国被动房的原样1:1建造和实施。

提到被动房,我们有必要讲一讲被动房里面的主动设备。实际上,被动房里的主动设备与被动房的舒适度更相关,例如我在被动房里生活需要一些新鲜空气,这个应该由主动设备来提供。当然这个设备的设置是取决于建筑内多少人生活,一个人和一百个人是不一样的。刚才我们也讲到了,我们不仅仅考虑如何节能,我们更多的是考虑如何可持续发展,很多自然的和人性化的产业也被纳入到了我们这个项目中来。

设计质量

如何达到我们的目标,使建筑的能耗降到最低呢?首先我们要进行准确的计算机模拟,模拟太阳的入射角度和照射时间,计算出建筑内每年大约有多长时间阳光可以直射。这并不是我们只把这一项进行准确模拟,而是把建筑的每一部分,例如每个墙面,每个窗户,以及它们的尺寸,导热系数,技术参数等都要准确输入到PHPP(被动房设计包,德语全称是Das PassivhausProjektierungsPaket,是基于表格计算和规范要求而产生的软件,是被动房设计的一个非常重要的辅助软件),进行准确的模拟分析。此外,在这个模拟分析中,我们还要把涉及到建筑的近百种建筑材料代入,最终得出一个比较理想的节能数据,也是一个比较准确的数据。

另一个重点是关于结点的重组,刚才讲到建筑有很多的连接方式,每个连接方式都需要一个结点。一份详细的被动房结点资料,不仅仅是图纸上的工作,同时对将来的建筑施工、被动房现场监理都有重要指导意义,因为在现场可能需要图纸进行核对,以及指导不同材料的链接方式等等。对于被动房,这个结点非常重要,尤其对于德国人,因为德国有一句谚语”上帝生活在结点”。通过这个项目,我们学习了如何同中国同行进行沟通,如何在中国建被动房项目,如何才能符合中国人的施工习惯,如何为中国的被动房研发专业结点。

图2中所显示的是布鲁克项目的北面内侧,从照片上我们可以看到一些陶棒设计,这不仅仅是装饰,陶棒有其具体的实用功能,因为不仅南向需要遮阳,北向也需要遮阳,所以遮阳设施不仅需要在南向应用,在北向也需要应用。我们当时还要考虑如何把立面和陶棒、遮阳进行结合,我们的目标是尽可能地减少建筑墙面,为此,我们在德国和中国都进行了不同的尝试。在德国,我们的做法是用断桥阳台进行断桥连接,然而由于中国的建筑规范和抗震要求,这种方式并不允许使用。所以,我们只能和中国同事多次尝试如何减少建筑热桥和传导面积以达到中国被动房的要求。

过程质量

在建筑设计开始前,我们会把我们的想法跟甲方进行沟通,在设计开始后,我们会关注每一个设计点,一直到设计完成,这样,前期设计就能完全融入我们整个设计之中。刚才提到的PHPP软件是很重要的被动房支持软件。在做一个被动房模拟的时候,我们首先要确定被动房项目位于什么地方,处于什么气候带,然后从PHPP中调取相应的数据。由于布鲁克项目时间很紧张,同时又是第一个在中国的被动房项目,所以这个软件里还没有中国的气候资料。但是,我们要动用我们的资源,获取中国的实际气候资料加入该软件并进行整理。

在开始做布鲁克项目的时候,由于这是第一个中国的被动房项目,我们完全没有可参考的实际项目,我们只有靠在德国的经验,加上和中国的甲方及合作的中国工程师们一点点进行沟通,才得到了中国的各项数据和项目要求,才设计出符合中国南方地区的被动房项目。

最开始做被动房的时候,我们还面临的一个问题就是在中国的南方地区没有一个相应的做被动房的标准,当时被动房标准只有被动房研究所定义的德国被动房标准,我们后期在做被动房认证的时候,才与被动房研究所共同探讨关于中国被动房建设的标准。

布鲁克项目建成之后我们获得了很多荣誉,我们获得了世界绿色设计奖,2014年金奖;获得了2015年中国十佳酒店设计奖,是酒店设计中因为绿建和可持续发展获奖的;同时,还获得了绿建委的金奖及被动房的认证,为此我们感到十分荣幸。房子建得怎么样并不是我一个人说了算,也需要一些认证机构、专家来检测评估我们的项目,我们通过了这些评估并获得了各种各样的认证,其中德国绿建委DGNB的认证,对我们的工作是一个认可。作为一个实验性项目、展示性项目,我们不仅仅获得了以上的荣誉,还获得了美国的认证和中国住建部绿建三星认证,这些荣誉对我们来讲是一个认可也是一个鼓励。

最后,我想跟大家介绍我们如何走到这条路上,如何通过跟甲方合作在中国建设这个项目的。

首先,我们为什么需要建这样的房子?我们要满足建筑需求,能耗需求,以及各种各样人的需求;其次,一个被动房建筑应该是由一个设计师来主导、进行和完成的。同时,我们不仅仅需要一个有经验的、可以设计被动房的建筑师,还需要一个好的甲方,一个有前瞻性、有想法的甲方。这不仅是一个技术上的问题,还是一个技术整合的问题,需要把其他的技术整合到被动房之中,才能建成一个好的被动房项目;最后,除了好的设计,还需要一个现场施工能力和监控能力都很强的监工。

(本文根据录音整理,未经本人审阅)

【文献标识码】C

【文章编号】1671-3362(2015)11-0040-04

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