中國被動房的發(fā)展及指標(biāo)體系

原文標(biāo)題｜我國被動式超低能耗建筑發(fā)展及指標(biāo)體系

本文作者｜于震  吳劍林  孫峙峰  孫德宇

在新型城鎮(zhèn)化的背景下，我國建筑面積將持續(xù)增長，建筑總能耗仍將增長，如何解決建筑面積增長和降低建筑總能耗，以及人們對居住環(huán)境要求的提升和減低建筑能耗這兩大矛盾，一直是建筑節(jié)能研究領(lǐng)域的重要內(nèi)容，

被動房作為解決我國長江流域過渡地區(qū)冬季室內(nèi)溫度過低的問題的一種高性能建筑，其理念在世界范圍內(nèi)得到越來越廣泛的認(rèn)可。隨著應(yīng)用被動房理念而建造的國內(nèi)一批示范項目的建成，國內(nèi)掀起了被動式超低能耗建筑的研究應(yīng)用熱潮，被動式超低能耗建筑無疑已經(jīng)成為我國下一階段建筑節(jié)能工作關(guān)注的重點技術(shù)之一。

我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、居民生活習(xí)慣和建筑用能強(qiáng)度等方面都有獨特之處，且無發(fā)達(dá)國家的成熟經(jīng)驗可供參考，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。

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。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)間歇運行，室內(nèi)溫度偏高。我國被動式低能耗建筑指標(biāo)體系須立足于國情，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.氣候特點

我國地域廣闊，橫跨多個氣候帶，5 大建筑氣候分區(qū)特點差異大，東西南北的供暖和空調(diào)需求極不均衡，全國無法實施統(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。

3.建筑特點

我國的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，中小型城市則以多層住宅為主，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)致了能耗特點的明顯差異。

我國住宅空置率偏高是另一個重要影響因素，統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明我國住宅的空置率在20% ～ 30% 間變化。高空置率導(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。

4.建筑能耗特點

不同于發(fā)達(dá)國家高舒適度和高保證率下的高能耗，我國建筑能耗特點為低舒適 度和低保證率下的低能耗，且不同年代建筑能耗強(qiáng)度差異大。不能使用國外指標(biāo)體系中的一次能源消耗量要求。

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、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，實現(xiàn)舒適的室內(nèi)環(huán)境并與自然和諧共生的建筑?！?/span>

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。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。當(dāng)室外氣象條件不能通過自然通風(fēng)滿足要求時，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。高效的新風(fēng)系統(tǒng)能夠以極低的能源消耗，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，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)。冬季室內(nèi)溫度不低于20℃，過渡季在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% 以及其他室外環(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%。

在一些氣候區(qū)，被動式超低能耗建筑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)即可改善冬季室內(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

2.科學(xué)合理的主要控制性性能指標(biāo)

控制性性能指標(biāo)是被動式超低能耗建筑技術(shù)體系的核心，由單位面積年供暖量和年供冷量要求（公共建筑為相對節(jié)能率）、氣密性要求、供暖空調(diào)和照明年一次能源消耗 3 項指標(biāo)組成。

居住建筑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至最低，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。而公共建筑由于其建筑類型和能源系統(tǒng)的復(fù)雜性，要求其供暖供冷及照明終端能耗相對于現(xiàn)行建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)再節(jié)能60%以上。

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。氣密性必須滿足n50 ≤ 0.6。

一次能源消耗指標(biāo)則是要求建筑物在能量需求極低的前提下，能源消耗最少。不同的建筑類型有不同的約束指標(biāo)。

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)，但實現(xiàn)被動式超低能耗的難點主要在技術(shù)的適宜性和多種技術(shù)的集成，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，實現(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，實現(xiàn)被動式超低能耗建筑需要更加科學(xué)合理地進(jìn)行建筑設(shè)計，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，利用性能化設(shè)計方法提供實現(xiàn)既定目標(biāo)的系統(tǒng)解決方案，提升建筑設(shè)計的科技含量和附加值。