铁路公共建筑应用被动式建筑技术的研究与探讨

裴洪梅

摘 要：近年来，我国的交通行业有了很大进展，铁路工程建设越来越多。本文针对铁路公共建筑普遍存在的技术、经济、安全问题，通过运用包括新型保温系统、高效新风热回收系统、电热膜供暖系统、光伏发电和储能系统在内的被动式超低能耗综合技术体系，来大幅度降低围护结构、供暖空调系统和电照系统的能源消耗，切实提升建筑的功能性、安全性、耐久性和全寿命经济性，实现被动式超低能耗建筑的建设、运用目标，结合装配式体系、构造，打造绿色建筑。

关键词：寒冷地区;公共建筑;被动式超低能耗;装配式结构

引言

被动式建筑能够有效降低建筑能耗，营造一个人与自然、房屋三者和谐共处的建筑环境。而随着被动式建筑设计理念与技术的不断成熟，其为实现建筑的节能降耗提供了切实有效的解决方案，为建筑行业的健康发展带来了积极的促进作用。

1被动式建筑的概念

“被动房”（德语：Passivhaus）主要指通过建筑自身的空间形式、围护结构、建筑材料与构造的设计，而非利用机械设备等，以减少用于建筑的能耗，达到充分利用自然资源、节约能源作用的建筑，是瑞典隆德大学的BoAdamson教授和德国被动式房屋研究所的WolfgangFeist博士于1988年5月提出的。被动房这一理念被引进我国后，产生了一系列中国化的概念。其中最先提出的“被动式超低能耗建筑”，是指适应气候特征和自然条件，通过选用保温隔热性能和气密性能更高的围护结构，采用高效新风热回收技术，最大程度降低建筑供暖供冷需求，并充分利用可再生能源，以更少的能源消耗提供健康舒适室内环境的建筑。

2铁路公共建筑被动式建筑技术

2.1建筑结构方面

当前铁路房建工程普遍采用有机或无机保温块材为主的外保温体系，即保温板置于外墙外侧，通过钉、胶结合等方式被动地固定于围护墙体。（1）通常情况下，保温材料强度和固定方式决定保温外墙的平整度和观感，其效果本身就很不理想，加之抗裂保护层（两胶一网的抗裂砂浆复合网格布）仅3～5mm厚，且与保温板导热系数相差较大，在外界高温或者温差变化等因素影响下，容易造成保温体变形或保护层开裂。在冬季寒冷地区，通过裂隙侵入保温板间、尤其是保温板与基层墙体间的水分冻涨，通常会导致保温层变形，开裂，乃至脱落。（2）幕墙情况下，龙骨节点板的构造形式和分布密度会直接影响保温板与墙身的固定，造成保温层不连续或在节点板处产生冷桥。主次龙骨的布设情况及其与基层墙体的间距又使保温板材很难达到固定可靠、厚度合格。外敷的防水透气膜也就无法连续有效、布设可靠，致使防水透气功能丧失。以上情况会造成外保温体系的功能降低乃至丧失，导致墙体受冻、外墙内表面结露脱落、以及室温过低等影响建筑物的热工性能及使用舒适性，加大建筑能耗，降低建筑耐久性和安全性。

2.2自然通风

良好的自然通风系统可以显著提高室内空气品质，降低建筑通风系统能耗。在被动式建筑中，常采用的通风方式包括：穿堂风、单侧通风和中庭通风。从原理上来说可分为：风压通风和热压通风。风压通风，即建筑迎风面对气流的阻挡导致迎风面静压升高，而背风面静压下降，当人打开窗户，由于建筑两侧存在风压差，导致气流从正压区流入建筑物，从负压区流出建筑物，形成穿堂风或单侧通风。利用自然通风原理，在进行建筑规划时可将建筑主要功能间设在正压区，而设备间、卫生间等空气质量要求不太高的房间设在负压区，让室外新鲜空气从正压区流入建筑，从负压区流出，最大限度地改善室内空气品质。热压通风又称烟囱效应，当室外空气进入室内被加热后，其密度减小，向建筑物上方流动，经过顶部出风口排到室外，空气密度较低的底部区域卷袭室外新鲜空气进入室内，如此往复循环。热压通风通常应用在建筑进深较大或气流组织流动较差的场合。中庭通风，即是典型的热压通风实例，通过在建筑物内部设置竖井空间或烟囱空间，可有效促进室内空气快速流动，改善室内空气品质。

2.3气密性构造设计

被动式低能耗房屋的气密性必须满足N50≤0.6，被动房建筑外围护结构只允许有一个包裹整栋建筑的围护结构气密层，密层一般位于外墙内侧，它同时可以作为隔气层。气密层要保证连续，不能中断。管线穿墙是最容易形成缺陷的地方，两种不同墙体的结合处由于两种材料的热胀冷缩系数不同，容易形成内外通缝，设计阶段就应避免或减少其数量。

2.4电照系统方面

（1）一级负荷占比约15%～30%，国网外电作为唯一电源，采用双路互投或UPS电池确保供电。（2）二级及以下负荷中，除照明及墙身插座用电之外，电供暖系统、新风热回收系统、分体或多联机空调系统以及电伴热系统用电是本级负荷中的绝对主导负荷。根据本级负荷的使用特点，使用太阳能光伏电池及储能系统作为主要电源，国网外电作为应急辅助电源。光伏电池板的布设，以站台雨棚屋面、站区的安全隔离区地面为主，也可结合部分建筑屋面和构筑物顶面进行整体安排。有条件的情况下，可布设集中式的小型地面光伏电站统一解决。（3）用电总负荷的70%～85%采用光伏电源后，极大地降低了电照系统的建设费用、尤其是后期运营费用。在其25a的有效工作期内，维护工作量、维护费用都很低。在6～7a的成本回收期后，可无成本地提供18～19a的免费绿色电源。

2.5机电系统施工

新风机进行噪声隔离处理;管道、紧固件、三通、阀门均需保温施工;做好施工过程产生的新热桥和气密性处理;新风不允许直接吹入人员逗留区。

2.6建筑遮阳

建筑遮阳可降低进入室内的太阳辐射量，同时防止产生眩光影响视线。按遮阳设备的布置位置可将建筑遮阳分为室外遮阳和室内遮阳。室外遮阳的隔热遮光效果要优于室内遮阳，而室内遮阳的目的主要是防止眩光。按遮阳方式的不同又可分为水平式、垂直式和挡板式。水平式能够有效遮挡太阳高度角较大时的来自上方的直射阳光，适合布置在南向或接近南向的窗口;垂直式能够遮挡太阳高度角较低时从窗户两侧照射过来的阳光，适合布置在东西向窗口。挡板式能够阻挡从窗口正前方射来、太阳高度角较小的直射阳光，适合布置在东西向的窗口。在设计建筑遮阳时，应综合考虑建筑朝向与设计要求，选择适宜的遮阳措施。还可采用活动遮阳的方式，根据需求适时调整摄入室内的太阳辐射量，兼顾冬季采暖与夏季防晒的需求。

结语

综上所述，应用被动式超低耗能综合技术体系进行寒冷地区公共建筑的建设与运用，在切实提升建筑功能性、安全性、耐久性的同时，能大幅降低围护结构、供暖空调系统和照明系统的能源消耗，最大限度地减少建筑耗能、提高建筑全寿命经济性，实现被动式超低能耗建筑的建设、运用目标，具有显著的社会和经济效益。同时，对塑造绿色、环保、低碳的良好铁路企业形象，顺利推进企业的可持續发展，践行“交通强国，铁路先行”理念具有重要意义。

参考文献：

[1]崔源声，孙继成，王硕，等.中国被动房建设的现状、问题和对策[C]//中国被动式集成建筑产业技术交流大会特刊，2016.

[2]陈守恭.论全面推广被动式低能耗建筑的紧迫性[J].建设科技，2019（6）：12-13.

[3]近零能耗建筑技术标准：GB/T51350—2019近零能耗建筑技术标准[S].北京：中国建筑工业出版社，2019.

[4]刘玮，郝雨楠.国内外被动式建筑发展现状[J].门窗，2017（2）：36-39.

[5]张时聪，傅伊珺，吕燕捷，等.超低能耗建筑既有政策研究与推广建议[J].建设科技，2019（24）：28-31.

（中国铁路沈阳局集团有限公司沈阳房产段  辽宁  本溪  117000）