2015年12月3日，第21次聯(lián)合國氣候變化大會（COP21）在巴黎召開，大會首次將建筑單獨(dú)列為議題，在官方日程中舉辦為期1天的“建筑日”研討會，來自相關(guān)機(jī)構(gòu)的200位代表參加會議。會議主辦方聯(lián)合國環(huán)境署表示：建筑全壽命期產(chǎn)生的碳排放占全球碳排放總量的30%，如按現(xiàn)有速度繼續(xù)增長，到2050年，建筑相關(guān)碳排放將占全球碳排放總量的50%，針對建筑物展開專項(xiàng)節(jié)能減排工作非常必要。

    聯(lián)合國環(huán)境署專家表示：通過建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)不斷提升和用于建筑設(shè)計(jì)階段的可視化建筑碳排放計(jì)算軟件不斷普及，引導(dǎo)新建建筑和既有建筑逐步提高節(jié)能減排性能，使其在規(guī)劃設(shè)計(jì)階段較原有水平降低能源使用70%-80%，邁向超低能耗建筑，再通過可再生能源滿足剩余20%-30%的能源需求，最終使新建建筑和既有建筑在2030-2050年達(dá)到碳中和?？紤]到我國目前經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平及建筑業(yè)普遍情況，我國推廣超低能耗建筑的原則為“被動優(yōu)先、主動優(yōu)化、經(jīng)濟(jì)實(shí)用”，因此我國超低能耗、近零能耗建筑目前也統(tǒng)稱為“被動式超低能耗綠色建筑”。本文對國際超低能耗體系、我國推動此類建筑的特殊性及推廣情況和未來發(fā)展重點(diǎn)進(jìn)行了介紹。

 

1、國際被動式超低能耗建筑發(fā)展

 

    建筑能耗的邊界可以劃分為兩個，第一個邊界為建筑能量需求邊界，在這個邊界上建筑物同室外環(huán)境進(jìn)行能量交換，如太陽輻射和室內(nèi)得熱、圍護(hù)結(jié)構(gòu)與室外環(huán)境之間的能量交換，在這個邊界上的能量需求我們定義為負(fù)荷，即滿足建筑功能和維持室內(nèi)環(huán)境所需要向建筑提供的能量（冷、熱、電）；第二個邊界是建筑能源使用邊界，在這個邊界上建筑的電力、供暖、空調(diào)等能源系統(tǒng)提供建筑需要的能量所消耗的化石能源（圖1）。

 

 

圖1 建筑能量邊界的劃分

 

    現(xiàn)階段實(shí)現(xiàn)建筑的超低能耗主要在建筑的兩個能量邊界上采取相應(yīng)的技術(shù)措施，技術(shù)措施的側(cè)重點(diǎn)的差異產(chǎn)生了不同的低能耗建筑概念。而被動式低能耗建筑強(qiáng)調(diào)在建筑能量需求邊界上采取措施最大程度地降低建筑能量需求，最小程度地依賴建筑能源系統(tǒng)，進(jìn)而降低建筑的能源消耗。被動式超低能耗建筑的理念認(rèn)為降低能耗的關(guān)鍵在于減低需求，而不是提高能源供應(yīng)的數(shù)量和效率。起源于德國的被動房（Passive House）就是秉承這一理念的高性能建筑標(biāo)準(zhǔn)，德國被動房理念又被其他多個國家學(xué)習(xí)和借鑒并在世界范圍內(nèi)推廣和應(yīng)用。

 

1.1 德國

    德國被動房的概念最早源于瑞士隆德大學(xué)的Bo Adamson（1986年）參加中瑞合作項(xiàng)目工作時，為改善我國長江流域室內(nèi)建筑環(huán)境惡劣的現(xiàn)狀提出的解決方案。1988年被動房概念首次被提出，1991年第一棟被動房在德國達(dá)姆施塔特被建造，經(jīng)歷了20多年的發(fā)展，德國被動房已經(jīng)成為具有完備技術(shù)體系的自愿性超低能耗建筑標(biāo)準(zhǔn)。目前，已經(jīng)有60000多棟的房屋按照被動房標(biāo)準(zhǔn)建造，其中有約30000棟建筑獲得了被動房的認(rèn)證，主要以住宅為主，也有辦公、學(xué)校、酒店等類型的建筑。

    德國被動房研究所（passive house institute，PHI）是被動房研究和認(rèn)證的權(quán)威機(jī)構(gòu)，其對被動房的定義為“被動房是一個節(jié)能、舒適的建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，比既有建筑節(jié)能90%以上，比新建建筑節(jié)能75%以上；利用高性能圍護(hù)結(jié)構(gòu)、太陽得熱、熱回收等技術(shù)使建筑不再需要傳統(tǒng)的供熱系統(tǒng)，并通過通風(fēng)系統(tǒng)供應(yīng)持續(xù)的新風(fēng)。”從定義可以看出，被動房通過采用高性能的圍護(hù)結(jié)構(gòu)將建筑熱需求降低，僅需充分利用太陽能和室內(nèi)的得熱即可解決冬季供暖問題。同時通過采用高效熱回收系統(tǒng)的新風(fēng)系統(tǒng)向室內(nèi)提供清潔的新鮮空氣，營造良好舒適的室內(nèi)環(huán)境。即使在極端寒冷的前期下，被動房僅需要使用很少的輔助能源就能滿足室內(nèi)舒適度要求?？梢钥闯霰粍臃恐饕塾诮鉀Q冬季供暖問題，所應(yīng)用技術(shù)也以解決供暖為主，對應(yīng)用在夏季需要主動供冷的地區(qū)的研究較少。

    德國被動房的認(rèn)證要求簡潔凝練，其認(rèn)證的要求為：

    1、供暖能耗：供暖能耗≤ 15kWh/（m2•a）或熱負(fù)荷≤ 10W /m2；當(dāng)采用空調(diào)時，對供冷能耗的要求與供暖能耗一致；

    2、建筑一次能源用量≤120 kWh/(m²a)；

    3、氣密性必須滿足N50≤0.6（注：即在室內(nèi)外壓差50Pa的條件下，每小時的換氣次數(shù)不得超過0.6次）；

    4、超溫頻率≤10%（注：超溫頻率定義為全年室內(nèi)溫度高于25℃的小時數(shù)與全年時間的比值）。

    被動房認(rèn)證中僅需要對建筑氣密性進(jìn)行實(shí)際測試，其他參數(shù)僅通過計(jì)算即可，因此被動房并不對建筑實(shí)際能源消耗進(jìn)行要求。

    在被動房的設(shè)計(jì)和認(rèn)證的過程中PHPP（ Passive House Planning Package）對認(rèn)證結(jié)果的權(quán)威性提供了重要的保障，PHPP是一個能夠進(jìn)行建筑熱工、冷熱負(fù)荷、能耗、通風(fēng)等計(jì)算的工具包，另外PHI還對被建筑材料、建筑設(shè)備、認(rèn)證工程師、設(shè)計(jì)單位、施工單位進(jìn)行了認(rèn)證。保證了被動房認(rèn)證結(jié)果的可靠性和權(quán)威性。德國被動房標(biāo)準(zhǔn)體系作為被動超低能耗建筑標(biāo)準(zhǔn)體系中最為成熟的一員，在世界范圍內(nèi)受到極大的關(guān)注，很多國家都學(xué)習(xí)和參考德國被動房體系開展適用于本國特色的建筑標(biāo)準(zhǔn)體系的研發(fā)和推廣。

 

1.2 丹麥

    由于對全球變暖的擔(dān)憂和對長期能源供應(yīng)安全的渴求，上世紀(jì)90年代，丹麥政府提出“到2050年丹麥將成為化石能源零依賴的國家”。建筑節(jié)能被作為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的核心手段，丹麥通過提出嚴(yán)格的建筑節(jié)能要求，加強(qiáng)對既有建筑改造，稅收政策調(diào)控等政策措施，建筑能耗大幅下降。近年來丹麥政府通過不斷提高建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)要求，推進(jìn)超低能耗建筑的普及，開展建筑節(jié)能工作。由丹麥企業(yè)主導(dǎo)的主動房（Active house）自愿性超低能耗建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)在歐洲同樣擁有重要的影響力。

    主動房建筑理念是威盧克斯集團(tuán)提出了一種應(yīng)對能源和氣候挑戰(zhàn)的前瞻性理念該理念倡導(dǎo)建筑應(yīng)該實(shí)現(xiàn)氣候平衡、居住舒適、感官優(yōu)美、具備充足的日光照明和新鮮的空氣，即實(shí)現(xiàn)能耗效率與最佳室內(nèi)氣候之間的平衡，同時保證建筑以動態(tài)方式適應(yīng)周圍環(huán)境，實(shí)現(xiàn)碳中和。在這一理念指導(dǎo)下，建筑將自主生產(chǎn)能源，以可持續(xù)地利用資源，有效改善人們的健康水平和居住舒適度。主動房與被動房相比，在強(qiáng)調(diào)降低建筑能量需求的前提下，更強(qiáng)調(diào)可再生能源在建筑中的應(yīng)用。目前在全球范圍內(nèi)已有建成和在建主動房40余棟。并顯現(xiàn)出快速增長的態(tài)勢。另外，2000年丹麥也引入了被動房的理念，被動房的認(rèn)證參考了德國被動房的標(biāo)準(zhǔn)和指標(biāo)，認(rèn)證由德國被動房研究所的合作單位丹麥被動房研究所負(fù)責(zé)。

 

1.3 瑞士

    瑞士政府通過支持研究機(jī)構(gòu)推廣超低能耗建筑。Minergie是由瑞士政府支持的一系列超低能耗建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。1994年Minergie的理念被提出，同年兩棟示范建筑完成。1997年Minergie理念獲得瑞士政府的認(rèn)可。2001年參照德國被動房技術(shù)體系的Minergie-P標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布。截止到2009年，約有15000棟建筑獲得了Minergie認(rèn)證。Minergie標(biāo)準(zhǔn)體系由Minergie、Minergie-p、Minergie-A和Minergie-ECO等組成。其中Minergie-p標(biāo)準(zhǔn)是在德國被動房技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)上進(jìn)行了適當(dāng)?shù)恼{(diào)整以適合瑞士的氣候條件和國情的被動式超低能耗建筑標(biāo)準(zhǔn)，Minergie-P相比于德國被動房標(biāo)準(zhǔn)，對不同類型建筑的供暖能量需求分別做了詳細(xì)規(guī)定。并對增量成本及熱舒適做了規(guī)定。

 

 

表1 Minergie-P主要性能要求

 

 

表2 minergie-P不同建筑類型的供暖能量需求規(guī)定

 

1.4 韓國

    2014年7月，韓國政府發(fā)布《應(yīng)對氣候變化的零能耗建筑行動計(jì)劃》，完成了世界第一個國家級零能耗建筑研究推廣的頂層設(shè)計(jì)，分析了零能耗建筑推廣的障礙，提出零能耗建筑發(fā)展目標(biāo)和具體實(shí)施方案，明晰了零能耗建筑財稅政策及技術(shù)補(bǔ)貼。同時，韓國設(shè)立國家重點(diǎn)研究計(jì)劃，建立國家級科研團(tuán)隊(duì)進(jìn)行零能耗建筑技術(shù)的研發(fā)，完成示范工程，建立零能耗建筑認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)。本文針對韓國零能耗建筑發(fā)展的現(xiàn)狀，對韓國零能耗建筑的定義、發(fā)展目標(biāo)及規(guī)劃、財稅政策、重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、典型示范項(xiàng)目及認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了研究。

    在韓國，“零能耗建筑”定義為“將建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫性能最大化從而將能量需求降到最低，然后使用可再生能源供能，從而實(shí)現(xiàn)能源自給自足的建筑”。

    為了加速推動零能耗建筑，韓國將廣義的“零能耗建筑”具體劃分為三種類別，分別是“低層零能耗建筑”（Low-rise Zero Energy Building）、“高層零能耗建筑”（High-rise Zero Energy Building）以及“零能耗建筑社區(qū)”（Zero Energy Building Town）。

“低層零能耗建筑”，指層數(shù)小于8層，全年供冷、供暖、照明和通風(fēng)能耗能實(shí)現(xiàn)自給自足的建筑。

    “高層型零能耗建筑”，層數(shù)大于等于8層，建筑物需要通過最大化的使用自身可提供的可再生能源系統(tǒng)以滿足所需的供冷供暖需求，不足的部分可以由附近學(xué)校、公園內(nèi)的可再生能源裝置補(bǔ)充。

    “零能耗建筑社區(qū)” 指高新智能化的零能耗城市，將零能耗建筑的規(guī)模從單體建筑擴(kuò)展到了城市社區(qū)。

    考慮到當(dāng)前國家經(jīng)濟(jì)技術(shù)水平，零能耗建筑的推廣實(shí)施不能一蹴而就，為此，韓國制定了詳細(xì)的階段性發(fā)展目標(biāo)。

2009年7月6日，韓國政府頒布了“綠色增長國家戰(zhàn)略及五年計(jì)劃”，針對零能耗建筑目標(biāo)做出三步規(guī)劃：到2012年，實(shí)現(xiàn)低能耗建筑目標(biāo)，建筑制冷/供暖能耗降低50%；到2017年，實(shí)現(xiàn)被動房建筑目標(biāo)，建筑制冷/供暖能耗降低80%；到2025年，全面實(shí)現(xiàn)零能耗建筑目標(biāo)，建筑能耗基本實(shí)現(xiàn)供需平衡。

 

1.5 其他國家

    德國被動房被作為被動式超低能耗建筑理念的重要的參考標(biāo)準(zhǔn)在世界范圍內(nèi)被廣泛吸收和應(yīng)用，除上述的丹麥和瑞士外，其他國家推廣被動式超低能耗建筑的方式可以分為三類，第一類為直接應(yīng)用德國被動房標(biāo)準(zhǔn)，如挪威、新西蘭、英國、加拿大等國，第二類為根據(jù)本國的氣候條件和國情在德國被動房的基礎(chǔ)上進(jìn)行調(diào)整，如奧地利、芬蘭、意大利等國家，第三類國家僅接受被動式理念，針對本國情況重新開發(fā)，如美國、瑞士等。

    被動式超低能耗建筑作為更高節(jié)能性能建筑，是建筑節(jié)能的中短期目標(biāo)，歐美發(fā)達(dá)國家均將超低能耗建筑作為建筑節(jié)能的發(fā)展方向和現(xiàn)有節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的重要補(bǔ)充。為全面提升建筑能效儲備技術(shù)和產(chǎn)品。被動式超低能耗建筑是目前歐美建筑節(jié)能研發(fā)和應(yīng)用的重要領(lǐng)域，歐美主要國家已經(jīng)或正在制定適應(yīng)本國國情的被動式超低能耗建筑技術(shù)體系。

 

2、我國開展被動式超低能耗建筑應(yīng)用的特殊國情

 

    中國作為一個歷史悠久、國土廣袤的多民族發(fā)展中大國，在室內(nèi)環(huán)境、建筑特點(diǎn)、居民生活習(xí)慣和建筑用能強(qiáng)度等方面與國外相比都有獨(dú)特之處，且無發(fā)達(dá)國家成熟經(jīng)驗(yàn)可供參考，這些都增加了我國被動式超低能耗建筑技術(shù)體系的研發(fā)難度。

2.1 室內(nèi)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)和生活習(xí)慣

    我國是一個發(fā)展中國家，經(jīng)濟(jì)發(fā)展不均衡，不同氣候區(qū)居住建筑室內(nèi)環(huán)境有著較大的差異，但整體低于發(fā)達(dá)國家。主要體現(xiàn)在室內(nèi)溫度不達(dá)標(biāo)、新風(fēng)量不足。歐美發(fā)達(dá)國家大多嚴(yán)格規(guī)定滿足用戶的新風(fēng)量，為了保證送風(fēng)量的穩(wěn)定，一方面增加建筑的氣密性要求，同時使用機(jī)械通風(fēng)保證新風(fēng)量的供應(yīng)，在我國開窗是居住建筑獲得新風(fēng)是最普遍的方式，并不對室內(nèi)新風(fēng)量進(jìn)行嚴(yán)格要求。在室內(nèi)溫度方面，我國夏季室內(nèi)溫度顯著高于歐美，冬季室內(nèi)溫度普遍偏低，調(diào)查表明，冬季嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)集中供暖的建筑室內(nèi)溫度普遍在18℃以上，但夏熱冬冷地區(qū)室內(nèi)溫度基本在10℃以下，該地區(qū)供暖設(shè)施并不普及，室內(nèi)濕度主要分布在60—90%之間，室內(nèi)濕冷，舒適度差。在夏季，開窗通風(fēng)是解決室內(nèi)過熱問題的首選，空調(diào)系統(tǒng)間歇運(yùn)行，室內(nèi)溫度偏高基本分布在25-32℃。

    如果我國被動式超低能耗建筑追求歐美的全空間全時間的高舒適度，對室內(nèi)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行大幅度的提升勢必導(dǎo)致建筑能耗的快速上升，因此我國被動式低能耗建筑指標(biāo)體系必須立足于國情，在尊重居民生活習(xí)慣和降低建筑能耗的前提下，適當(dāng)?shù)靥岣呓ㄖh(huán)境標(biāo)準(zhǔn)，營造適合我國居民的健康舒適的室內(nèi)環(huán)境。

 

2.2 氣候特點(diǎn)

    不同于德國的單一氣候，我國地域廣闊，橫跨多個氣候帶，五大建筑氣候分區(qū)氣候特點(diǎn)差異大，表3展示了不同氣候區(qū)城市間以及中德城市間巨大的氣候差異，從氣候數(shù)據(jù)可以看出，對我國不同氣候區(qū)進(jìn)行統(tǒng)一的能耗要求是不科學(xué)的。從緯度上看柏林比哈爾濱更靠近北極，但其冬季供暖度日數(shù)與沈陽接近，供冷度日數(shù)與哈爾濱相近，也就是說德國相比于我國同緯度的地區(qū)氣候更加溫和，供暖為主而空調(diào)需求較小。從數(shù)值上看，德國夏季基本無需空調(diào)，我國多數(shù)地區(qū)夏季存在空調(diào)需求。而且，從供暖度日數(shù)和供冷度日數(shù)上來看，我國不同氣候區(qū)差異大，東西南北的供暖和空調(diào)需求極不均衡，因此我國不同氣候區(qū)氣候的差異使得全國無法實(shí)施統(tǒng)一的被動式超低能耗建筑能耗指標(biāo)，德國被動房指標(biāo)體系更是無法適用。

 

 

圖2 北京與柏林月平均溫度對比情況

 

 

表3 中德主要城市供暖度日數(shù)和供冷度日數(shù)

 

    注：HDD18.3：一年中，當(dāng)某天室外日平均溫度低于18.3℃時，將低于18.3℃的度數(shù)乘以１天，并將此乘積累加。

    CDH26.7：一年中，當(dāng)某時刻室外溫度高于26.7℃時，將高于26.7℃的數(shù)值進(jìn)行累加。

 

2.3 建筑特點(diǎn)

    我國居住建筑與歐美存在顯著差異，國內(nèi)大型城市新建城鎮(zhèn)住宅建筑以高層建筑為主，中小型城市以多層住宅為主，從分布來看，多層住宅是我國住宅的主要形式，高層住宅的比例在不斷的提升。歐美居住建筑普遍為三層及三層以下的別墅，德國約85%（以面積計(jì)算）的居住建筑為三層和三層以下（Villa），15%為中高層公寓（Aparment）。與德國建筑相比我國建筑密度大，容積率高，公共空間面積大，公共外門頻繁開啟，導(dǎo)致了能耗特點(diǎn)的明顯差異。

    我國住宅空置率偏高是另一個對被動式超低能耗建筑指標(biāo)體系產(chǎn)生重要影響的因素，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明我國住宅的空置率在20%~30%變化。2007年對北京50個2003年~2006年入住的小區(qū)調(diào)查表明，空置住房占被調(diào)查住房的比例高達(dá)27.16%，而且空置率從市中心向外逐漸升高的現(xiàn)象明顯?？罩寐蔬^高導(dǎo)致的戶間傳熱損失大和集中設(shè)備負(fù)荷率低對建筑能耗產(chǎn)生重要的影響，因此我國的被動式超低能耗建筑技術(shù)體系應(yīng)考慮我國獨(dú)特的建筑特征的影響。

 

2.4 建筑能耗特點(diǎn)

    不同于發(fā)達(dá)國家的高舒適度和高保證率下的高能耗，我國建筑能耗特點(diǎn)為低舒適度和低保證率下的低能耗，且我國不同年代建筑能耗強(qiáng)度差異大。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，英法德意四國普通居住建筑單位面積能耗為35kgce/m2•a（一次能源消耗量約為285kWh/m2•a），我國普通城鎮(zhèn)居住建筑單位面積能耗僅為14.5kgce/m2•a（一次能源消耗量約為118kWh/m2•a），現(xiàn)有居住建筑的能耗本來就滿足德國被動房一次能源消耗≤120kWh/m2•a的要求。不可否認(rèn)，隨著生活水平的提高，建筑能耗強(qiáng)度會有所上升，但就現(xiàn)階段而言，德國被動房指標(biāo)體系中的一次能源消耗量要求對于我國是不適用的。

 

3、中國被動式超低能耗建筑指標(biāo)體系的建立

    在立足于我國基本國情，吸收和借鑒歐洲被動式低能耗建筑體系的基礎(chǔ)上，細(xì)致分析國內(nèi)現(xiàn)有被動式超低能耗建筑試點(diǎn)工程，充分考慮經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、產(chǎn)業(yè)情況、建筑特點(diǎn)、居民生活習(xí)慣的因素，科學(xué)合理地制定了中國被動式超低能耗建筑指標(biāo)體系。該體系以控制性性能要求作為核心評價標(biāo)準(zhǔn)并推薦對應(yīng)指標(biāo)的技術(shù)和做法，對室內(nèi)環(huán)境要求、能耗指標(biāo)等進(jìn)行了科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)囊?guī)定。我國被動式超低能耗建筑的定義為“被動式超低能耗建筑指通過最大限度提高建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫隔熱性能和氣密性，充分利用自然通風(fēng)、自然采光、太陽輻射和室內(nèi)非供暖熱源得熱等被動式技術(shù)手段，將供暖和空調(diào)需求降到最低，實(shí)現(xiàn)舒適的室內(nèi)環(huán)境并與自然和諧共生的建筑。”

 

3.1 健康舒適的建筑室內(nèi)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)

    營造健康、舒適的室內(nèi)環(huán)境是被動式超低能耗建筑的核心目的之一。就像保溫瓶的保溫原理一樣，被動式超低能耗建筑的高保溫性能的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)使室內(nèi)能夠保持適宜的溫度。無論是寒冷的冬季還是炎熱的夏季，被動式超低能耗建筑通過被動技術(shù)措施使室內(nèi)溫度在適宜的范圍內(nèi)波動。在我國傳統(tǒng)的習(xí)慣中，居民在室外環(huán)境適宜時，通過開窗調(diào)節(jié)室內(nèi)的環(huán)境。

    在自然通風(fēng)的環(huán)境下，人可以獲得滿意的舒適度，這也是被動式超低能耗建筑追求的目標(biāo)，而當(dāng)室外氣象條件無法通過自然通風(fēng)滿足人體的熱舒適要求時，主動供冷或供暖系統(tǒng)將啟動，用以保持適宜的室內(nèi)環(huán)境。被動式超低能耗建筑通過高效的新風(fēng)系統(tǒng)能夠在室外環(huán)境不適宜開啟外窗自然通風(fēng)的時，以極低的能源消耗，在保證室內(nèi)溫度恒定的前提下，提供充足、健康、新鮮的空氣，新風(fēng)量不少于30m3/（h•人）保證室內(nèi)良好的空氣品質(zhì)，因此，被動式超低能耗建筑能夠提供充足健康的新風(fēng)。

    被動式超低能耗建筑使用被動式技術(shù)在所有的氣候區(qū)都能夠營造健康和舒適的室內(nèi)環(huán)境，它通過供暖系統(tǒng)保證冬季室內(nèi)溫度不低于20℃，在過渡季，通過高性能的外墻和外窗遮陽系統(tǒng)保證室內(nèi)溫度在20-26℃之間波動，在夏季，當(dāng)室外溫度低于28℃、相對濕度低于70%時，通過自然通風(fēng)保證室內(nèi)舒適的室內(nèi)環(huán)境，當(dāng)室外溫度高于28℃或相對濕度高于70%時以及其它室外環(huán)境不適宜自然通風(fēng)的情況下，主動供冷系統(tǒng)將會啟動，使室內(nèi)溫度≤26℃，相對濕度≤60%。當(dāng)然，在一些氣候區(qū)，被動式超低能耗建筑可以不使用主動供暖或供冷系統(tǒng)也可以保證室內(nèi)有很好的舒適度，當(dāng)不設(shè)供暖設(shè)施時，要求過冷小時數(shù)≤10%，當(dāng)不設(shè)空調(diào)設(shè)施時，要求過熱小時數(shù)≤10%。例如，在嚴(yán)寒地區(qū)，僅通過被動式技術(shù)就可以保證夏季室內(nèi)保持舒適的溫度，或是在夏熱冬暖氣候區(qū)，良好的圍護(hù)結(jié)構(gòu)使得冬季不采用主動供暖系統(tǒng)，改善冬季室內(nèi)溫度偏低的情況。我國被動式超低能耗建筑的室內(nèi)環(huán)境較現(xiàn)有水平有較大的提升，但不盲目追求歐美過高的舒適度和保證率。

注：【過冷小時數(shù)】全年室內(nèi)溫度低于20℃的小時數(shù)占全年時間的比例；

       【過熱小時數(shù)】全年室內(nèi)溫度高于28℃的小時數(shù)占全年時間的比例。

 

3.2 科學(xué)合理的主要控制性性能指標(biāo)的制定

    控制性性能指標(biāo)作為被動式超低能耗建筑技術(shù)體系的核心，其科學(xué)合理對被動式超低能耗建筑的發(fā)展有著至關(guān)重要的意義?？刂菩孕阅苤笜?biāo)由單位面積年供暖量和年供冷量要求、氣密性要求、供暖空調(diào)和照明年一次能源消耗三項(xiàng)指標(biāo)組成，單位面積年供暖量和供冷量要求主要立足于通過被動技術(shù)將建筑物的冷熱需求減低到最低，低至僅新風(fēng)系統(tǒng)即可承擔(dān)建筑的冷、熱負(fù)荷，不再需要傳統(tǒng)的供熱和供冷設(shè)施，尤其是集中供熱，使被動式超低能耗建筑的經(jīng)濟(jì)性產(chǎn)生質(zhì)的變化。氣密性要求主要是保證建筑物在需要時能夠與室外環(huán)境有良好的隔絕，當(dāng)建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)足夠好時，室外空氣滲透就成了影響建筑室內(nèi)環(huán)境的主要因素。而良好的氣密性可以降低建筑室外環(huán)境對室內(nèi)環(huán)境的影響，如在供暖和供冷或當(dāng)室外PM2.5超標(biāo)時，室內(nèi)環(huán)境需要與室內(nèi)環(huán)境完全隔絕，此時良好的氣密性；一次能源消耗指標(biāo)則是要求在建筑物在能量需求極低的前提下，能源消耗最少。根據(jù)國內(nèi)外被動式超低能耗建筑工程實(shí)踐情況，在考慮技術(shù)措施適宜性和氣候特點(diǎn)的前提下對我國不同氣候區(qū)典型城市典型被動式超低能耗建筑進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，其中年供熱量和供冷量的計(jì)算結(jié)果見圖3。

 

 

圖3 我國不同氣候區(qū)典型城市典型被動式超低能耗建筑年供熱量和供冷量計(jì)算結(jié)果

 

 

表4 不同氣候區(qū)典型城市氣象參數(shù)

 

    從計(jì)算結(jié)果可以看出，我國絕大多數(shù)地區(qū)有空調(diào)需求，通過采取不同的技術(shù)措施，建筑的年供暖量都可以控制在15kWh/ m2•a以下，但南方地區(qū)年供冷量需求依然較大，在上述研究成果的基礎(chǔ)上初步確定了被動式超低能耗建筑的控制性性能指標(biāo)，主要控制性指標(biāo)如下。

 

 

表5 不同氣候區(qū)控制性指標(biāo)要求

 

1、年供暖量、年供冷量滿足表5要求；

2、年供暖、空調(diào)和照明總一次能源消耗量≤45 kWh/m2.a/(5.6kgce/m2.a)；

3、氣密性必須滿足N50≤0.6。

注：1.N50≤0.6，即在室內(nèi)外壓差50Pa的條件下，每小時的換氣次數(shù)不得超過0.6次。

 

    被動式超低能耗建筑作為更高節(jié)能性能的建筑，在舒適、健康和節(jié)能方面有著獨(dú)特的優(yōu)勢。通過采用適宜的技術(shù)在不同氣候區(qū)都能提高室內(nèi)環(huán)境并大幅度減少建筑的能源消耗。通過對被動式超低能耗建筑和滿足國家標(biāo)準(zhǔn)的新建建筑進(jìn)行能耗模擬分析計(jì)算（計(jì)算結(jié)果見圖4和圖5）可以看出，在嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)，被動式超低能耗建筑同執(zhí)行國家現(xiàn)行建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的新建建筑相比，供熱需求量降低75%以上并大幅減少空調(diào)使用的時間，在夏熱冬冷和夏熱冬暖地區(qū)，被動式技術(shù)的應(yīng)用使得冬季在降低供暖能耗的前提下，室內(nèi)環(huán)境大幅度改善，冬季室內(nèi)溫度在18℃以上，與此同時，夏季空調(diào)能耗降低50%以上，而在溫和地區(qū)，被動式超低能耗建筑在不使用主動供暖空調(diào)技術(shù)的前提下，改善冬夏室內(nèi)環(huán)境，提高建筑舒適度。

 

圖4 年供暖量計(jì)算結(jié)果

 

圖5 年供熱量計(jì)算結(jié)果

    但就節(jié)能效果、技術(shù)難度和經(jīng)濟(jì)性而言，被動式超低能耗的推廣的次序應(yīng)該為嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)，夏熱冬冷地區(qū)，夏熱冬暖地區(qū)。

 

3.3 主要技術(shù)措施

    被動式超低能耗建筑的核心要素是以超低的建筑能耗值為約束目標(biāo)；具有高保溫隔熱性能和高氣密性的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)；高效熱回收的新風(fēng)系統(tǒng)。被動優(yōu)先、主動優(yōu)化、使用可再生能源是實(shí)現(xiàn)被動式超低能耗建筑的基本路線，它并不是高科技的堆砌，其更重要的內(nèi)涵是回歸建筑的根本，科學(xué)規(guī)劃設(shè)計(jì)和精細(xì)施工，建造高品質(zhì)的精品建筑。

    被動式超低能耗建筑主要依賴高性能圍護(hù)結(jié)構(gòu)、新風(fēng)熱回收、氣密性、可調(diào)遮陽等建筑技術(shù)，但實(shí)現(xiàn)被動式超低能耗的難點(diǎn)主要在技術(shù)的適宜性和多種技術(shù)的集成，是如何提供一個基于被動式理念的系統(tǒng)解決方案。被動式的核心理念強(qiáng)調(diào)直接利用太陽光、風(fēng)力、地形、植被等場地自然條件，通過優(yōu)化規(guī)劃和建筑設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)建筑在非機(jī)械、不耗能或少耗能的條件下，全部或部分滿足建筑供暖、降溫及采光等需求，達(dá)到降低建筑使用能量需求進(jìn)而降低能耗，提高室內(nèi)環(huán)境性能的目的。因此，實(shí)現(xiàn)被動式超低能耗建筑需要更加科學(xué)合理的進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)，建筑師與暖通工程師的緊密配合，確定合理的建筑方案和設(shè)計(jì)，利用性能化設(shè)計(jì)方法提供實(shí)現(xiàn)既定目標(biāo)的系統(tǒng)解決方案，提升建筑設(shè)計(jì)的科技含量和附加值。

（本文收錄于中國城市科學(xué)研究會主編的《中國綠色建筑2016》，作者系中國建筑科學(xué)研究院環(huán)境與節(jié)能研究院院長）

 

中國近零能耗建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與工程實(shí)踐

徐偉

（為避免干擾，建議佩戴耳機(jī)。）

 

嘉賓演講PPT

（來源于第12屆國際綠色建筑大會分論壇）