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被動(dòng)式建筑國(guó)內(nèi)外發(fā)展情況，中國(guó)將走向何方？
2016-08-04 17:35 中國(guó)鋼結(jié)構(gòu)在線 系統(tǒng)管理員
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(zhǎng)，到2050年，建筑相關(guān)碳排放將占全球碳排放總量的50%，針對(duì)建筑物展開(kāi)專項(xiàng)節(jié)能減排工作非常必要。
國(guó)際被動(dòng)式超低能耗建筑發(fā)展
被動(dòng)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(guó)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(chǔ)備技術(shù)和產(chǎn)品。被動(dòng)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(guó)家已經(jīng)或正在制定適應(yīng)本國(guó)國(guó)情的被動(dòng)式超低能耗建筑技術(shù)體系。
德國(guó)
德國(guó)被動(dòng)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6萬(wàn)多棟的房屋按照被動(dòng)房標(biāo)準(zhǔn)建造，其中有約3萬(wàn)棟建筑獲得了被動(dòng)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(guó)被動(dòng)房研究所（passive house institute，PHI）是被動(dòng)房研究和認(rèn)證的權(quán)威機(jī)構(gòu)，其對(duì)被動(dòng)房的定義為“被動(dòng)房是一個(gè)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(yáng)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(guò)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(dòng)房通過(guò)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(yáng)能和室內(nèi)的得熱即可解決冬季供暖問(wèn)題。同時(shí)通過(guò)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(yíng)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(dòng)房?jī)H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?dòng)房主要著眼于解決冬季供暖問(wèn)題，所應(yīng)用技術(shù)也以解決供暖為主，對(duì)應(yīng)用在夏季需要主動(dòng)供冷的地區(qū)的研究較少。
德國(guó)被動(dòng)房的認(rèn)證要求簡(jiǎn)潔凝練，其認(rèn)證的要求為：
1、供暖能耗：供暖能耗≤ 15kWh/（㎡·a）或熱負(fù)荷≤ 10W/㎡；當(dāng)采用空調(diào)時(shí)，對(duì)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/(㎡·a)；
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(shí)的換氣次數(shù)不得超過(guò)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(shí)數(shù)與全年時(shí)間的比值）。
被動(dòng)房認(rèn)證中僅需要對(duì)建筑氣密性進(jìn)行實(shí)際測(cè)試，其他參數(shù)僅通過(guò)計(jì)算即可，因此被動(dòng)房并不對(duì)建筑實(shí)際能源消耗進(jìn)行要求。
在被動(dòng)房的設(shè)計(jì)和認(rèn)證的過(guò)程中PHPP（ Passive House Planning Package）對(duì)認(rèn)證結(jié)果的權(quán)威性提供了重要的保障，PHPP是一個(gè)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(duì)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(dòng)房認(rèn)證結(jié)果的可靠性和權(quán)威性。德國(guó)被動(dòng)房標(biāo)準(zhǔn)體系作為被動(dòng)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(guó)家都學(xué)習(xí)和參考德國(guó)被動(dòng)房體系開(kāi)展適用于本國(guó)特色的建筑標(biāo)準(zhǔn)體系的研發(fā)和推廣。
丹麥
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(guó)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(guò)提出嚴(yán)格的建筑節(jié)能要求，加強(qiáng)對(duì)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(lái)丹麥政府通過(guò)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(kāi)展建筑節(jié)能工作。由丹麥企業(yè)主導(dǎo)的主動(dòng)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(dòng)房建筑理念是威盧克斯集團(tuán)（去年ECGB組織了威盧克斯廊坊工廠的參觀活動(dòng)?威盧克斯參觀）提出了一種應(yīng)對(duì)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(shí)保證建筑以動(dòng)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(dòng)房與被動(dòng)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(dòng)房40余棟。并顯現(xiàn)出快速增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)。另外，2000年丹麥也引入了被動(dòng)房的理念，被動(dòng)房的認(rèn)證參考了德國(guó)被動(dòng)房的標(biāo)準(zhǔn)和指標(biāo)，認(rèn)證由德國(guó)被動(dòng)房研究所的合作單位丹麥被動(dòng)房研究所負(fù)責(zé)。
瑞士
瑞士政府通過(guò)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)。截止到2009年，約有1.5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(guó)被動(dòng)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(guó)情的被動(dòng)式超低能耗建筑標(biāo)準(zhǔn)，Minergie-P相比于德國(guó)被動(dòng)房標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)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(duì)增量成本及熱舒適做了規(guī)定。
韓國(guó)
2014年7月，韓國(guó)政府發(fā)布《應(yīng)對(duì)氣候變化的零能耗建筑行動(dòng)計(jì)劃》，完成了世界第一個(gè)國(guó)家級(jí)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(cái)稅政策及技術(shù)補(bǔ)貼。同時(shí)，韓國(guó)設(shè)立國(guó)家重點(diǎn)研究計(jì)劃，建立國(guó)家級(jí)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)。
在韓國(guó)，“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(dòng)零能耗建筑，韓國(guó)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(guò)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(guó)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(guó)制定了詳細(xì)的階段性發(fā)展目標(biāo)。2009年7月6日，韓國(guó)政府頒布了“綠色增長(zhǎng)國(guó)家戰(zhàn)略及五年計(jì)劃”，針對(duì)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(dòng)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。
其他國(guó)家
其他國(guó)家推廣被動(dòng)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(guó)被動(dòng)房標(biāo)準(zhǔn)，如挪威、新西蘭、英國(guó)、加拿大等國(guó)，第二類為根據(jù)本國(guó)的氣候條件和國(guó)情在德國(guó)被動(dòng)房的基礎(chǔ)上進(jìn)行調(diào)整，如奧地利、芬蘭、意大利等國(guó)家，第三類國(guó)家僅接受被動(dòng)式理念，針對(duì)本國(guó)情況重新開(kāi)發(fā)，如美國(guó)、瑞士等。
我國(guó)開(kāi)展被動(dòng)式建筑應(yīng)用的特殊國(guó)情
中國(guó)作為一個(gè)歷史悠久、國(guó)土廣袤的多民族發(fā)展中大國(guó)，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(guó)外相比都有獨(dú)特之處，且無(wú)發(fā)達(dá)國(guó)家成熟經(jīng)驗(yàn)可供參考，這些都增加了我國(guó)被動(dòng)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
不同氣候區(qū)居住建筑室內(nèi)環(huán)境有著較大的差異。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(guó)家大多嚴(yán)格規(guī)定滿足用戶的新風(fēng)量，在增加建筑氣密性要求的同時(shí)，使用機(jī)械通風(fēng)保證新風(fēng)量的供應(yīng)。在我國(guó)開(kāi)窗是居住建筑獲得新風(fēng)是最普遍的方式，并不對(duì)室內(nèi)新風(fēng)量進(jìn)行嚴(yán)格要求。
如果我國(guó)追求歐美的全空間全時(shí)間的高舒適度，對(duì)室內(nèi)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行大幅度的提升勢(shì)必導(dǎo)致建筑能耗的快速上升，因此我國(guó)被動(dòng)式低能耗建筑指標(biāo)體系必須立足于國(guó)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ㄖh(huán)境標(biāo)準(zhǔn)，營(yíng)造適合我國(guó)居民的健康舒適的室內(nèi)環(huán)境。
2氣候特點(diǎn)
不同于德國(guó)的單一氣候，我國(guó)地域廣闊，橫跨多個(gè)氣候帶，五大建筑氣候分區(qū)氣候特點(diǎn)差異大，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(duì)我國(guó)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(yáng)接近，供冷度日數(shù)與哈爾濱相近，也就是說(shuō)德國(guó)相比于我國(guó)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(guó)夏季基本無(wú)需空調(diào)，我國(guó)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(lái)看，我國(guó)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(guó)不同氣候區(qū)氣候的差異使得全國(guó)無(wú)法實(shí)施統(tǒng)一的被動(dòng)式超低能耗建筑能耗指標(biāo)，德國(guó)被動(dòng)房指標(biāo)體系更是無(wú)法適用。
3建筑特點(diǎn)
我國(guó)居住建筑與歐美存在顯著差異，國(guó)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(lái)看，多層住宅是我國(guó)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(guó)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(guó)建筑相比我國(guó)建筑密度大，容積率高，公共空間面積大，公共外門頻繁開(kāi)啟，導(dǎo)致了能耗特點(diǎn)的明顯差異。
我國(guó)住宅空置率偏高是另一個(gè)對(duì)被動(dòng)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(guó)住宅的空置率在20%~30%變化。2007年對(duì)北京50個(gè)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^(guò)高導(dǎo)致的戶間傳熱損失大和集中設(shè)備負(fù)荷率低對(duì)建筑能耗產(chǎn)生重要的影響，因此我國(guó)的被動(dòng)式超低能耗建筑技術(shù)體系應(yīng)考慮我國(guó)獨(dú)特的建筑特征的影響。
4建筑能耗特點(diǎn)
不同于發(fā)達(dá)國(guó)家的高舒適度和高保證率下的高能耗，我國(guó)建筑能耗特點(diǎn)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。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，英法德意四國(guó)普通居住建筑單位面積能耗為35kgce/㎡·a（一次能源消耗量約為285kWh/㎡·a），我國(guó)普通城鎮(zhèn)居住建筑單位面積能耗僅為14.5kgce/㎡·a（一次能源消耗量約為118kWh/㎡·a），現(xiàn)有居住建筑的能耗本來(lái)就滿足德國(guó)被動(dòng)房一次能源消耗≤120kWh/㎡·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(huì)有所上升，但就現(xiàn)階段而言，德國(guó)被動(dòng)房指標(biāo)體系中的一次能源消耗量要求對(duì)于我國(guó)是不適用的。
中國(guó)被動(dòng)式超低能耗建筑指標(biāo)體系的建立
我國(guó)被動(dòng)式超低能耗建筑的定義為“被動(dòng)式超低能耗建筑指通過(guò)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(yáng)輻射和室內(nèi)非供暖熱源得熱等被動(dòng)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。”
1健康舒適的建筑室內(nèi)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)
被動(dòng)式超低能耗建筑通過(guò)供暖系統(tǒng)保證冬季室內(nèi)溫度不低于20℃，在過(guò)渡季，通過(guò)高性能的外墻和外窗遮陽(yáng)系統(tǒng)保證室內(nèi)溫度在20-26℃之間波動(dòng)，在夏季，當(dāng)室外溫度低于28℃、相對(duì)濕度低于70%時(shí)，通過(guò)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(duì)濕度高于70%時(shí)以及其它室外環(huán)境不適宜自然通風(fēng)的情況下，主動(dòng)供冷系統(tǒng)將會(huì)啟動(dòng)，使室內(nèi)溫度≤26℃，相對(duì)濕度≤60%。當(dāng)然，在一些氣候區(qū)，被動(dòng)式超低能耗建筑可以不使用主動(dòng)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(shí)，要求過(guò)冷小時(shí)數(shù)≤10%，當(dāng)不設(shè)空調(diào)設(shè)施時(shí)，要求過(guò)熱小時(shí)數(shù)≤10%。
TIP
過(guò)冷小時(shí)數(shù):全年室內(nèi)溫度低于20℃的小時(shí)數(shù)占全年時(shí)間的比例；
過(guò)熱小時(shí)數(shù):全年室內(nèi)溫度高于28℃的小時(shí)數(shù)占全年時(shí)間的比例。
2科學(xué)合理的控制性性能指標(biāo)的制定
控制性性能指標(biāo)作為被動(dòng)式超低能耗建筑技術(shù)體系的核心，其科學(xué)合理對(duì)被動(dòng)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(guò)被動(dòng)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(dòng)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(shí)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(shí)，室外空氣滲透就成了影響建筑室內(nèi)環(huán)境的主要因素。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。
3主要技術(shù)措施
被動(dòng)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(dòng)優(yōu)先、主動(dòng)優(yōu)化、使用可再生能源是實(shí)現(xiàn)被動(dòng)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(dòng)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(yáng)等建筑技術(shù)，但實(shí)現(xiàn)被動(dòng)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(gè)基于被動(dòng)式理念的系統(tǒng)解決方案。被動(dòng)式的核心理念強(qiáng)調(diào)直接利用太陽(yáng)光、風(fēng)力、地形、植被等場(chǎng)地自然條件，通過(guò)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(dòng)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。
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