简述被动房在通风方面的技术措施

董 奇 英

(国核电力规划设计研究院，北京 100095)



简述被动房在通风方面的技术措施

董 奇 英

(国核电力规划设计研究院，北京 100095)

简述了被动房的定义及主要技术措施，依据被动房的通风原理，从通风设施和地热交换器两方面，阐述了被动房在通风方面的技术措施，并结合两个案例，分析了技术措施的具体应用，有利于被动房的全面推广。

被动房，通风系统，机械通风，地热交换器

0 引言

众所周知，能源的短缺和环境之重负，源于世界范围内日益增长的能源消耗。在中国，据统计，建筑能耗已占总能耗的30%～35%。建筑节能成为节能减排潜力之最。建造被动房，这种相对如今一般房屋可平均节约90%能量的建筑，能使我们为之做出更大贡献。所以现在被动房在我国越来越受到社会各界的青睐，成为学术研究和设计实践的一大关注点。本文主要介绍被动房在通风方面的技术措施。

1 被动房的基本情况

1.1 被动房的定义

按照欧盟委员会支持的欧洲被动房建筑促进项目中对被动房的定义，被动房是指不通过传统的采暖方式和主动的空调形式来实现舒适的冬季和夏季室内环境的建筑。

1.2 被动房的主要技术措施

目前的被动房项目主要致力于解决冬季的采暖问题，其设计理念的核心思想在于最大限度地减少建筑的热量损失。其技术措施有四个方面：加强建筑外围护结构的保温性能；提高建筑的气密性；机械送风并进行热回收；低热负荷的采暖方式。

被动房的外围护结构体系有很好的保温隔热性能和整体气密性，有效减少了热传导和热量损失，但为了提供更舒适的室内空气品质，需要机械送新风并进行热回收。同时，为了满足居住舒适度的要求，须保证一定的新风量。被动房把建筑排风中的热量回收，用以预热室外的新鲜空气并送入室内，解决了传统建筑在冬季采暖与通风换气的主要技术矛盾。

2 被动房在通风方面的技术措施

2.1 被动房的通风原理

根据北京市地方标准《居住建筑节能设计标准》中规定：北京地区住宅冬季采暖的室内通风换气次数不低于0.5次/h。在被动房中可以通过新风系统来调节房间的温度，经过加热的新风送入房间就足够保持设计的室内气温。机械新风使空气的质量比自然通风的空气质量大大提高。

对于中央控制通风，新鲜空气主要使用房间借助阀门或安置在墙上或屋顶上的喷嘴进行分配，新鲜空气遇到进气空间均匀通过漂净，不对通风系统和室内舒适度构成任何干扰。

在排气房间，所有空气集中于同一管道以期集中输送进入热交换器。这里，进入热交换器的废气的含热量交换给进来的新鲜空气，但二者没有混合。然后废气作为离开气体经管道排出建筑物。

被动房在夏日通风排气应注意：窗户玻璃遮阳以减小太阳照射及热扩散；机械通风排气不用热量回收(绕过回避)，但经地热交换器使新鲜空气预冷。

2.2 带有高效热交换器的通风设施

机械通风和热回收系统中的关键部件是热交换器。它的作用是引导温度较低的新鲜空气在进入室内之前，在热交换器中与温度较高的向外排出的空气隔一层薄板相遇，使新鲜的空气从排出的空气中获得一部分热量。带有高效热回收的机械式通风设施对于被动房来说是必不可少的。

高热量回收值的通风系统中的空气—空气热交换器主要有两大类：交叉气流—空气/空气—热交换器和对流—空气/空气—热交换器。交叉式热交换器是早期典型的热交换器，新鲜空气和排出的空气经过相互垂直的两组孔道流过进行热交换，这种交换器早期产品的热回收率只有50%～60%，现在市场上的新产品的回收率可以最高达到85%以上；对流式热交换器热回收率一般是80%～90%，新鲜空气和排出的空气在两组相互平行的管道中以相反的方向流过热交换器，两股气流得到更为充分的“接触”，而且它们之间始终保持一定的温度差，所以能使更多的热量从排出的空气中流向新鲜空气。在实际应用当中，常常采用二者结合即交叉—对流—空气/空气—热交换器。

安装大的热交换器，当外面温度低于-5 ℃时在排气处可能会结冰。避免结冰的方法是装设地热交换器。在供暖期，地热交换器可基于外部地层和外部空气间自然温度差(最大能达20 ℃)使外部空气预热，改善废气热回收设施的预热程度。与此同时，它可防止冬天热交换器结冰。如不用这一预热，必须在吸入过滤器和热交换器之间有一前置热调节器以代替结冰监视控制器。无论如何要避免废气通过热交换器向外排出时结露，甚至造成热交换器结冰。在夏天，地热交换器亦可经一迂回管路将干燥冷空气引入帮助房屋制冷。

2.3 地热交换器

在被动房通风系统使用的高回收率热交换器，常有由进气风扇的截流阀或开关控制的防霜保护，但是仍要带有新鲜空气预热，以防止严冬时节热交换器废气口处水蒸气凝结甚至结冰。通过地热交换器预热，即便外面空气温度低至-15 ℃，进入热交换器空气温度亦可达0 ℃～5 ℃。地下热交换不仅可以防霜，还可大大提高冬天通风排气设备的效率，在夏天还可使空气预冷，增加整体系统效能和舒适度。有两种地热交换器类型：

1)新鲜空气直接预热。

地热交换器可用直径150 mm～200 mm人工材料管或水泥管，埋于地下至少1.5 m深，则地下土壤的热量可供利用。通风排气所用空气直接从这些管子中预热。

2)新鲜空气间接预热。

新鲜空气间接预热启用一个位于地下土壤中且充满盐水的热交换器。聚乙烯管道，对于一个独家住宅而言，埋于地下至少1.5 m深环绕住宅两圈约100 m长，然后，充以盐水并和翻转泵，调节单元，膨胀皿相连。这些盐水将导入一个热交换器。在进入中央通风系统之前的新鲜空气在这里与之进行热交换。这种新鲜空气吸收从地热所赢热量可被预热到0 ℃～5 ℃。

3 案例分析

3.1 达姆施塔特—克然尼斯坦被动房(Passive House Darmstadt Kranichstein)

在这个项目中采用了对流式热交换器，因为这是最早的完全依赖机械通风的居住建筑之一，居室的空气质量受到特别的重视。为了监测空气质量，安装了一个CO2监测系统。居住空间里的空气用气泵通过聚乙烯塑料管抽到一个容器中，经混合后排出室外，在排气口设置一个CO2感应器。这个感应器可以检测居室的空气质量，也同时控制通风系统的运行，并对居室的空气质量做了连续的记录。室外的新鲜空气都经过地下管道进入空气热回收器，然后输送到居住空间。每一户都有3根15 m长的塑料管，埋在比地下室地板还低1 m深的地层中，管子的直径为100 mm。这个深度的温度在冬天通常都能保持在10 ℃左右，当室外气温在-5 ℃～-10 ℃时，空气经过地下预热的意义便非常明显。管道入风口的过滤器必须能够有效地过滤掉空气中的污物，以避免管道内被污染。

3.2 度那幼儿园(Kindergarten Dohna)

此项目为了减少冷空气渗透和无组织通风引起的热损失，采用了一个高效率的通风及热回收系统。为使整个系统具有更高的效率，设计中也更加重视系统中的管道和各部分部件密封及保温措施。热回收系统中应用了一种新型的“热轮”热回收器。这种热回收器不仅可以提高热回收率，而且也可回收排气中的水分，用以调节进气的空气湿度。这样在寒冷的冬天，即使室外温度很低，室内外温差很大，但室内的空气却不至于太干燥。为了既保证室内空气质量，同时又尽量减少换气量，在每一个活动或工作的空间都安装了一个空气质量传感器，用它控制各个房间的进风量。送风系统采取恒压方式，所以，当控制减小出风口的大小时，进风量也就相应会减少。

4 结语

被动房被誉为世界上最节能的建筑，它已经在欧美得到蓬勃发展。随着被动房进入中国的脚步日益加速，我国作为能源消耗大国，全面推广被动房将有利于缓解能源紧张的矛盾。被动房要想创造出人们满意的室内热舒适环境，在设计过程中需要考虑高效率的通风策略，解决这一被动房存在的薄弱环节，才能提高被动房在今后的巨大发展空间，让社会各界认知和接受这一“新生事物”。

[1] 刘令湘.无源房屋——能量效益最佳建筑[M].北京:中国建筑工业出版社,2010.

[2] 张神树,高 辉.德国低/零能耗建筑实例解析[M].北京:中国建筑工业出版社,2007.

[3] 周正楠.对欧洲“被动房”建筑的介绍与思考[J].建筑学报,2009(5):10-13.

[4] 房 涛,高 辉,郭娟利,等.德国被动房对我国建筑节能发展的启示——以寒冷地区居住建筑为例[J].新建筑,2013(4):37-40，36.

[5] 章文杰,郝 斌,刘 珊,等.新风对采用被动房技术的居住建筑能耗的影响[J].暖通空调,2015(2):92，93-97.

[6] 果海凤,胡颐衡,刘郁林,等.被动房新风设计及应用[J].建设科技,2015(19):30-33.

Discussion on the technical measures of passive house in ventilation aspects

Dong Qiying

(NationalNuclearPowerPlanning&DesignInstitute,Beijing100095,China)

This paper briefly described the definition and main technical measures of passive house, based on the ventilation principle of passive house, from the ventilation facilities and heat exchanger two aspects, elaborated the technical measures of passive house in ventilation aspects, combining with two cases, analyzed the specific application of technical measures, helpful to the comprehensive promotion for passive house.

passive house, ventilation system, mechanical ventilation, geothermal heat exchanger

1009-6825(2016)28-0128-02

2016-07-27

董奇英(1985- )，女，工程师

TU834.3

A