被动屋“汉堡之家”人性化的研究

(武汉工程大学土木工程与建筑学院 武汉 湖北 430070)

一、引言

近年来，中国随着经济的快速发展，人们生活质量也逐渐提高，人们对居住房子需求量也随之变多，这促进了建筑业的迅速发展。对于中国来说，中国是一个人口众多的国家，能源是有限的，但人们对能源消耗是无止境的。作为世界上最大的发展中国家，在能源的利用和绿色建筑这些方面相对比较薄弱。相对建筑物所耗的能源最大的，而节能绿色建筑在中国虽然起步较晚，但是已经到了一个非展不可的阶段。另一方面，随着中国的城镇化快速发展，每年的建筑物的数量不断快速增长，对土地、水、能源以及环保等问题已日益加剧。对于这些问题，仅仅依靠限制资源、能源的使用和加大开采是无法解决问题的根本，我们必须尽快找到解决问题的方法。显然对于中国这个发展中国家要用阻止建筑业发展、限制能源这些方面的途径来解决问题是不可能实现的。因此，目前我们唯一解决这个问题的方式就是“如何利用能源”。被动屋“汉堡之家”为我们开辟了一条节能建筑之路。“被动屋”是建筑节能理念和各种技术的一个结合体，可以通过利用太阳能、地热能等可再生能源使采暖消耗的一次能源不超过15千瓦·小时/平方米的房屋。对于节约能源的问题，被动屋可以最大利用化的使用能源，可以做到充分利用能源，减少能量流失从而达到我们目的。在我国上海市的“汉堡之家”已经被认证为被动屋，也是在我国被动式节能建筑第一个被动屋。

二、被动屋建筑设计及结构

双层表皮结构：双层表皮结构是用双层表皮作为表皮的衍生物使得建筑内部空间发生了微妙的变化,也使得表皮具有了自身独立的空间系统。让建筑变的系统化、人性化。热量缓冲空间的概念可以延伸到一整个立面甚至是一整建筑。这引导了本质上“建筑物内的建筑”这种设计。尽管这层表皮看起来好像是多余的，是浪费材料，但是当执行适当，它可以是非常有效的表皮系统。这些双层表皮设计可以在低技术的木结构居住建筑中看到，也可以在先进的幕墙建筑中看到。

三、建筑朝向

我国从古至今的任何建筑就一直开始很注重地理位置，现在也是一样，一般建筑都是坐南朝北占大多数。一个建筑要充分的利用资源，要懂得接纳大自然给予的恩惠，要最大化利用能量。建筑要有效地利用蓄热体来做到利用太阳得热或者保温，这个必须要充分的利用太阳对建筑的朝向。这说明了建筑的最适合的朝向就是它的东西方向是主轴线，这样建筑就可以拥有在南向的被动式太阳窗，在北侧尽量少开洞口，这样以保温，不会让室内温度、能量流失。在住宅式的建筑中，最有有效的平面是把经常白天活动的房间放在南侧，更多在晚上使用的房间(例如：卧室)放在北面。

四、通风和循环

对于每个建筑来说通风和循环都是非常重要一个布设，要是把它设计好可以减少很多能量流失。假如我们唯一目标就是让室外温度不舒适的气候环境下控制建筑内部的温度，那样主要从如何让热量留住或是保存热量或热量流出这些方面考虑就可以了。然而除非是极地研究实验室，一般情况下，这是不够的。在大多数地方，都有一些室外温度是令人愉快的时间，如果只考虑的话，使用室外的新鲜空气代替空调和一些机械设备来为整个建筑通风是很好的。在室外温度没那么理想的情况下，我们也还可以用自然通风代替机械冷却。这不仅需要更多的去了解自然，还要需要重新学习一些过去古老的被遗忘的技术。

空气运动的第一个规则是热空气会上升。几个世纪以来，建筑设计就是利用了这个事实来使空气循环起来，典型的就是利用烟囱或者高耸的空间，在这些空间中热空气上升形成拉力。拉动建筑底部的空气，这个过程就叫烟囱效应。

烟囱效应并不要求必须有一个烟囱或者塔楼。作为一个最近的创新，我们建议在一个住宅中间安装一个阳光中庭周围的房间都对着中庭开门，风就可以从外面进入房间循环起来。随着阳光中庭内的空气温度会升高，会从中庭顶部的通风口排出来。结合使用风扇，烟囱效应可以极大地减少建筑对空调的需求。从而减少建筑对能源的消耗，合理借助大自然的恩惠。

五、蓄热材料

由于太阳角度随纬度和季节的交替，从而使得建筑所接受太阳辐射的程度不同。太阳辐射在主动性太阳能项目中是一个重要因素，并且它在被动式太阳能设计中也是同样占据重要的成分。被动式太阳能中要考虑每个季节所获得太阳能的数量和角度。所以就是需要一个种能获取太阳能和分配支出太阳能的材料见表1：

表1 构件材料及功能

图1

六、绝热保温材料应用的选择

(1)按温度范围选择保温材料。(2)优先选用具有最低热导系数的保温材料。(3)保温材料应有良好化学稳定性。(4)保温材料应有足够的机械强度。

“被动屋”在未来必定将成为建筑行业的主导。目前，“汉堡之家”的节能标准，其中有两大特点，第一是它本身具有非常良好的隔热性，第二是有非常良好的气密性。被动房只需要普通房子的10%左右的能源。这样就可以节约能源。被动屋制造的价格会比一般的房子贵一点，但是在长期的能源节能，这样被动屋的制造费反而比一般的房子的便宜，而且被动屋在不久的将来科技的进步的，随之，节能技术越来越高。这是被动屋以后会成为主导建筑的原因之一。现在被动屋就开始在中国上海开始试点，这是就是一个起点。被动屋发展的前景非常大。被动屋的节能效果非常显著，但是还是可以更加完美，如何让建筑变的更节能呢？那就是建筑人性化、智能化。给建筑赋予生命，让它变的可以自己我补给，自我调节。可以从几个方面继续发展被动屋：1.充分利用自然给予我们人类自然能源，让节能建筑和自然构成一个互相转换的系统，这样可以达到自然和节能建筑互利双赢的效果。2.可以让被动屋的被动式和主动式构成相互相成，让被动式技术和主动式技术相互融合。