关于被动式节能房屋的几点探讨

黄 欣

(山西省建筑科学研究院，山西太原 030001)

1 被动房概述

1.1 被动房定义的推出

最先提出被动房概念的是德国人，全称是被动式低能耗建筑房屋。谁也不会想到被动房起源于一个外国人的梦想。然而建造的第一个具备被动房功能的建筑物不是房屋，而是一艘在南极探险的极地船。依据对原文的翻译，其描述为:“它的船体外壁采用毛毡覆盖，上面涂有一种焦油，再外面是采用类似软木一样的填充物，接着是采用松木一类木头的镶板，再铺设一层毛毡，最后是一层镶板。房屋内的天花板也是这样的铺贴方式，这样的铺设厚度大约为40 cm。船内是一个既温暖又舒适的生活场所。它的通风非常好，因此使我有了把火炉扔掉的想法。”就在日本福岛核电站事故之后，全世界对能源的利用有了新的认识，同时德国率先提出了新的节能目标:到2019年，政府机关公共建筑将达到零能耗;从2021年起，所有一次新建建筑必须满足零能耗;预计到2050年，新建加改建项目后所有建筑物要满足节能80%要求。如果实现这个目标，德国将会率先实现节约40%的终端能耗目标。被动房的出现才能够使这个目标更早实现，为人们创造了舒适的室内生活环境的同时，也减少了对不可再生能源的巨大消耗，有了这个概念，可以使建筑节能及社会发展达到一个更高的高度。德国达姆施达特市在1991年建成了第一个被动式房屋。

1.2 被动房的基本特征

1)室内空气环境达到舒适程度;2)二次能耗低，基本取消供暖系统。

1.3 国内外的被动房发展情况简介

目前德国已经建成40 000多栋该类建筑，并以每年3 000栋速度高速增长。相应芬兰、比利时、英国都在大面积建造被动房。

我国目前已建成的被动房项目主要是住宅建筑，其中影响最广泛的就是秦皇岛的“在水一方”项目，这个项目是我国很多准备筹建被动房的人员参观学习之地。

2 被动式房屋与普通节能建筑的区别

2.1 建筑施工技术的区别

1)被动房强调的是热工损耗，严禁结构构件上出现结露或发霉，也对能耗的回收转换提出具体要求。2)自然通风依然是被动房所要求的，尽量减少新风系统的启动，也就变相的控制了能耗。如果自然通风能达到舒适度要求，也反映了一个建筑物建筑布局和设计的合理。3)被动房第一次将建筑舒适度的要求提到很重要的地位。明确规定:室内相对湿度范围40%～60%，温度控制保持范围18℃ ～26℃，新风量也是重要指标。4)被动房的构件与构件之间必须实现无冷桥热桥设计。需要设计和施工协同配合才能做到，同时建筑材料性能的达标也是关键所在。往往由于没有注意细节导致被动房验收没有通过的事件也是常常发生的，返工的难度远远比一次到位费事。5)虽然被动房不同于普通建筑对外墙的窗墙比规定那么严格，但自然采光的充分利用是每个建筑的设计根本。在数值上，被动房要求室内的太阳光得热大于0.5。相比而言，普通节能建筑往往只提出遮阳系数和光照时间。6)被动房的新风热回收系统是个比较新颖的概念。利用这套装置可以控制室内CO2含量低于1 000 ppm，并且在热交换时保证热丢失降到最低。7)房屋气密性规定:在室内外压差50 Pa的条件下，被动房要求每小时的换气次数不得超过0.6次。就好比，100 m2的住房，在这个规定压差范围内，房屋漏气的面积不能大于一个手掌的面积。这样的要求就必须控制室内外穿管，门窗缝隙，结构灰缝等很多细节。这个检验指标也是被动房验收的唯一标准。

2.2 建筑节能标准的区别

1)被动房主要采用一次能源的消耗量作为评定指标，一般节能性建筑只用耗电量和耗热量来评定能耗级别。2)被动房的气密性检测是被动房成功验收的重要技术指标，而在一般节能住房，对气密性没有明确的规定。3)总能耗是被动房的节能限制依据，而普通节能建筑的节能指标只有采暖和制冷能耗。这样直接导致的是，很多建筑在外界温度恶劣的情况下制热或制冷设备负荷过大，所以新闻中经常提到，一到夏季，南方很多城市拉闸限电;一到冬天，北方很多城市出现用煤荒。4)被动房的新风系统是整个建筑正常运转的关键，室内空气指标也是验收的评定要求，这个新风系统必须具备高效的热回收装置，而普通节能建筑往往只安装普通中央空调，对通风有要求，但没有明确热回收效率。

3 被动房的优越性

3.1 节能减排，促进我国城市化进程

十八大提出我国要加速进行城市化进程，减少巨型城市的建设，发展中小城市。伴随城市化的进程，能源的消耗也是很惊人的。依据统计数据，2010年全国消费标准煤32.5亿t，预计到2020年，如果不采取有效的节能降耗改革，我国年能源消费将达到53亿t。这个惊人的消耗是不可负担的。

北方的建筑采暖和南方的建筑控温，是我国建筑的能源需求大项。在高速建设的“十二五”期间，建筑节能和减排是每个建筑必须具备的，政府政策层面也对相应的节能不断提高规范的限制数值，为的就是面对这些即将面对的问题。按照现行的节能标准，我国北方每年还要再增加至少5亿t标准煤来满足采暖需求。但如果我们按照被动式房屋的要求建设，那么就可以减掉这个煤耗数量。

德国是个全国采暖的城市，被动式房屋所具备的一个重要特性就是不需要安装供暖设施。我国从黄河以北都是采暖区域，随着当下全球环境气候的恶变，很多南方城市也把冬季采暖纳入建筑设计当中，这样煤炭消耗量大量激增，进而对我国港口、铁路、公路造成了巨大的运输压力，更加剧由于采暖造成的确温室气候排放和空气污染等大量问题。

3.2 改善南方的夏热冬冷，提供宜居住房

我国南方广大地区都属于夏热冬冷气候，同时也是非采暖区，这些区域在常规做法中不配备集中供热系统。这些地区冬季都不采取任何取暖措施，或者采用电辅热取暖，这一区域的建筑总量占我国建筑总量的50%左右，该地区如果大面积建造被动房基本可以解决这个问题，因为被动式房要求房屋在没有供热设施的条件下，利用建筑物自然得热使室内温度基本维持在20℃以上，相比北方好多采暖房屋温度都高。

3.3 被动式房屋可以推进我国的建筑节能发展

根据节能原理，被动房在能耗方面和建筑性能方面，是普通节能建筑不能相比的。同德国的被动式房屋实现了采暖92%的节能量相比，我国的建筑节能仍然有很大的发展空间。很多专家建议，如果被动房的屋顶和外墙采用太阳能技术或者其他可再生能源的应用，很有可能实现真正的建筑零能耗，使被动式房屋不再依赖不可再生能源。

被动式房屋实现了真正意义上的节能。被动式房屋要求的是建筑物对一次能源的降低使用，进而克服了建筑能耗此消彼长的问题。被动房耗能低，舒适度高。它主要的指导思想是在降低建筑物能耗的同时提高建筑内的环境舒适程度。

3.4 推动我国建筑节能产品的创新和升级

要达到被动房的建造要求，很大的原因是建筑材料的达标，比如气密性、隔音性等要求，而国内产品的质量往往达不到要求，这就导致许多原材料需要进口，直接的结果就是建造成本的上涨，如果我国的供应商能够供应合格的节能建材，肯定会降低建造成本，达到市场和需求共赢的场面。

3.5 提升建筑单位的施工质量

我国目前施工水平往往属于粗放型的。结构支模、穿管、布线很多地方都会产生结构上的热桥，而被动房主要是为了消除冷热桥。总体上，中国的建筑质量远远不如国外的施工质量。精细的施工才能达到被动式房屋的强制指标要求。偷工减料是国内很多被动房失败的原因。

4 被动房建造面临的机遇和挑战

近几年在我国建造被动式低能耗房屋相关行业既面临许多的机遇同样也有很大的挑战。其中主要问题是:1)缺乏比较成熟的设计施工经验。我国的建筑设计和施工人员大都没有从事过被动式房的设计和施工，所以很多细部做法和设计原则需要向德国的设计人员学习。其实很多细部都是需要注意的，并不会增加设计难度。2)相关被动式房屋必备设施的采购问题，很多设备的技术指标，我国的产品往往不达标或者根本就没有此类的设备，比如高效热回收装置、传热系数K≤0.8 W/(m2·K)的保温节能外窗、隔音隔热防冷桥的细小部件。在对秦皇岛“在水一方”被动房参观中，更多的问题是设备购置。3)施工质量不好保证。这样的房屋施工要求从传统的粗放式施工转为精细精密施工，很多细节的施工需要精密的模具和设备的安装。4)建筑投入使用后的运行管理水平需要专业人员的培训和管理。被动房建成后还需要有严格的运行管理，尤其是新风机系统的日常维护，才能够保证整个系统正常运行。