更舒適更節(jié)能的被動式建筑有何奧秘？

  目前，建筑節(jié)能問題已成為全社會普遍關(guān)注的重要話題之一。專家指出，面對日益嚴重的能源危機和環(huán)境污染，與普通的標準房屋相比，被動式房屋能耗更低、碳排放更少。同時，在解決南方地區(qū)集中供暖、推動產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級方面也將大有作為，是未來建筑節(jié)能減排的重要途徑。

  什么是被動式房屋？

  被動式房屋（即Passive House），也稱為被動式超低能耗房屋、被動屋等，是一種全新的節(jié)能建筑概念，是指僅依靠建筑本身的構(gòu)造設(shè)計，就能達到舒適的室內(nèi)溫度，滿足冬暖夏涼的要求，不需要單獨再安裝供暖設(shè)施的建筑，即不需要“主動”提供能量的一種建筑。

  被動式房屋其內(nèi)涵包括采用各種節(jié)能技術(shù)構(gòu)造最佳的建筑圍護結(jié)構(gòu)，極大限度地提高保溫隔熱性能和氣密性，使熱傳導(dǎo)損失最小化；通過技術(shù)手段盡可能實現(xiàn)室內(nèi)舒適的熱濕環(huán)境和采光環(huán)境；最大限度降低對主動式采暖和制冷系統(tǒng)的依賴，如充分利用室內(nèi)生活熱量和可再生能源，實現(xiàn)舒適的居住環(huán)境，從而大大降低對一次能源的消耗。被動式房屋不僅適用于住宅，還適用于辦公建筑、學(xué)校、幼兒園、體育館等。

  被動式房屋是一種高效節(jié)能的建筑和室內(nèi)機電系統(tǒng)（采暖、制冷、通風(fēng)和能源技術(shù)）最佳集成的結(jié)果，要求建筑物必須在熱負荷、房屋氣密性和能源消耗等方面符合特定的標準。

  傳統(tǒng)“主動”房vs新型“被動”房

  傳統(tǒng)“主動”房屋以電、煤、氣等能源驅(qū)動暖氣或空調(diào)等提供熱或冷，且因未經(jīng)特殊處理，會向屋外大量耗散，因此耗能嚴重。相反，新型“被動式”房屋一方面更多使用太陽能等清潔能源，降低對不可再生能源的依賴，另一方面大大提高房屋的隔熱氣密性，減少屋內(nèi)外熱量交換，大幅降低房屋總能耗。

  相對使用電、煤、氣等“主動”采暖/制冷技術(shù)的房屋，被動式房屋主要依靠不耗能的“被動”保溫技術(shù)來保持房屋內(nèi)部適宜的居住溫度，從而達到“被動”節(jié)能的目的。采用成熟的技術(shù)，兼容舒適、便宜、節(jié)能是這類房屋被推崇的原因。

  材料、結(jié)構(gòu)和設(shè)備等技術(shù)要求高

  被動式建筑關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)對建筑材料、結(jié)構(gòu)和技術(shù)設(shè)備都提出了非常高的要求，其中控制性指標主要有兩套，一套是能耗指標，一套是室內(nèi)舒適度指標。它的采暖熱需求、制冷熱需求都控制在每年每平方米15千瓦時；總的一次能源消耗每年每平方米也要小于120千瓦時。

  被動式房屋關(guān)鍵技術(shù)要點包括高效的外保溫系統(tǒng)、被動式建筑外窗、有高效熱回收裝置的新風(fēng)系統(tǒng)、極佳的氣密性和無熱橋設(shè)計。

  低能耗：比普通建筑節(jié)能90%以上

  高性能的外保溫、無熱橋設(shè)計、氣密性良好的外圍護結(jié)構(gòu)這三大特征，是影響被動房能耗的關(guān)鍵因素。被動式房屋與傳統(tǒng)建筑相比能節(jié)約90%的能耗，較新型建筑也能節(jié)約超過75%的能耗。按照被動式房屋設(shè)計要求，每平方米建筑年采暖能耗不大于15千瓦時， 大約是我們目前國內(nèi)節(jié)能建筑采暖能耗的1/3。

  世界上第一幢被動式建筑是由德國設(shè)計改造的一幢普通三層居住建筑，這棟建筑在1991年經(jīng)過節(jié)能改造以后投入使用，年終端耗能降低了約78%，實測結(jié)果除1992年因墻體升溫等原因略高之外，其余各年均達到了被動式建筑設(shè)計標準參數(shù)指標，特別是采暖技術(shù)指標均低于每年每平方米15千瓦時。

  被動式房屋有最基本的要求，就是對能源利用達到了極致，對供熱需熱量、總一次能源需求、樓宇氣密性、超溫頻率都有要求。首先要帶有熱回收裝置的新風(fēng)裝置，且熱回收效率要大于75%才能夠?qū)崿F(xiàn)冬天靠自然隔熱就能使室內(nèi)溫度達到20℃以上。

  德國海德堡市2009年興建的新城區(qū)Bahnstadt，全部以可再生能源為原料的熱電廠供熱供電，配以地?zé)岷蜕镔|(zhì)能，僅供熱一項便可減排二氧化碳56%。實驗表明，建筑面積為1萬平方米的被動式節(jié)能房，與普通住宅相比，每年減排二氧化碳103.43噸，年節(jié)約標準煤42.59噸。

  Bahnstadt的各種被動房

  專家們算了一筆賬，如果從現(xiàn)在開始全國新建居住建筑都按照65%節(jié)能標準建造，房屋能源消耗會從目前的2億噸標準煤翻到2050年的4億噸。假如都按照被動式房屋標準建造，到2050年新建居住建筑帶來的能耗增量僅僅為3600萬噸標準煤。

  極低的能源消耗，使得被動式房屋大大降低了對非再生能源的依賴，再通過利用風(fēng)能和太陽能等可再生能源，從而有效地減少二氧化碳的排放，改善大氣質(zhì)量。

  舒適性：室內(nèi)維持在人體最適宜溫度

  在降低能耗的同時，被動式房屋并未以犧牲舒適性為代價。相反，高性能的外維護結(jié)構(gòu)就如同給整個房屋穿上了羽絨服，即使在嚴寒的冬天和炎熱的夏季也能保持室內(nèi)溫度恒定。同時，通過室內(nèi)的新風(fēng)系統(tǒng)提供足夠的、清潔的新鮮空氣，保證了室內(nèi)空氣質(zhì)量。

  被動房四季的室溫可維持在人體最適宜的18℃～24℃之間，且在霧霾等污染天氣情況下，仍能保持室內(nèi)空氣清潔，具有高保溫性、高氣密性、高舒適度以及高隔音性。

  經(jīng)濟性：具有長期成本優(yōu)勢

  為保證被動式房屋的質(zhì)量，在初始建造過程需進行周密的設(shè)計以及采用高性能的建筑組件，因此其建造費用會相對傳統(tǒng)建筑較高一些。通常，被動式房屋建筑成本比傳統(tǒng)房屋要高出5%～7%。然而，縱觀建筑的全壽命周期，由于被動式房屋極低的運營及維護費用，使得后期使用成本大大降低，具有長期成本優(yōu)勢。

  例如，在斯德哥爾摩以北80公里的kersberga建造被動式房屋，它的PHPP（被動房設(shè)計包）軟件計算供熱值每年每平方米只需要14.6千瓦時；在慕尼黑這種建筑則更節(jié)能，每年每平方米只需要大約7千瓦時。

  目前，我國新建住宅和公共建筑普遍執(zhí)行節(jié)能65%的標準（簡稱65%節(jié)能標準）。我國被動式低能耗房屋示范項目秦皇島的“在水一方”，相比65%節(jié)能標準，每平方米造價增加成本在600元左右。然而，這個項目每年可節(jié)約標煤547噸、減少二氧化碳排放1423噸、節(jié)約采暖費195萬元，節(jié)約帶來的經(jīng)濟效益也很可觀。此外，被動房還可以推動建筑節(jié)能產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)升級和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型等。

  設(shè)計理念

  首先是因地制宜。被動式房屋的概念適用于世界各地，無論寒冷地區(qū)還是溫暖地區(qū)都可建設(shè)，其基本原理是一致的。但在不同國家建設(shè)，不僅要考慮地區(qū)性氣候環(huán)境差異，還要根據(jù)現(xiàn)狀有針對性地調(diào)整技術(shù)手段和措施。

  每個地區(qū)都有自己的氣候條件，被動式房屋應(yīng)與之相適應(yīng)。如在寒冷地區(qū)建設(shè)技術(shù)關(guān)鍵是墻體厚度和保溫層厚度，而在炎熱地區(qū)更重要的則是制冷方法，如遮陽、窗戶通風(fēng)，以保證在夏天也能保持舒適的室內(nèi)環(huán)境。任何被動式房屋的個性特點都要依據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件進行優(yōu)化。

  在中歐被動式房屋的建設(shè)有很多實踐經(jīng)驗，如果其他地區(qū)只是簡單地進行拷貝，特別是保溫、窗戶、遮陽的節(jié)點設(shè)計，是不可行的。每個地區(qū)也都有自身的建筑傳統(tǒng)，有自身特有的建筑材料。被動式房屋不是高科技技術(shù)與昂貴材料的堆砌，而是可以做到真正的普及，讓公眾消費得起。我國海南當(dāng)?shù)赜幸环N用來制作房蓋的草，這種草具有防腐、抗爛、遮陽效果特別好（太陽曬不透）、廉價等特性，完全可以達到被動式房屋的要求。

  其次是更舒適，更節(jié)能。我國長江以南大部分建筑是沒有供暖設(shè)施的，這樣雖極大地節(jié)省了能源，但人們的生活環(huán)境卻不很舒適，冬季凍傷較為常見，而被動式房屋追求的是，在低耗能的條件下得到極為舒適的生活環(huán)境。保溫窗、隔熱外圍護、熱回收裝置是被動式房屋的主要組成部分，從外表看，它和一般建筑沒什么區(qū)別，所以被動式房屋只是一個標準，并不是一個工藝方法。

  前景展望

  被動式房屋是一條值得期待的節(jié)能環(huán)保之路，順應(yīng)了我國新型城鎮(zhèn)化的建設(shè)需求。據(jù)統(tǒng)計，截至目前，我國被動房已在黑龍江、河北、福建、新疆、山東等多個省份開始建造。

  同時必須承認，目前我國被動式房屋的發(fā)展還存在不少障礙，主要表現(xiàn)在建筑節(jié)能標準水平較低；缺乏設(shè)計經(jīng)驗；節(jié)能技術(shù)和建筑能耗水平相對落后，相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域存在空白；缺乏完善的低能耗建筑發(fā)展保障激勵機制；施工質(zhì)量以及建筑運行的管理水平有待提高等方面。

  但即便如此，被動式房屋健康、節(jié)能、舒適的特性，依然引起越來越多的關(guān)注，它迎合了各方的需求，也符合未來建筑發(fā)展方向和趨勢。被動式房屋的推廣將大大緩解我國城市化進程中的能源和溫室氣體減排壓力。

  為幫助水泥企業(yè)應(yīng)對能效與環(huán)保升級，加速水泥行業(yè)升級步伐，中國水泥網(wǎng)將于2018年10月18-19日在浙江金華舉行“2018第六屆中國水泥節(jié)能環(huán)保技術(shù)交流大會”，本次大會以“深度節(jié)能 智能智造 超低排放”為主題，誠邀政府主管領(lǐng)導(dǎo)、技術(shù)專家、科研單位等共聚一堂，就水泥節(jié)能環(huán)保新技術(shù)、新裝備展開交流探討，共同開拓行業(yè)綠色未來。