研究背景
在全球氣候變暖、能源短缺的背景下，以高能效、低排放為核心的建筑節(jié)能正為實(shí)現(xiàn)國(guó)家的能源安全和可持續(xù)發(fā)展起到至關(guān)重要的作用。近年來(lái)，國(guó)際建筑節(jié)能技術(shù)長(zhǎng)足發(fā)展，提高建筑性能使使用者對(duì)能源的需求降到最低，同時(shí)充分利用可再生能源從而擺脫對(duì)傳統(tǒng)化石能源的依賴，已成為國(guó)際建筑節(jié)能技術(shù)領(lǐng)先國(guó)家的節(jié)能減排重要手段。
在中德雙方政府的大力支持下，目前在我國(guó)已落實(shí)多個(gè)中德合作被動(dòng)式低能耗建筑示范項(xiàng)目。目前在建的30余個(gè)被動(dòng)房示范項(xiàng)目，從地域分布上看覆蓋了我國(guó)嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)、夏熱冬冷地區(qū)、夏熱冬暖地區(qū)等多個(gè)氣候區(qū)，從建筑類型上看囊括了住宅樓、辦公樓、學(xué)校、幼兒園、紀(jì)念館、工業(yè)廠房等多種類型，為我國(guó)積累被動(dòng)式建筑設(shè)計(jì)和建造經(jīng)驗(yàn)提供了良好的實(shí)踐基礎(chǔ)。
國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1 國(guó)外被動(dòng)式低能耗建筑計(jì)算方法發(fā)展現(xiàn)狀
1988年瑞典隆德大學(xué)的Adamson教授和德國(guó)的Feist博士首先提出被動(dòng)式建筑的概念，認(rèn)為被動(dòng)式建筑不采用主動(dòng)的采暖和制冷系統(tǒng)就可以維持舒適的室內(nèi)熱環(huán)境。1996年，F(xiàn)eist博士在德國(guó)Darmstadt創(chuàng)建了被動(dòng)房研究所，并開(kāi)發(fā)出Passive HousePlanning Package（PHPP）[1]作為被動(dòng)式建筑的專用計(jì)算和設(shè)計(jì)軟件。
早期被動(dòng)式建筑能耗的計(jì)算需要輸入大量高準(zhǔn)確度的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)廣泛且不便收集，因此計(jì)算任務(wù)繁重且準(zhǔn)確度不高。經(jīng)過(guò)對(duì)比分析多種方案并不斷優(yōu)化被動(dòng)式建筑設(shè)計(jì)，在與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比的基礎(chǔ)上，提取關(guān)鍵參數(shù)對(duì)計(jì)算模型進(jìn)行了簡(jiǎn)化。目前PHPP以Excel為平臺(tái)，以物理平衡方程為科學(xué)依據(jù)，采用基于月份的能量平衡法進(jìn)行計(jì)算，即將整棟建筑看作整體，用月/年能量平衡代替短時(shí)間間隔的動(dòng)態(tài)模擬給出建筑的年采暖需求和制冷需求。
PHPP的主要內(nèi)容包括：能耗計(jì)算（包括熱阻計(jì)算和傳熱系數(shù)計(jì)算）；窗戶規(guī)格設(shè)計(jì)；室內(nèi)通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)；熱、冷負(fù)荷計(jì)算；夏季熱舒適預(yù)測(cè)；采暖和家用熱水系統(tǒng)設(shè)計(jì)；一次能源需求計(jì)算以及CO2排放量計(jì)算。
2 我國(guó)被動(dòng)式低能耗建筑計(jì)算方法發(fā)展現(xiàn)狀
在總結(jié)示范項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)、論證示范項(xiàng)目設(shè)計(jì)和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)、借鑒德國(guó)和瑞典被動(dòng)式建筑標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，我國(guó)首部被動(dòng)式低能耗建筑標(biāo)準(zhǔn)——河北省《被動(dòng)式低能耗居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（DB13(J)/T177-2015）[2]于2015年編制完成，并自2015年5月1日起實(shí)施。
該標(biāo)準(zhǔn)的主要內(nèi)容包括：總則，術(shù)語(yǔ)和符號(hào)，室內(nèi)外空氣計(jì)算參數(shù)，基本規(guī)定，熱工設(shè)計(jì)，采暖、制冷和房屋總一次能源計(jì)算，通風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，關(guān)鍵材料和產(chǎn)品性能，以及施工、測(cè)試、工程認(rèn)定及運(yùn)行管理。其中，關(guān)于采暖、制冷和房屋總一次能源計(jì)算部分，該標(biāo)準(zhǔn)基于我國(guó)現(xiàn)行的《民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50176）、《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50736）、《民用建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（采暖居住建筑部分）》（JGJ 26）以及陸耀慶主編的《實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)（第二版）》，提出了被動(dòng)式低能耗建筑的計(jì)算方法，包括采暖負(fù)荷、采暖需求、制冷負(fù)荷、制冷需求、采暖一次能源需求、制冷一次能源需求以及總一次能源需求的計(jì)算和分析。
中德被動(dòng)式低能耗建筑能效計(jì)算理論及方法比較
1 輸入?yún)?shù)比較
（1）氣象數(shù)據(jù)
我國(guó)：構(gòu)建我國(guó)474個(gè)城市或地區(qū)的全年逐時(shí)溫度數(shù)據(jù)、全年逐日溫度數(shù)據(jù)，以及這些城市或地區(qū)的每個(gè)季度的逐時(shí)太陽(yáng)輻射照度數(shù)據(jù)。采暖、制冷需求計(jì)算采用的氣象數(shù)據(jù)為各城市或地區(qū)的逐時(shí)溫度數(shù)據(jù)、逐時(shí)太陽(yáng)輻射照度數(shù)據(jù)；采暖、制冷負(fù)荷計(jì)算采用的氣象數(shù)據(jù)為我國(guó)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50736）中規(guī)定的冬季和夏季空氣調(diào)節(jié)室外計(jì)算溫度。
德國(guó)：PHPP集成了歐洲主要城市或地區(qū)的氣象數(shù)據(jù)，對(duì)于未在數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)的城市，可采用用戶自定義的方式輸入氣象數(shù)據(jù)。采暖、制冷需求計(jì)算采用的氣象數(shù)據(jù)為項(xiàng)目所在地的月度平均溫度數(shù)據(jù)、月度平均太陽(yáng)輻射照度數(shù)據(jù)；當(dāng)采用月度計(jì)算方法時(shí)，直接采用月度平均溫度數(shù)據(jù)、月度平均太陽(yáng)輻射照度數(shù)據(jù)進(jìn)行能耗計(jì)算；當(dāng)采用年度計(jì)算方法時(shí)，需要對(duì)月度氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行一系列轉(zhuǎn)換計(jì)算，最終得到全年的采暖期天數(shù)HT、采暖期度時(shí)數(shù)Gt、采暖期平均環(huán)境溫度Tamb 、采暖期太陽(yáng)輻射照度JN,E,S,W.H等，參與后續(xù)的能耗計(jì)算。采暖、制冷負(fù)荷計(jì)算采用的氣象數(shù)據(jù)是根據(jù)動(dòng)態(tài)模擬計(jì)算生成的，對(duì)于未集成在數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)的城市或地區(qū)，用戶無(wú)法自行查詢到負(fù)荷計(jì)算用氣象數(shù)據(jù)，應(yīng)由專業(yè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬計(jì)算，據(jù)此給出適宜的氣象參數(shù)。此外，PHPP會(huì)依據(jù)氣象站點(diǎn)和項(xiàng)目所在地的海拔差異，對(duì)室外溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行修正。
（2）圍護(hù)結(jié)構(gòu)面積
我國(guó)：對(duì)于外墻、屋面和底板，均按照外圍護(hù)結(jié)構(gòu)外包線計(jì)算面積。
德國(guó)：對(duì)于外墻、屋面和底板，均按照外圍護(hù)結(jié)構(gòu)外包線計(jì)算面積。
（3）建筑面積
我國(guó)：按各樓層外圍護(hù)結(jié)構(gòu)外包線圍成的平面面積的總和計(jì)算，包括對(duì)室內(nèi)環(huán)境有同樣要求的半地下室或地下室的面積。
德國(guó)：按各樓層外墻內(nèi)側(cè)圍成的平面面積的總和計(jì)算。但是各部分面積計(jì)入的比重不同，例如位于地下室的輔助用房、樓道等僅計(jì)入其60%的面積。各部分面積計(jì)入方法詳見(jiàn)表1、表2。
表1 居住建筑建筑面積計(jì)算原則
表2 公共建筑建筑面積計(jì)算原則
（4）換氣體積
我國(guó)：按與計(jì)算建筑面積所對(duì)應(yīng)的建筑物外表面和底層地面所圍成的體積計(jì)算建筑體積V0，再按照Vv=0.65V0計(jì)算換氣體積Vv。
德國(guó)：按Vv=ATFA?hnet計(jì)算建筑的換氣體積，其中ATFA為被動(dòng)房的建筑面積，hnet為房間凈高。
（5）外窗輸入
我國(guó)：以一樘外窗整窗為單位進(jìn)行輸入，計(jì)算中涉及到的參數(shù)，如外窗傳熱系數(shù)、外窗玻璃所占面積比、遮陽(yáng)系數(shù)等，均以一樘整窗為基礎(chǔ)進(jìn)行輸入。
德國(guó)：由于外窗整窗傳熱系數(shù)、外窗玻璃所占面積比等參數(shù)的計(jì)算均是以上、下、左、右四個(gè)側(cè)邊框體的面積為基礎(chǔ)而展開(kāi)的，因此德國(guó)的計(jì)算方法是以一個(gè)單窗為單位進(jìn)行外窗輸入的，若一樘整窗是由幾個(gè)窗格組合而成的，那么則需要把該整窗拆分成若干個(gè)單窗分別進(jìn)行輸入。參數(shù)輸入時(shí)，需分別輸入每個(gè)單窗的洞口寬度和高度，上、下、左、右四個(gè)側(cè)邊框體的寬度，以及其安裝位置（是安裝在墻體上還是與其他框體搭接），由此確定單窗的幾何尺寸。
（6）外窗傳熱系數(shù)
我國(guó)：采用外窗整窗的傳熱系數(shù)Kwindow直接進(jìn)行計(jì)算，該值來(lái)源于項(xiàng)目所用外窗的檢測(cè)報(bào)告。
德國(guó)：采用計(jì)算的方法得到外窗整窗的傳熱系數(shù) ，計(jì)算公式同時(shí)考慮了玻璃、框體、玻璃邊緣連接、外窗安裝邊緣連接四部分的影響。其中，框體、玻璃邊緣連接、外窗安裝邊緣連接又分別考慮了上、下、左、右四個(gè)側(cè)邊各自的影響，需要分別輸入上、下、左、右四個(gè)側(cè)邊框體的傳熱系數(shù)，四個(gè)側(cè)邊玻璃邊緣連接的線傳熱系數(shù)，以及四個(gè)側(cè)邊外窗安裝邊緣連接的線傳熱系數(shù)，再配合單窗的幾何尺寸構(gòu)造進(jìn)行計(jì)算。
（7）外墻方向
我國(guó)：對(duì)于接觸室外空氣的外墻，可按照東、南、西、北、東南、東北、西南、西北八個(gè)方向進(jìn)行輸入。
德國(guó)：外墻不分方向，僅分為接觸室外空氣的外墻和接觸土壤的外墻。
這是由于德國(guó)的計(jì)算方法不考慮外墻、屋頂?shù)妮椛鋵?duì)采暖能耗和負(fù)荷的影響，認(rèn)為白天外墻、屋頂可從太陽(yáng)輻射中得熱，而夜晚外墻、屋頂則會(huì)向低溫高空進(jìn)行輻射而失熱，兩者大致平衡而抵消，可忽略其影響，從而不必要區(qū)分外墻的方向。而在中國(guó)的計(jì)算方法中，考慮了外墻輻射得熱的影響（在采暖負(fù)荷計(jì)算中采用了修正系數(shù)的方法考慮不同方向輻射的作用；在采暖需求計(jì)算中采用了綜合溫度的方法，即在室外溫度的基礎(chǔ)上附加太陽(yáng)輻射對(duì)不透明圍護(hù)結(jié)構(gòu)的影響），從而需要區(qū)分外墻的方向，針對(duì)每個(gè)方向分別輸入外墻的面積。然而，我國(guó)的計(jì)算方法未考慮外墻、屋頂在夜間的輻射失熱問(wèn)題，有待進(jìn)一步研究考證這部分失熱的大小，是否有計(jì)入的必要。
（8）外窗方向
我國(guó)：可依據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際情況，按照東、南、西、北、東南、東北、西南、西北、水平九個(gè)方向進(jìn)行輸入。
德國(guó)：無(wú)論建筑物朝向如何，PHPP執(zhí)行計(jì)算的方向均為東、南、西、北、水平五個(gè)方向。PHPP會(huì)根據(jù)外窗與北向夾角的偏轉(zhuǎn)角度Φ和外窗與豎直方向夾角的傾斜角度θ，對(duì)每個(gè)外窗的方向進(jìn)行認(rèn)定，將其歸為東、南、西、北、水平五個(gè)方向中最接近的一個(gè)方向。例如，某一與北向夾角為30°的外窗會(huì)被PHPP認(rèn)定為北向外窗，該外窗的全部洞口面積都將屬于北向外窗面積，但是在涉及太陽(yáng)輻射的計(jì)算中，PHPP將會(huì)對(duì)太陽(yáng)輻射照度進(jìn)行處理，也就是說(shuō)，PHPP不會(huì)將數(shù)據(jù)庫(kù)中北向的太陽(yáng)輻射照度數(shù)據(jù)直接用于該外窗的輻射計(jì)算，而是通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中東、南、西、北、水平方向的太陽(yáng)輻射照度數(shù)據(jù)進(jìn)行分解合并而實(shí)現(xiàn)方向變換，得到適用于該角度外窗的太陽(yáng)輻射照度數(shù)據(jù)，繼而進(jìn)行輻射計(jì)算。
（9）外窗遮陽(yáng)
我國(guó)：考慮了垂直遮陽(yáng)、水平遮陽(yáng)、活動(dòng)遮陽(yáng)。
德國(guó)：考慮了水平遮擋物、垂直遮陽(yáng)、水平遮陽(yáng)、其他遮擋，其中其他遮擋可綜合考慮活動(dòng)外遮陽(yáng)、百葉窗等的影響。
（10）輻射得熱
我國(guó)：考慮了遮陽(yáng)、玻璃占洞口面積比的折減影響。
德國(guó)：考慮了遮陽(yáng)、灰塵、非垂直入射、玻璃占洞口面積比的折減影響。
（11）通風(fēng)失熱
我國(guó)：考慮了通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)入新風(fēng)、開(kāi)啟外門進(jìn)入空氣的影響，未考慮滲透空氣的影響。
德國(guó)：考慮了通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)入新風(fēng)、滲透空氣的影響，未考慮開(kāi)啟外門進(jìn)入空氣的影響。
（12）設(shè)備換氣量
我國(guó)：根據(jù)建筑物內(nèi)總?cè)藬?shù)和每人每小時(shí)的新風(fēng)需求量以及總的排風(fēng)需求量進(jìn)行計(jì)算確定。
德國(guó)：綜合考慮三方面因素確定設(shè)備的換氣量：①新風(fēng)需求量：根據(jù)建筑物內(nèi)總?cè)藬?shù)和每人每小時(shí)新風(fēng)需求量進(jìn)行計(jì)算；②排風(fēng)需求量：根據(jù)廚房、衛(wèi)生間、浴室等類型的房間數(shù)量和每個(gè)房間的排風(fēng)需求量進(jìn)行計(jì)算；③最小換氣次數(shù)：根據(jù)室內(nèi)衛(wèi)生要求，最小換氣次數(shù)不得小于0.3h-1。最大設(shè)備換氣量取新風(fēng)需求量、排風(fēng)需求量和根據(jù)最小換氣次數(shù)計(jì)算得到的空氣流量中的最大值。
（13）設(shè)備換氣次數(shù)
我國(guó)和德國(guó)基本一致：取不同設(shè)備運(yùn)行模式下設(shè)備換氣次數(shù)的加權(quán)平均值。根據(jù)最大設(shè)備換氣量設(shè)計(jì)幾種不同的設(shè)備工作模式，如最大化模式、標(biāo)準(zhǔn)模式、基本模式、最小化模式等?；诟鞣N模式與最大模式之間的折減系數(shù)，得到各種運(yùn)行模式下的設(shè)備換氣量。用于能耗和負(fù)荷計(jì)算的平均設(shè)備換氣量=各種模式的日運(yùn)行時(shí)間與設(shè)備換氣量乘積的總和/24小時(shí)，設(shè)備換氣次數(shù)=平均設(shè)備換氣量/換氣體積。
（14）熱回收效率
我國(guó)：依據(jù)通風(fēng)設(shè)備供應(yīng)商提供的通風(fēng)系統(tǒng)熱回收效率進(jìn)行輸入。
德國(guó)：在通風(fēng)系統(tǒng)熱回收效率的基礎(chǔ)上，考慮了通風(fēng)系統(tǒng)機(jī)組設(shè)備的安裝位置（安裝在保溫層之內(nèi)或保溫層之外），以及設(shè)備到保溫層間管道的熱損失，得到有效熱回收效率，用于后續(xù)的能耗和負(fù)荷計(jì)算。需要輸入管道的尺寸、保溫層厚度、保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)等，計(jì)算該部分熱損失的影響。
（15）內(nèi)部得熱量
我國(guó)：需要輸入建筑物內(nèi)的實(shí)際人數(shù)、人員室內(nèi)停留時(shí)間、燈具散熱密度、開(kāi)燈時(shí)間、同時(shí)照明系數(shù)、室內(nèi)用電設(shè)備散熱密度、設(shè)備開(kāi)啟時(shí)間等。
德國(guó)：按標(biāo)準(zhǔn)散熱密度計(jì)算得到，單戶住宅、多戶住宅、聯(lián)排住宅取2.1W/m2；輔助生活型住房取4.1W/m2；辦公樓、行政辦公建筑取3.5W/m2；學(xué)校取2.8W/m2。
2 計(jì)算方法比較
（1）采暖、制冷計(jì)算日期
我國(guó)：各城市或地區(qū)采暖與制冷需求計(jì)算的起止日期，是依據(jù)各城市或地區(qū)的全年逐時(shí)溫度確定的。采暖需求計(jì)算，取連續(xù)低于15℃的小時(shí)數(shù)超過(guò)20小時(shí)連續(xù)三天以上，或全天24小時(shí)均低于15℃的日期為起始日期；取連續(xù)高于15℃的小時(shí)數(shù)超過(guò)5小時(shí)連續(xù)三天以上的日期為終止日期。制冷需求計(jì)算，取連續(xù)高于29℃的小時(shí)數(shù)超過(guò)4小時(shí)連續(xù)三天以上的日期為起始日期；取連續(xù)高于29℃的小時(shí)數(shù)小于4小時(shí)連續(xù)三天以上，或全天24小時(shí)均低于29℃的日期為終止日期。當(dāng)根據(jù)以上條件無(wú)法確定某城市的制冷計(jì)算日期時(shí)，其制冷計(jì)算起始日期為室外溫度高于28℃連續(xù)2小時(shí)以上的日期，終止日期為室外溫度高于28℃連續(xù)2小時(shí)以下的日期。
德國(guó)：根據(jù)月平均溫度采用回歸擬合公式計(jì)算出每個(gè)月可被平衡的最大熱損失比例α（percentage of maximum losses,which is to cover）
式中，Tmon為每月的月均室外溫度，為輸入?yún)?shù)，℃。由此確定采暖期天數(shù)HT（單位：d/a）和采暖期度時(shí)數(shù)Gt（單位：kKh/a）
（2）傳熱失熱
我國(guó)：計(jì)算每個(gè)時(shí)點(diǎn)的傳熱失熱
其中外墻、屋頂?shù)膫鳠崾嵊?jì)算考慮了太陽(yáng)輻射的影響，使用的溫度為室外綜合溫度，即在室外環(huán)境溫度的基礎(chǔ)上又附加了外墻、屋頂所在方向的太陽(yáng)輻射照度的影響。此外，為考慮為系統(tǒng)性熱橋的影響，非透明圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)計(jì)算值取其平均傳熱系數(shù)與系統(tǒng)性熱橋附加值之和，且非透明圍護(hù)結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)性熱橋附加值不得小于0.05 W/(m2·K)。
德國(guó)：計(jì)算整個(gè)采暖期的傳熱失熱
QT=A?U?fT?Gt
傳熱失熱計(jì)算中不考慮外墻、屋頂?shù)妮椛涞挠绊?。此外，?duì)于由熱橋引起的附加熱損失，通過(guò)熱橋的長(zhǎng)度、熱橋線傳熱系數(shù)進(jìn)行計(jì)算
QT=L?Ψ?fT?Gt
（3）通風(fēng)失熱
我國(guó)：計(jì)算每個(gè)時(shí)點(diǎn)的通風(fēng)失熱
換氣次數(shù)nv考慮了通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)入新風(fēng)和開(kāi)啟外門進(jìn)入空氣的影響。
德國(guó)：計(jì)算整個(gè)采暖期的通風(fēng)失熱
QV=nV?VV?C?Gt
有效換氣次數(shù)nv考慮了通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)備換氣次數(shù)和空氣滲透換氣次數(shù)。
（4）輻射得熱
我國(guó)：計(jì)算每個(gè)時(shí)點(diǎn)的輻射得熱
Qsi=r?Awindow?g?Ji
折減系數(shù)r考慮了遮陽(yáng)、玻璃占洞口面積比的折減影響；Ji為在i計(jì)算時(shí)點(diǎn)，該外窗所在朝向的太陽(yáng)輻射照度，kWh/m2。
德國(guó)：計(jì)算整個(gè)采暖期的輻射得熱QS=r?Awindow?g?J折減系數(shù)r考慮了遮陽(yáng)、灰塵、非垂直入射、玻璃占洞口面積比的折減影響；J為經(jīng)過(guò)變換的適用于某一角度外窗的太陽(yáng)輻射照度，kWh/(m2a)。而用來(lái)做變換的基本方向（東、南、西、北、水平向）的太陽(yáng)輻射照度是利用每月的平均太陽(yáng)輻射照度[kWh/(m2·month)]和每月的α值計(jì)算得到的。以北向的太陽(yáng)輻射照度為例，
（5）內(nèi)部得熱
我國(guó)：按建筑物內(nèi)的實(shí)際人數(shù)、人員室內(nèi)停留時(shí)間、燈具散熱密度、開(kāi)燈時(shí)間、室內(nèi)用電設(shè)備散熱密度、設(shè)備開(kāi)啟時(shí)間等，結(jié)合不同時(shí)刻的人體散熱系數(shù)、照明散熱系數(shù)、設(shè)備散熱系數(shù)進(jìn)行核算得到。
德國(guó)：按標(biāo)準(zhǔn)散熱密度計(jì)算得到。
（6）熱需求
我國(guó)：采用逐時(shí)計(jì)算的方法得到。即對(duì)采暖期內(nèi)每一時(shí)點(diǎn)進(jìn)行得熱、失熱的熱平衡分析，當(dāng)逐時(shí)計(jì)算值為負(fù)時(shí)，得熱大于失熱，取該時(shí)點(diǎn)的采暖需求為零；當(dāng)逐時(shí)計(jì)算值為正時(shí)，失熱大于得熱，該值即為該時(shí)點(diǎn)的采暖需求；將所有時(shí)點(diǎn)的采暖需求累加，即為房屋的年采暖需求。
德國(guó)：采用年度或月度計(jì)算的方法得到。即利用回歸公式的方法得到Gt、HT、JN等計(jì)算參數(shù)，參與傳熱、通風(fēng)、輻射、內(nèi)部得熱的計(jì)算；再通過(guò)回歸公式得到自由得熱利用系數(shù)ηF，完成熱平衡計(jì)算，得到熱需求。
3 比較結(jié)論
（1）參數(shù)對(duì)比
上述參數(shù)對(duì)比工作可為我國(guó)被動(dòng)式低能耗建筑能效的計(jì)算方法提出幾點(diǎn)進(jìn)一步完善的建議，在以后的研究過(guò)程中，可圍繞以下幾點(diǎn)對(duì)我國(guó)的計(jì)算方法做出有益的修正和補(bǔ)充：
①根據(jù)氣象站點(diǎn)和項(xiàng)目所在地的海拔對(duì)室外溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行修正。隨著我國(guó)被動(dòng)式低能耗建筑的推廣和發(fā)展，示范項(xiàng)目的數(shù)量和所在地區(qū)都會(huì)越來(lái)越多，不可避免地某些項(xiàng)目的所在地會(huì)與最為臨近的氣象站點(diǎn)的位置有較大差異，尤其是在海拔上的差異。建議增加項(xiàng)目所在地海拔的輸入項(xiàng)，并把所有氣象站點(diǎn)的海拔高度納入數(shù)據(jù)庫(kù)，在必要的情況下，可根據(jù)氣象站點(diǎn)和項(xiàng)目所在地的海拔差異對(duì)室外溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行修正。
②對(duì)我國(guó)建筑面積的計(jì)算法則進(jìn)行明確的規(guī)定。我國(guó)和德國(guó)對(duì)于建筑面積的計(jì)算原則有較大差異，德國(guó)按各樓層外墻內(nèi)側(cè)圍成的平面面積的總和計(jì)算，而我國(guó)計(jì)算的是外墻最外層包繞的建筑面積。由于我國(guó)工程技術(shù)人員一貫采取的是后者的概念，因此沒(méi)有必要在被動(dòng)式低能耗建筑領(lǐng)域做出改變，造成混亂和混淆。但有必要對(duì)我國(guó)建筑面積的計(jì)算法則進(jìn)行明確的規(guī)定，例如輔助房間、機(jī)房層、閣樓層、悶頂層、地下室應(yīng)如何計(jì)入，以何種比例計(jì)入。由于被動(dòng)式低能耗建筑的能效分析是絕對(duì)值分析，計(jì)算結(jié)果要落在在每平米建筑面積的負(fù)荷和能耗上，并以此作為認(rèn)證和考核的依據(jù)，因此，明確并細(xì)化建筑面積的計(jì)算原則，是保證計(jì)算結(jié)果科學(xué)性的基礎(chǔ)。
③對(duì)換氣體積的計(jì)算進(jìn)行細(xì)化分析。目前我國(guó)計(jì)算換氣體積采用的方法是首先計(jì)算建筑體積，并認(rèn)為建筑體積的65%為換氣體積。由于不同形式的建筑，其內(nèi)部可供空氣流通的空間大小不盡相同，將65%單一比例同時(shí)用于居住建筑和公共建筑的適用性還有待進(jìn)一步研究考證。由于換氣體積的計(jì)算結(jié)果會(huì)用于項(xiàng)目的氣密性測(cè)試，以及項(xiàng)目通風(fēng)系統(tǒng)換氣次數(shù)的計(jì)算和通風(fēng)設(shè)備的選型，而氣密性試驗(yàn)和通風(fēng)系統(tǒng)對(duì)于被動(dòng)式低能耗建筑而言都具有重要影響，因此有必要對(duì)換氣體積的計(jì)算進(jìn)行細(xì)化分析，并給出明確的計(jì)算法則。
④考慮外窗安裝邊緣連接影響。我國(guó)外窗傳熱系數(shù)的輸入方法是取整窗傳熱系數(shù)的檢測(cè)值，該檢測(cè)值中未包含安裝邊緣連接的影響。而建筑外窗的質(zhì)量，除了取決于外窗本身外，很大程度上還是取決于施工人員的安裝質(zhì)量，在項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)的檢查結(jié)果往往是外窗邊緣連接處出現(xiàn)結(jié)露滴水現(xiàn)象。因此，建議在計(jì)算中考慮安裝邊緣處的線傳熱系數(shù)問(wèn)題，使其影響在計(jì)算中得以體現(xiàn)。
⑤考慮滲透空氣的影響。被動(dòng)式低能耗建筑的氣密性較高，可達(dá)到n50≤0.6/h的要求，但是不能完全避免空氣滲透。尤其在我國(guó)，高層建筑比例較大，較高樓層在風(fēng)壓作用下的空氣滲透作用還有待進(jìn)一步研究，以供被動(dòng)式低能耗建筑引入滲透空氣影響和計(jì)算滲透空氣換氣次數(shù)之用。
⑥考慮通風(fēng)系統(tǒng)的綜合熱回收效率。德國(guó)的計(jì)算分析中，考慮了通風(fēng)系統(tǒng)機(jī)組設(shè)備的安裝位置（安裝在保溫層之內(nèi)或保溫層之外）、管道的長(zhǎng)度、管道的截面尺寸、管道及機(jī)組保溫層的材料及厚度等的影響。目前我國(guó)的分析方法未把這部分內(nèi)容納入定量計(jì)算中，應(yīng)盡快完善計(jì)算方法，考慮以上因素的影響，以引導(dǎo)工程設(shè)計(jì)人員合理設(shè)計(jì)設(shè)備位置以盡量縮短管道長(zhǎng)度，并妥善處理管道的熱損失。
（2）方法對(duì)比
基于以上對(duì)比可以看出，除了輸入?yún)?shù)的差異以外，我國(guó)與德國(guó)被動(dòng)式低能耗建筑能效分析方法中最為顯著的一點(diǎn)差異是，我國(guó)的能耗計(jì)算方法是基于我國(guó)氣象數(shù)據(jù)中心提供的氣象數(shù)據(jù)，采用我國(guó)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的方法，分別計(jì)算出項(xiàng)目每一小時(shí)的傳熱得（失）熱、輻射得熱、通風(fēng)得（失）熱、室內(nèi)散熱得熱。然后，對(duì)采暖/制冷期內(nèi)每一小時(shí)進(jìn)行得熱、失熱的熱平衡分析，是一種逐時(shí)的計(jì)算分析方法。當(dāng)某一小時(shí)的得熱大于失熱時(shí)，建筑不需要額外補(bǔ)充熱源，那么取該小時(shí)的采暖需求為零；當(dāng)某一小時(shí)的失熱大于得熱時(shí)，失熱減去得熱的差值即為建筑需要額外補(bǔ)充的熱量，那么該差值即為該小時(shí)的采暖需求；將所有小時(shí)的采暖需求累加，即為房屋的年采暖需求。
結(jié)論
為促進(jìn)被動(dòng)式低能耗建筑在我國(guó)不同氣候區(qū)的健康發(fā)展，實(shí)現(xiàn)建筑領(lǐng)域的超低能耗發(fā)展目標(biāo)，本文對(duì)中德雙方被動(dòng)式低能耗建筑能效計(jì)算理論和方法進(jìn)行了比較研究，圍繞中德雙方在輸入?yún)?shù)上的差異，以及在計(jì)算方法上的區(qū)別，給出了較為詳細(xì)地說(shuō)明和解釋，可為相關(guān)的工程技術(shù)人員提供一定的參考，為我國(guó)被動(dòng)式低能耗建筑標(biāo)準(zhǔn)中能耗計(jì)算方法相關(guān)部分的制訂提供依據(jù)和技術(shù)支撐。
本文原標(biāo)題為：《中德被動(dòng)式低能耗建筑能效分析理論及方法比較》；作者單位：住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部科技與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展中心；原文刊登于《建設(shè)科技》雜志，版權(quán)歸期刊編輯部及作者所有。
