被动房设计——罗马尼亚住宅建筑的有效对策外文翻译资料

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被动房设计——罗马尼亚住宅建筑的有效对策

D. Dan ⁎, C. Tanasa, V. Stoian, S. Brata, D. Stoian, T. Nagy Gyorgy, S.C. Florut

摘要

在气候温和的地方，如罗马尼亚，由于舒适性参数与温和的环境条件差异大，要想冬天和夏天都能达到舒适的室内环境，能源是必要的。然而，由于较高的初始投资成本，在罗马尼亚，高效的建筑节能新方法很少被使用。为了增加对这些方法长期优势的投资者意识，能够提供节能建筑能耗情况实时监控的试点项目是必要的。

在蒂米什瓦拉政治大学，成立了一个实验项目来证明运用被动房设计原则能成为节能建筑的替代解决方案体现了罗马尼亚当地气候条件、材料与施工技术。一栋低能耗建筑遵循被动房的设计原则建立起来，并进行了全面的监测。在设计阶段，所讨论的房子要与一个按照罗马尼亚节能标准设计的参考房进行比较，以强调能源需求和生命周期成本的差异。生命周期成本分析结果与未来能源价格增长有关。这项研究涵盖了低能耗建筑监测活动的结果，包括能源消耗以及室内参数。监测结果表明，所研究的房子满足每年总能耗小于120kW·H/m2的被动房标准。

绪论

节能作为气候变化与气候变化相关的现象的解决方案，代表着最重要的人性化的关注和追求，特别是在经济发达的地区，如欧洲联盟。欧盟目前的目标是在2020年达到温室气体排放量减少20%，可再生能源的份额增加20%和能源效率提高20%（Directive 2010 / 31 /欧盟，2010）。因此，欧盟委员会已提出在能源链的所有阶段提高效率的几点措施：发电，变电，配电和最终消费（欧盟，欧洲2020，2010；欧洲委员会，2014）。2015年12月，在联合国气候变化框架公约下的巴黎公约得到通过，它的一个主要目标是阻止“相比于前工业化水平，全球平均温度的增加低于2℃，并继续努力限制气温使气温较之于前工业化水平上升幅度小于1.5℃，认识到这将显著降低风险和气候变化的影响。“（联合国气候变化框架公约（UNFCCC），2015年）。根据欧盟委员会（欧洲能源安全战略，2014），减缓气候变化的一个重大机遇是利用欧盟的总能量的40％左右作为建筑能源。在罗马尼亚，住宅行业的年均终端能源消费，在2009-2014期间是7830万吨油当量，占罗马尼亚这个期间内的年均终端能源消费的36％。全球在排放方面的节能潜力大约60％来自建筑行业（国际能源机构，2013年），这强调建筑的可持续发展的必要性。

发展背景和研究方法

在世界各地，有节能建筑的许多不同的概念，一般被定义为具有比普通建筑更低的能耗需求的建筑，包括被动式房屋，近零能耗建筑，甚至是主动房。Annunziata等（Annunziata等，2013）指出，在分析了欧洲国家的节能建筑国家监管框架的设计后，全国建筑法规适用于不同的做法。虽然节能概念在其他国家实施中，居住建筑更多的使用被动式房屋或接近零能耗的原则建成，这些项目的反馈结果不足以验证设计方案和用户满意度。Mlecnik 等(2012), Danner (2003), and Hauge 等(2011)强调了这个事实，总结了入住后评估（POE）可以成为节能建筑的室内气候满意度的测量方法。根据Sartori amp; Hestnes (2007)的实验表明，传统建筑的运营占整个生命周期的能源消耗的90％-95％，其余的能耗在材料和生产上。因此，降低建设项目的环境影响的方法之一是提高建筑物的能量性能（Kashreen等人，2009）。

Morrissey 等 (Morrissey amp; Horne, 2011)的结果表明更高的能效标准在超过25年和40年的时间跨度时成本节约显著。在另一项研究中，Kurnitski等（Kurnitski等，2011）认为，当与被动式房屋的标准相比，成本最优值与中欧气候的被动式房屋几乎一样。DallO等（DallO“等，2012）提出在伦巴第大区（意大利）的一住宅楼预测与实际能耗之间的比较研究。得出的结论是由于太阳辐射，在夏天空调的问题比冬季取暖的要复杂得多。

在欧洲以外的美国，Parker （2009）指出，从测量值来看，如果社会将他们作为国家的优先事项，新的和现有非常低的能耗建筑都完全在我们的掌握之内。 Zhu等 （Zhu等，2009）分析了建在拉斯维加斯郊区的两栋住宅楼，使用常规和更新的高效的解决方案。结果发现，绝缘板是在采暖季节有效的，但在夏季并不有助于节约能源。

为了实现被动式房屋标准，建筑物必须有一个全年的加热/制冷的能耗至多15千瓦时/（平方米·年）和小于120千瓦时/（平方米·年）的一次能源总需求（被动式房屋规划，2007年）。被动房结合了高舒适与低能耗。无源元件如绝缘，有利的地理位置，热回收，和良好的气密性是减少建筑的主动供热需求的关键要素。少量的额外供热需求经常用热泵实现（Ochs等人，2011年）。适当的设计和施工可能成就高能效建筑，始终如一地保持舒适的室内和表面温度。被动房的概念可以适用于任何气候区;只是气候条件，组件的质量和类型，材料，以及设备可能有所不同。

目前，对位于如东欧这样的地理和气候地区的被动式房屋的设计知识并不如西欧这样的地区成熟。在罗马尼亚，被动屋的概念是相对较新，而且大多数人都持怀疑态度接触，一般是因为它的初期投资较高。然而，近年来，一些被动房项目已成功在全国各地实施。布加勒斯特附近，被动式办公大楼建成，并从2009年2月投入使用。这些被动房的建设研究证明，在罗马尼亚设计和建造被动房时，被动房标准适用于罗马尼亚供暖需求，但应特别注意制冷需求（Badescu等，2011）。

本文是按照住宅与欧洲被动房标准，设计和建造的蒂米什瓦拉。蒂米什瓦拉位于罗马尼亚的西部，是该国第三大城市和最重要的经济地之一。不像地中海和斯堪的纳维亚国家，具有需要解决问题（分别为冷却或加热）的主要一方，罗马尼亚位于欧洲大陆的东南部，其特征是温带和大陆之间的过渡气候，有大热和冷季节之间的温差。因此，应注意在冬季足够供暖和避免在夏季的过热。此外，罗马尼亚是一个非常活跃的地震的国家，因为蒂米什瓦拉的地面峰值加速度ag = 0.16克，在建筑物的概念和设计阶段，特殊结构要求的区域和细节由抗震规范规定。

在被动房设计包（PHPP）过程（Feist 等，2007;被动房规划，2007年）和罗马尼亚国家能源性能采用的建筑计算方法MC 001（MC 001-2006）也适用于标准的节能性能评价的建筑。

为了证明被动式房屋符合标准，并评估能源性能评估程序的偏差，房子配备了大量的监测仪器;因此，建筑物的实际性能的评价是通过一年能源使用的数据作出。Costa等（2013）提出了一种可能的解决方案，使用监视和优化工具提高了节能性能。

该研究项目的目的是评估的基础上测得的外界气候参数建筑物的实际能源效率，强调理论和监测评估录入数据库之间的分歧。该研究放在了位于温带气候带和地震区的被动建筑设计应用的具体细节验证的地方。

被动房设计过程

外围护和建筑服务

设计和房子的规划中遵循被动式房屋的设计原则进行的，以实惠的最终价格获得能源效率高的水平的方式。因此，特别注意以获得有效热的外围护的必要性，内部和外部环境之间的空气交换的严格控制的细节，以及与热回收高性能HVAC系统。

房子为独栋别墅，拥有约140平方米建筑面积，相当于一个普通家庭的需求。从体系结构的角度来看，建于蒂米什瓦拉节能型住宅提出了一个紧凑的形式，并具有相当的玻璃表面（图1）酒店朝南外墙。三重玻璃窗被使用，提供了凝结性的问题，减少声音传输方面，除了节能。增加南南外窗可以通过太阳热增益，冬季期间具有优势，以确保无源太阳能加热，但可能成为在夏季的缺点，存在没有遮光系统的过热事件的风险。目前，该研究的房子没有任何特殊的遮阳装置，但都未来的投资中已列入考虑范围。建筑物的紧凑性通过热包络面区域与体积的比率表示（A / V）0.89平方米/立方米，热损系数为2.77。热损系数是对A / V比的替代，并描述了热包络表面面积的比例，包括处理过的地板。指导设计一个被动式房屋时实现le;3的热损失系数是一个有用的指标（BRE信托）。

这房子是砖石结构，墙为250毫米陶瓷空心砖，钢筋混凝土横向和纵向联系满足抗震规范。采用外墙保温具有在转角减少热桥的一大优势。垂直表面用300毫米厚度的聚苯乙烯板的一般热绝缘补充，而栏杆的上部设置只有150毫米热绝缘。屋面系统是用2％的坡度，为不上人屋面，其中采用425毫米厚的热绝缘（图2）。

图一被动式住宅建筑方案

无热桥设计采用传热计算专用软件ANTHERM的进行数值分析（佚名）。所有被分析的细节，线性热透射系数（psi;值）分别为le;0.01W /（mK）以下，甚至负数，允许忽略他们在能量需求中计算（被动屋规划，2007）。

房子的基础设施系统由基础梁连接，符合抗震建筑要求，为保持无热桥的包络需要独立的混凝土块。基础系统降低混凝土的使用量，并加强在整个底层的保温，从基础梁向上施加聚苯乙烯板（图2）。

过结构被设计以符合P100 / 2006（2006年）罗马尼亚的标准，这是比欧洲的更严格的版本EN 1998-1（EN 1998-1）。基于这些要求，该结构被设计为AG = 0.16g峰值地面加速度。在蒂米什瓦拉布加勒斯特大学开发的研究计划的更多细节由Stoian 等人提出。 （2013年）。图3展示了一系列建设房子时拍摄的照片。

建筑物的气密性通过在50 Pa的压力的鼓风机门测试程序验证。气密性试验表明空气的变化率0.60 hminus;1。

除了仔细设计和施工建筑的围护结构，获得一种高效节能的房子，其他挑战性的问题都涉及到建设服务。所研究的房子有一个提供加热，通风和生活热水复杂的系统。图4中提出的方案说明了房屋建筑设备如何运作。该系统的关键组件是一个热回收通风装置，具有控制新鲜空气输入，空气 - 水热泵和太阳能集热器的地下热交换器。房子是配备有热水锅炉和用于热能储存的加热缓冲器。热量通过安装在天花板上的对流风扇进入房间。表1给出通风系统的特性。热回收单元的有效热回收效率值由设备的技术信息的提供。保持室内气候所必要的额外的热量是由具有2.7的性能系数的空气 - 水热泵来提供。太阳能收集器不完全满足需要时热泵也提供家用热水。

图二外围护的细节和分层

能源利用评价

采用被动房设计包软件对房子的设计阶段的能源需求评估，也就是DOSET PEC软件，这是用于评估建筑物的能源性能的罗马尼亚程序。在被被动房设计包软件的主要优点是，热外围护，所有组件的建设服务可以被优化以实现各自的组件（欧洲认证被动式房屋（CEPH））的整体最大的技术潜力。罗马尼亚软件DOSET PEC在罗马尼亚通常用于确定建筑节能性能等级。相应的建筑节能性能等级（A-G）与相应的二氧化碳排放量一起呈现在能效结果书中。计算方法为在建筑计算方法MC 001（MC 001-2006）上加上罗马尼亚国家能源性能描述。

采用两套不同的气候资料用两个计算程序进行计算：由METEONORM气象数据库提供的气候资料（http://meteonorm.com/）;屋宇署计算方法MC 001的罗马尼亚国家能源性能的常规气候数据（MC 001-2006）。为了查明与被动式房屋的设计相比，对在罗马尼亚的常见的节能设计的影响，房子的两种设计变异体用PHPP和DOSET PEC分析：按照被动式房屋的设计原则（H1）所设计的房子;符合建筑实际能效标准和罗马尼亚建筑业（H2）（C107 / 2005）要求所设计的房子。除了热包络特性，两种设计类型之间的差异也涉及加热，通风和DHW系统（表2）。所有的模拟都使用20℃的内部温度下进行。计算的结果列于表3中与两个计算程序所获得的结果之间的差异是相对低的，这证实了采用同样的模型和方法在评估能源使用的可行性，这个方法被欧洲层面通过测量得到认证，而且突出了这一领域中确定的研究，例如使用替代罗马尼亚语计算方法，通过建筑元件的热传递中与地面接触。一个小的差异确定了关于转换系数一次能源和二氧化碳排放。

图三施工过程阶段

生命周期成本分析

一所房子遵循被动房的设计原则来设计和建造意味着较高的初始投资，因此，验证在一段时间内的成本性能是重要的。生命周期成本分析是评估和初始成本的增加与长期运营成本效益方面，比较不同建筑设计的宝贵技术（Miro 等人，2013年）。目前，还没有国际公认的统一方法或程序进行生命周期成本评估，但一些准则，标准和手册已经出现（生命周期成本分析，2005年的准则;国际标准ISO 2008;Fuller amp; Petersen，1995）。

本文的寿命周期成本分析模型采用贴现成本方法。为遵循被动式房屋设计原则（H1）所设计的房子生命周期成本的评估和遵循实际罗马尼亚的能源效率标准（H2）设计房子的生命周期成本的评估进行比较，这基本上是相同的房子，但有不同的热外围护，建设服务。

在此分析考虑的相关成本类别是初始投资成本，能源成本和维护成本。两个设计变量之间的差异，初始投资方面，包括热力系统，窗质量和机械系统和建筑设备。评价结果H1的初始投资为92.600euro;和H2的初始投资为73.000euro;。生命周期成本计算已经完成为期20年。分析周期是由建筑估计翻新周期决定，即该建筑经受一系列重大整修，整体提高（欧洲委员会，2012）的时间。为了考虑到资金的时间价值，折扣率和价格增长率必须加以考虑。罗马尼亚，根据“指南成本效益的

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