优化与规范被动房用建材的建议与思考

1 被动房的定义及特点

被动式房屋[1]的概念最早是由德国达姆施塔特被动房研究所提出的，1991年第一座被动式房屋在德国达姆施塔特市建成。

被动房[2]是将自然通风、自然采光、太阳能辐射和室内非供暖热源得热等各种被动式节能手段与建筑围护结构高效节能技术相结合建造而成的低能耗建筑。设计合理的被动房室内的空气质量、温湿度和通风换气都是优于传统建筑的，体感舒适度大幅度提升，甚至有调查表明住在被动房里的住户生病明显减少，身体健康状况得到改善，譬如感冒次数明显减少，风湿疼痛明显减轻等[3]。

2 国内外发展现状

瑞典、德国、丹麦、奥地利、比利时是发展被动式低能耗建筑较好的国家。2011年德国提出的目标是自2021年起所有的新建建筑将建成（近）零能耗，比利时自2015年起所有建筑将按被动式房屋标准建造。2009年12月18日欧盟决议是最大限度地利用建筑潜在的能源，自2020年起所有新建建筑必须达到近零能耗建筑的标准。即新建筑要做到零排放、所需能源由再生能源替代，最大限度地发掘其内在的能源潜力。

我国的被动式低能耗建筑仍处于“打基础、促发展”的阶段，研究不同气候的试点示范项目，研究不同气候区的相关标准，同时研究适用于不同气候区的技术支撑体系，待试点成熟后再大规模推广。

3 被动房在建材领域遇到的问题

目前国内外评价被动房的主要指标包括气密性、采暖和生活热水用能、采暖负荷、室内舒适度指标、建筑物总用能、制冷负荷、除湿需求等。被动房概念的提出对我国的建材质量也提出了更高的要求。我国建材行业面临的突出问题表现在四个方面[4]：门窗系统产品、门窗系统配套材料、外墙外保温系统配套材料、防水卷材系统产品。

3.1 门窗系统产品

门窗是建筑围护结构的组成部分，同时也是外围护结构中保温最薄弱的环节，门窗能耗累计占了建筑能耗的一半。因此，门窗节能性能是被动房达到节能指标的关键。被动房用门窗最关键的两个指标是密封性能和保温性能，而北京最新的外窗保温节能要求仅达到德国1995年的水平[5]，见表1、表2。

表1 德国规范中对外窗保温性能的限值[W/(m²•K)]

表2 北京市节能标准对外窗保温性能的限值[W/(m²•K)]

我国河北省工程建设标准DB13(J)/T177-2015《被动式低能耗居住建筑节能设计标准》中对被动房用门窗系统材料性能规定[6]见表3。我国在中德合作的河北秦皇岛被动式低能耗住宅示范项目“在水一方”[7]中取得了宝贵经验，认为可以通过选择不同的真空玻璃、玻璃钢、塑钢或者木型材组合的整窗部品均可达到被动房对外窗传热系数U≤0.8W/(m²•K)的要求，也要选择好的型材才能保证门窗型材和玻璃边缘不发生结露现象，杜绝地表风和冷辐射的现象，创造舒适的居住环境。为了实现被动房门窗更好的气密性和保温性能，建议被动房门窗系统中所用玻璃和型材严格控制所选用的玻璃结构和型材的热传导系数，并制定对应该地区合理的标准要求值，同时通过规范门窗系统的结构更好地控制门窗系统的气密性和保温性。

表3 门窗用材料指标要求

3.2 门窗系统配套材料

目前我国门窗系统所需要的密封材料、隔热垫板、密封条的产品质量较差，性能稳定的厂家少之又少。被动房需要性能稳定并且寿命高的密封胶条因此很难满足，同时需要采用优质原料、优化生产工艺。

被动式房屋的外窗应采用三道耐久性良好的密封材料密封。DB13(J)/T177-2015《被动式低能耗居住建筑节能设计标准》中规定[6]外围护结构门窗洞口处外墙与窗框之间宜用防水隔汽膜和防水透汽膜组成的密封系统密封，室内一侧使用防水隔汽膜，室外一侧使用防水透汽膜。在外围护结构的门窗洞口处，门窗框与外墙表面宜安装预压膨胀密封带。国家建筑标准设计图集16J908-8《被动式低能耗建筑-严寒和寒冷地区居住建筑》[8]中规定相应的产品性能要求见表4和表5。与相关产品的现行产品指标比较，该指标更为关注材料的耐久性，并对透汽和隔汽性能有了更为严格的要求，被动房用门窗系统密封材料指标应提高这两方面的要求。

表4 预压膨胀密封带材料指标要求

表5 洞口密封材料指标要求

3.3 外墙外保温系统配套材料

我国企业可以生产品质较为优良的保温材料、网格布、聚合物砂浆，由于受到我国建筑防火规范的影响，目前建筑市场主要的保温材料包括岩棉板/条、聚苯板（B1级）、石墨聚苯板（B1级）、挤塑聚苯板（B1级）、真空绝热板、聚氨酯板（B1级）等。针对真空绝热板外覆阻气膜较薄、易损伤漏气，板缝间易产生热桥的特点，国家建筑标准设计图集16J908-8《被动式低能耗建筑-严寒和寒冷地区居住建筑》[8]中对真空绝热板提出了穿刺后导热系数的要求，同时要求在被动式建筑外保温系统中真空绝热板不宜单独使用，当使用双层真空板作为保温层时，应错缝铺装，且应采用聚氨酯胶粘剂粘贴；针对岩棉板/岩棉条的易吸水粉化的特点，对岩棉板/岩棉条的酸度系数、尺寸稳定性、憎水率提出了更高的要求，具体指标要求详见表6和表7。

聚苯板（B1级）、石墨聚苯板（B1级）和挤塑聚苯板（B1级）等保温材料，具有质量轻、导热系数低、吸水率低、强度高等特点，在传统的外保温系统中已经得到广泛的应用。被动房对外墙、屋面的传热系数要求为严寒地区不大于0.10W/（m²·K），寒冷地区不大于0.15W/（m²·K），严于传统外墙保温系统建筑对传热系数的要求即0.30W/（m²·K）~0.45W/（m²·K）。即使被动房对窗口、间缝等易发生热量损失地方的防热桥处理更为严格，若将聚苯保温材料应用于被动房建筑必将增加使用厚度，所以应充分考虑材料使用厚度对单体燃烧性能的影响。一般材料厚度越大，600s总热释放量会越大，越难达到B1级要求。

表6 真空绝热板的指标要求

表7 岩棉板/条的指标要求

被动房作为低能耗建筑，对锚栓的热工性能和防热桥构造有新的要求。图集16J908-8中规定锚栓的部分性能指标见表8和表9，与普通建筑上用锚栓性能比较，被动房用锚栓增加了单个锚栓对系统传热增加值与防热桥构造的指标要求，同时锚栓的金属螺钉应采用不锈钢或经过表面防腐处理的金属材料制成，制作塑料钉和塑料套管的材料不得使用回收的再生材料。

表8 锚栓的指标要求

表9 岩棉板锚栓的指标要求

为了有效防止外墙保温墙体开裂、破损引发外墙渗漏，提高外保温系统的保温、防水和柔性连接能力，保证系统的耐久性、安全性和可靠性，被动房要求在门窗、洞口需配备门窗连接线条、滴水线条等配件。图集16J908-8中对玻纤网塑料连接线条的指标要求见表10。

表10 玻纤网塑料连接线条的指标要求

3.4 防水卷材系统产品

被动房要求厂商提供的是屋面卷材防水保温系统，这个系统包含防水隔汽层、保温材料、防水透汽层和施工辅材，使用寿命达50年以上。国家建筑标准设计图集16J908-8[8]中规定屋面保温材料宜选用抗压强度高、尺寸变形小、防水性能好的产品，屋面隔汽层材料应选用耐碱铝箔面层玻纤胎自粘改性沥青防水卷材。

国家建筑标准设计图集16J908-8《被动式低能耗建筑-严寒和寒冷地区居住建筑》[8]中规定隔汽卷材、保温材料、防水卷材的性能指标见表11~表13。考虑到被动房高寿命自供能源等特点，应对用于被动房使用的防水卷材提出更高的要求。如标准应在耐久性和浸水性方面提出更高的要求，同时为了确保被动房气密性、减少维修保养次数、降低火灾隐患以及为了能够满足被动房所需屋面卷材防水保温系统的使用需求，建议增加SBS防水卷材水蒸汽当量空气层厚度、连接部位滑动试验、外部防火性能和燃烧性能等的相关要求。

表11 隔汽卷材指标要求

表12 保温材料（聚氨酯发泡胶）指标要求

表13 防水卷材指标要求

4 结论

我国正在积极推动被动房项目，但是不能盲目模仿国外的模式，要根据我国不同地区的气候和科技经济水平来量身定制我国的被动房发展指标和路线。被动房具有节能、舒适两大优点，因此被动房用的几乎绝大多数建材都需要加入或调整气密性和保温性能的相关指标要求。另外，被动房还有一个很关键的指标就是寿命高，从而对建材的耐久性提出了更高的要求。而我国建材质量参差不齐，因此规范好建材行业，并制定相应的被动式建筑用建材标准势在必行。

参考文献

[1]路德维希•隆恩,茜比勒•罗斯曼,厉峻超.2015被动式房屋技术发展现状和未来趋势[J].动感(生态城市与绿色建筑),2015(z1):30-39.

[2]张小玲.我国被动式房屋的发展现状[J].建设科技,2015(15):16-23.

[3]文林峰,张小玲,周炳高等.中国被动式低能耗建筑年度发展研究报告2017[R].中国建筑工业出版社.

[4]张小玲.中国发展被动式房屋的建议与思考[J].建设科技,2016(17).

[5]易序彪.被动房与节能门窗的研究应用[J].建设科技,2014(12):23-28.

[6]DB13(J)/T177—2015《被动式低能耗居住建筑节能设计标准》[S].

[7]刘甜甜.被动房门窗解决方案[J].门窗,2014(10):13-16.

[8]国家建筑标准设计图集16J908-8《被动式低能耗建筑—严寒和寒冷地区居住建筑》[S].

作者

中国建材检验认证集团股份有限公司龚春平　袁志欣　臧凡　彭超　曾春燕　周俊钧　邢铭琪

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