节能环保房屋(节能环保新型住宅)

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一、被动式住宅的应用

（一）被动式住宅的显著特点

关于被动式住宅，简单地说，就是一种无需暖气系统或者空调系统，仅仅是通过刻意设计住宅的坐落和朝向，选择不同的建造材料，以及采取特殊的建筑构造，等纯被动的方式，就可以获得舒适室内环境的一种新型的现代节能住宅。

对于被动式住宅来说，无需额外高投资的能源供应设备，就能满足其供暖，24小时热水和家电能耗。一般被动式住宅的造价，比普通住宅来说，按照需求不同，仅高出10%-20%。而从长远来看，30年之内，一栋被动式住宅的总体建造和维修的花费，和普通住宅的平均水平是一样的，而其能耗，则仅为普通住宅的1/4。

从长远整体效果来看，被动式住宅，实际上要比传统建造方式的普通住宅便宜得多。

在越来越多看重节俭和节能的德国，按照被动式住宅标准建造，竣工以后，又经过社会专业机构的检测，取得被动式住宅认证的房屋，已成为德国许多家庭购置新房的首选。

需要特别指出的是，被动式住宅，对于体型较小的独立住宅来说，效果是比较明显的。

（二）什么是被动式住宅？

被动式住宅，通俗地讲，可以说是仅仅靠住宅本身的构造设计，就能到达舒适的室内温度，满足‘冬暖夏凉’的要求，不需要再单独另外安装供暖设施的住宅，即，不需要‘主动’提供能量的这样一种房屋。

其实，也可以这样简单地理解，所谓被动式住宅，就是一种设计思想理念来自西方世界，采用现代保温隔热技术，现代吸气、排气通风技术，等手段，来建造的新一代的节能住宅。

（三）单户家庭住宅——独立住宅，热量损失示意图。

一座规则的独立小住宅，可以简单地划分有6个面组成，即：上面、下面、左面、右面、前面、后面。

下面，借助2幅 图片，来简单地说明独立小住宅，通过外部围护部分，热量散失的所占比例情况。从中也可以看出，住宅保温隔热方面，哪些地方是需要重点进行处理的部位。

Heat Losses 热量损失

roof 屋顶部分（大约占总损失热量）25%～30%

walls 25%～30% 墙体部分（大约占总损失热量）25%～30%

floor 10%～20% 地面部分（大约占总损失热量）10%～20%

（door）windows 25%～30% (门)窗洞部分（大约占总损失热量）25%～30%

Winter heat loss 冬季热量损失

Ceiling 25～35% （屋顶）天花板/顶棚 大约占 25～35%

Walls 15～25% （非保温的）墙体 大约占 15～25%

Windows 10～20% 窗子 大约占 10～20%

Floor 10～20% 地板 大约占 10～20%

Air leaks 15～25% 漏气 大约占 15～25%

二、自然能源在独立小住宅上的应用

大自然中天然的自然能源，跟人工制造的能源不同。人类如果对自然能源，不加以充分开发和利用的话，自然能源，最终也会是白白地浪费掉。

而人造能源的过度生产与利用，一方面，需要耗掉地球上的一些不可再生的一次能源，另一方面，还会对人类居住的共同家园——地球的环境，产生越来越巨大的伤害。

在普通民众建造房屋的过程中，积极充分地利用大自然中的一些自然能源，不仅是符合全球倡导低碳生活的流行趋势，更是一种绿色环保的善举。从大处来说，对人类的生存环境有利，从小处来说，对家庭个人也有好处。

使用自然能源的住宅室内，冬暖夏凉，空气清新，健康舒适，同时，也能够减少家庭在能源上的一些消耗，降低家庭在耗能方面的一些开支。

（一）太阳能的利用

太阳，给地球带来光明和温暖，源源不断地向地球提供巨大的能量。

在晴天时间，将这些清洁能源，充分地吸收和利用，有着非常重要的现实意义。

在某些国家，前几年的时候，为了鼓励使用绿色环保清洁的新能源，对购买使用太阳能利用设备，政府会有比较大的资金方面的补助。

事实上，目前的太阳能技术还不够完善，太阳能设备的售价相对还比较高，太阳能系统的相对使用寿命也还比较短。

对于太阳能发电系统而言，不同的太阳能电池板寿命是不一样的，其中，电池寿命就短多了，大约三年到五年。

比如，国内有些乡下农村，安装太阳能路灯，在使用一段时间以后就不能用了，原因就是需要再另外花钱更换太阳能发电系统中的蓄电池部分。

1、太阳能发电

Battery (蓄)电池(组)

Inverter逆变器

补充材料：

太阳能直流发电系统，是由太阳能电池板、充电控制器和蓄电池等组成。

太阳能交流发电系统，是由太阳能电池板、充电控制器、逆变器和蓄电池共同组成。

太阳能直流发电系统中不包括逆变器。

逆变器是一种电源转换装置，主要功能是将蓄电池中的直流电逆变成交流电。

尽量节约用纸，无论是手纸还是餐巾纸，能用手帕代替的就用手帕代替。

Cooler 冰箱

Cell Phone 移动电话

Spotlight 聚光灯

Fan 风扇

Sump Pump 水仓泵

Laptop 笔记本电脑

Fluorescent Lighting 荧光灯

Television电视

Grid-Connect edS sem 并网连接

AC Main Panel and Meter 交流电主配电箱和电表

AC Disconnect （Utility Accessible）交流电断路器 （无障碍功能）

Inverter逆变器

DC Disconnect 直流电断路器

Junction Box接线盒/接线箱

Solar Array太阳能电池阵列

Grid-ConnecedS sem

Solar panel太阳能电池板

Solar charge controller太阳能充电控制器

12V DC 12伏特直流电

Saving lamps节能灯

Inverter逆变器

Lead-acid Battery铅酸蓄电池

太阳能发电，分光热发电和光伏发电两种形式。

通常情况下，人们所指的太阳能发电，往往指是太阳能光伏发电。

光伏发电，是根据光生伏打效应原理，将太阳光能，直接转化为电能。

太阳能光伏发电，最基本元件，是太阳电池(片)，有单晶硅，多晶硅，非晶硅和薄膜电池等多种形式。

目前，单晶和多晶电池用量最大，非晶电池主要是用于一些小系统和计算器辅助电源等。

在过去，欧美发达国家，大都制订了阳光计划，并采取措施，鼓励居民安装太阳能发电系统。比如，部分赠款，无息贷款和种子基金等，并以高出普通电价几倍的价格，购买居民家中多余的太阳能电量。

2、太阳能热水

传播绿色理念，追求绿色时尚。用心开展“弘扬雷锋精神、和绿色环保同行、建立绿色和谐校园”的绿色学校建立活动。努力学习环保知识，用心参与校内校外环保宣传和环保实践。

太阳能系统，内部的热传导介质，一般不是水体，而是具有防冻效果的乙二醇/丙二醇等液体，通过热交换箱罐，配合电热水器、燃气锅炉等综合系统，供应生活热水。

真空玻璃管吸收太阳热，直接传给未经处理的普通水体-硬水，随着长期使用，真空玻璃管内壁上，会结一层水垢，将会降低太阳能系统的热效率。

3、被动式太阳房

被动式太阳房和被动式住宅，是两个意义不同的概念。

什么是被动式太阳房？

天空中的太阳，向地面上的住宅室内，传递能量，不需要借助机械动力，也不需要专门的蓄热器、热交换器、水泵或风机等设备。而是完全由自然的方式（辐射、传导和自然对流）进行，故称为被动式太阳房。

被动式太阳房，在大多数情况下，集热部件与建筑结构是融为一体的，房屋的结构构件能够达到一物多用。比如，南面的窗子，既是房屋的采光部件，又是太阳能系统的集热部件；墙体既是房屋的围护构件，又是太阳能系统的集热蓄热部件。

被动式太阳房，也存在有诸多缺陷，比如，室内温度波动会比较大，室内的舒适度也比较差，在夜晚，或者是在室外温度较低，或者是连续阴雨天气时，室内需要增加辅助热源，才能维持适合人们在内居住的温度。

在现代住宅的设计建造中，只是单纯使用一项新型技术，已无法满足冬暖夏凉，健康舒适，节约能源的建造目的。

因此，被动式太阳房，只有与其它先进住宅建造技术相结合，比如，被动式住宅技术，能量回收通风系统ERV技术，地埋管进气技术，屋顶太阳能利用技术，现代保温隔热技术，等等，综合运用，才能取得比较好的效果。

（二）浅层地表土壤中热量的利用

地表浅层，相当于是一个巨大的太阳能集热器，收集了接近一半的太阳能所发出的能量。

一般情况下，地下土壤，一定深度范围内，会有一个相对恒定的温度。

1、地源热泵技术的应用

地源热泵，是利用地下水与土壤地能，进行冷热交换，作为水源热泵的冷热源。

冬季，把地能中的热量取出来，供给室内采暖，此时地能为热源；

夏季，把室内热量取出来，释放到地下水、土壤或地表水中，此时地能为冷源。

2、室外空气经过地埋管吸入室内

在过去，建造住宅，因为没有采取过多的保温隔热措施，人们对于室外空气进入室内，没有去过多地考虑过。

而现在，住宅的建造，已经采取了比较高效的保温隔热构造措施，因而住宅的密封性能被大大提高。为了既能保证室内有一个健康清新的环境，又要考虑到减少室内通风换气，造成不必要的大量能源的消耗，人们在如何实施住宅内部的进气和排气的通风问题上，已经做了大量的试验性研究。

室外空气，进入室内，不是传统的形式，而是首先通过埋置在住宅外面，地坪下方的土壤中的总的进气管道，在管道内，与管道外面的地下土壤，进行第一次热量交换。

炎热的夏季，室外空气温度较高，在经过地下土壤中的降温处理以后，再送入室内的能量回收通风系统ERV（Energy recovery ventilation），进行二次热量交换处理。当然，夏季空气 ，遇冷之后会产生冷凝水的问题。

寒冷的冬天，室外空气温度较低，在经过地下土壤中的升温处理以后，再送入室内的能量回收通风系统ERV（Energy recovery ventilation），进行二次热量交换处理。

以上这些说法，通过下面的图片加以说明。

室外地下土壤中，安装地埋总进气管道，室内安装能量回收通风系统ERV（Energy recovery ventilation）

夏天，室外空气，经过地埋进气总管，吸入室内，温度变化情况示意图。

Air rejeté à 25 ℃ 排出空气

VMC simple flux 单流向的机械控制通风系统

VMC: Vventilation Mécanique Contrôlée 机械控制通风系统。

所谓单流向，即，欲排出的室内废气中的热量没有回收。

Air insufflé à 23 ℃ 注入23℃空气

Température du sol: 14 ℃ 土壤温度：14℃

Air aspiré à 30 ℃ 30℃空气吸入

图中橙色的，几乎围绕房屋下部基础部分四周的为吸入室外空气，进入住宅内部的总进气管道的线路。总进气管道深埋在土壤中，土壤中蓄含的热量，通过管壁直接与管道内的空气进行热量交换。

在冬季，室外空气温度较低，通过与土壤中的热量进行交换之后，

进入能量回收通风系统ERV主机中的室外空气，被预先进行了预热处理；

在夏季，室外空气温度较高，通过与土壤中的热量进行交换之后，

进入能量回收通风系统ERV主机中的室外空气，被预先进行了预冷处理，

这样能够充分利用自然地热自源，减少独立住宅，因调节室内空气温度，而开销的能源消耗。

室外地下土壤中，安装地埋总进气管道，

住宅上部阁楼空间，安装能量回收通风系统ERV（Energy recovery ventilation），

室外安装地埋地热交换器——第一次热量交换

室内安装能量回收通风系统ERV（ERV主机安装在住宅上部阁楼空间）——第二次热量交换

能量回收通风系统ERV主机安装在住宅的上部空间阁楼中

总进气管道与总排气管道，复合构造为一体，即大管道的外圈层为进气层，大管道的中心为排气层。

整个系统，共有三次热交换的过程：

第一次——地下土壤与复合大管道的外层进气层之间，进行热量交换；

第二次——能量回收通风系统ERV主机中，进气与排气之间，进行热量交换；

第三次——能量回收通风系统ERV主机中排出的废气，仍然会残留一定的热量。复合大管道中心，即将排出的废气，与复合大管道的外圈层进行热量交换。

实际上，在冬季，埋在地下土壤一定深度中的总进气管道，要吸收两部分的热量，即吸收复合构造大管道外面土壤中的热量，又吸收复合构造大管道里层中心，欲排出的废气中的热量。

三）风力发电的应用

风能，作为一种清洁的可再生能源，其蕴量巨大，越来越受到世界各国的重视。

一般把发电功率在10千瓦及其以下的风力发电机称作小型风力发电机。

目前，中国国内家用的小型风力发电机，2KW左右，全套设备，售价大约在5000元左右。风力发电机组，根据配备的电池容量和品质的不同，会有很大的差别。

风力发电机，最大的弱点是季节性很强。北方春天，沿海地区，几乎天天能提供稳定的供电，夏天就会断断续续的，而内陆地区，只能是间歇性的提供电能。

另外，某些特殊地区，也有较少量，使用小型家用水力发电机组，进行发电利用的情况。

（四）准自然能源-生物发酵沼气的应用

生物天然气，以作物秸秆、人畜粪便等有机废弃物为原料，经发酵制成甲烷含量约55%~65%的粗沼气，然后经净化提纯，生成甲烷含量达90%以上的天然气。

沼气作为一种生物能源，目前在中国国内，仍以农村地区炊事、照明、取暖等直接燃气方式来使用，而沼气提纯，制造天然气的技术，在国外已经相对成熟。

三、使用天然木材，或者是使用天然植物建造独立小住宅。

在西方发达国家，使用天然木材，来建造独立住宅，一般常见的是轻型木结构的现代木结构住宅形式。

天然木材，绿色环保，无污染，轻质高强，易于加工，保温隔热，是人类最早使用的一种建材之一。森林树木，可再生种植，取材方便。

现代木材构件，经过特殊构造处理，已经具有较高的防腐、难燃、持久等许多新的特点。

使用天然植物，比如植物的秸秆、稻草、大麻等材料，建造的草砖住宅，在世界上也有少量的应用。

当然还有配合现代造房技术，使用纯生土土壤材料，建造的土坯住宅，即所谓的生态住宅的存在。

以前，我总是把电灯开个通宵，水从晚上滴到明早，冰箱塞满乱七八糟的东西。这样，既浪费水，又浪费电。