发展中的被动房

金文

被动房的具体定义

被动房是被动式节能房屋的简称，也叫被动式建筑，因为名称接近，很多人对于被动式建筑和装配式建筑会产生混淆，装配式建筑只是建筑的一种建造形式，与现在的钢筋混凝土现浇的建造方式不同，是采用现场组装的。被动式建筑则是建筑建造完成以后具有卓越的节能效果，但被动式并不同于节能建筑等相关概念，节能建筑是指遵循气候设计和节能的基本方法，对建筑规划分区、群体和单体、建筑朝向、间距、太阳辐射、风向以及外部空间环境进行研究后，设计出的低能耗建筑。节能建筑的定义同时也由一些门窗面积比以及墙体传热系统等相关指标来规定。而被动式建筑则是完全不采用任何主动式措施及外来人工辅助能源，完全依靠自身的建筑构造体系及建筑布局来达到四季舒适的目的。

被动房的概念适用于世界各地，无论寒冷地区还是温暖地区都可建设被动式房屋，其基本的方式是一致的。依据当地的气候条件，房屋的建筑结构材料的用量会有些差异。在寒冷地区关心的是墙体厚度，保温层厚度。而在炎热地区更关心的是制冷方法，例如遮阳、窗户通风以保证在夏天也能保持舒适的室内环境。任何被动式房屋的个性特点都要依据当地的气候条件进行优化。

在不同地区直接拷贝应用是不可行的。因为每个地区都有自身的建筑传统，有自身特有的建筑材料，例如海南当地有一种用来制作房盖的草，该草具有防腐、抗烂、遮阳效果特别好（太阳晒不透）、廉价等特性，完全可以达到被动式房屋的要求。每个地区都有自身的气候条件。故此，被动式房屋的建造，要充分利用当地的资源，当地的建筑传统。在不同地区的建造有成本分析，计算投入的成本（建筑成本）与每年可节省的资源费用（油、电、气等），可以预计节省的费用多少年可以补回多投入的成本。例如在斯德哥尔摩以北80公里的奥克什贝里亚建造的被动式房屋，它的PHPP软件计算供热值为14.6 kWh/㎡.a，而此建筑如果放在慕尼黑只需要一半的供熱就够了。

我国规定在长江以南的建筑是普遍没有集中供暖的，采暖线的划分正是因为建国初期国内能源短缺，缺少供暖南方的冬天室内环境较差，冻伤较为常见，而被动式房屋追求的是，在低耗能的条件下，得到极为舒适的生活环境。保温窗、隔热外围护、热回收装置是被动房的主要组成部分，从外表看，它和一般建筑没什么区别，所以被动式房屋只是一个标准，并不是一个工艺方法。

被动房虽然与绿色建筑同样都强调建筑节能，但两者也有不同，绿色建筑的定义是建筑的全生命周期都要达到节地、节水、节能的标准，即绿色建筑对于建造过程也有着相应的节水、节能要求，而被动房则没有。因此绿色建筑包含被动房，但被动房并不一定是绿色建筑，不过按照2015年发布的《被动式超低能耗绿色建筑技术导则》要求，被动式建筑至少要满足《绿色建筑评价标准》一星标准。

被动房的起源一艘船

被动房最初是指在寒冷的气候条件下，建筑不需要采暖设备，仅通过太阳能、人体的热量和围护结构保温实现较舒适的室内环境。最初并没有严谨、完整的定义，但这一想法由来已久。

按照该理念实现的第一件作品是1883年在挪威建造的弗拉姆（Fram）号极地考察船。这艘长35米，用橡木建造的考察船，载重量为800t，配有三桅风帆和220马力的柴油动力螺旋桨，曾是当时世界上深入极地最远的考察船。

在南极、北极极度寒冷气候条件下，该船不需要开启采暖火炉，即可保持船体内较为舒适的温度。

实现这一效果主要依靠优秀的保温构造，船壁和甲板构造厚度达40～50厘米，由多层材料组合而成，包括木材、植物纤维、动物纤维等等，窗户由3层玻璃构成。如今，这艘船作为一座博物馆在奥斯陆被保护下来。

在欧洲寒冷地区，建造一栋不用采暖就能过冬的房子，对很多人来说是梦想也是挑战。20世纪在北欧和英国，有建筑师、工程师小范围地尝试建造不用采暖设备就可以过冬的住房。

1973年，位于哥本哈根的丹麦科技大学建造了一栋试验性被动房建筑，实际上它还没有达到被动房的水平，只能被称作低能耗建筑，但它为后来被动房技术体系的完善积累了宝贵的经验。在与国外专家交流时，我得知他们当时做了很多奇特的设想，比如在房子外面做上玻璃房，白天最大限度接受太阳辐射热，将墙体、地面、家具等物体加热，夜晚用类似被子的东西将玻璃房盖上，以避免热量散发，保持室内温度。此外，还有各种复杂、巧妙地阀门装置，使玻璃房白天接受的太阳能热量，传导到起居室、卧室。此类的措施还有很多，总而言之就是想通过各种办法达到被动房的标准，但最终并没能实现。原因有很多，比如早期的被动房实践暴露出许多问题，缺少高性能窗户，人们没有意识到建筑气密性的重要性，不少项目采用了复杂的技术设备和构造机关，使建筑后期使用围护复杂且成本高。为减少热能损失，必须提高建筑气密性，提高气密性就必须通过新风系统保证室内空气质量，而根据当时的技术，仅维持室内新鲜空气一项就需要35kWh/㎡·a的电能，高于现代被动房采暖能耗标准的2倍以上，由此进行一个死循环，无法达到设想的被动房标准。虽然可以实现冬天不采暖生存下去，但远远无法满足人所需要的室内舒适度。

人们在不断摸索，尝试各种技术组合，进行理论研究、模拟计算，直到1988年瑞典隆德大学（Lund University）的阿达姆森教授（Bo Adamson）和德国的菲斯特博士（Wolfgang Feist）在共同进行的低能耗建筑研究项目过程中，首先提出完整的“被动房”建筑技术体系，找到了被动房的最佳技术组合。

1990年，在菲斯特博士的参与下，达姆施塔特克兰尼斯坦区（（Darmstadt-Kranichstein）成功建造了世界上第一栋被动房试验建筑。这是一座4户连排私人投资建设的住宅，每户156平方米，建筑师是Bott/Ridder/Westermeyer设计公司。项目受到德国黑森州政府的资助，这座被动房非常成功，至今一直有4个家庭居住在里面，多年实际运行监测数据显示，其采暖能耗小于12kWh/㎡.a。

通过节能技术，被动房基本不需要传统的冬季集中采暖和夏季空调制冷，就可以让室内温度常年保持在20～26℃，湿度保持在30%～60%，室内空气清新，没有噪声干扰，实现“恒温恒氧恒湿低噪”，在为人们提供舒适和健康室内环境的同时，大大地降低了建筑能耗（公共建筑再节能60%以上，居住建筑再节能80%以上），是真正意义上的可持续建筑。

如果把被动房结合上更多的太阳能发电设备，那么也就实现了“近零能耗”的房屋，因为没有谁愿意住在一个没有冰箱和电视的房子里，因此需要太阳能来作为能源补充。

被动房在我国的发展

被动房在中国的首次出现，以及完整的被动房概念开始见诸于中国诸多媒体，最早可以追溯到2010年的上海世博会。作为上海的友好城市，即德国最大的港口城市汉堡，把经过认证的名为“汉堡之家”的被动房作为世博会的礼物赠送给上海，不过当时国内对于被动房仍旧就是知之甚少。

2013年元月秦皇岛“在水一方”中德合作被动房示范项目的竣工，可以说从这个项目开始，被动房才真正引起业界的足够重视了。这个项目是在德国能源署的技术支持下，在住房城乡建设部的资助和指导下，由秦皇岛五兴房地产公司来具体组织实施的，应该说这是一个真正由中国人自己建造的本土被动房。而且，从层高方面看，也算得上是世界上最高的被动房了。因为一般国外的被动房基本都是在5层以下的低层被动式建筑，很少有18层高的建筑。

在水一方C区是中德合作“被动式-低能耗住宅”示范项目，总建筑面积80344平方米，一期四栋C12#、C13#、C14#、C15#楼于2012年3月28日开工建设，建筑面积28050平方米。2012年10月项目主体封顶。2012年底，C15#楼样板间装修完成。2013年1月，对六间样板间进行温度、湿度、二氧化碳含量、房屋气密性、热工性能及热回收通风空调一体机热回收率等各项测试，测试结果达到德国被动房建设标准。

2013年2月16日，两个家庭分别入住C15#东、西两套体验房进行为期一年的居住测试体验。经过前半年居住测试，室内温度、相对湿度、二氧化碳含量、噪音、风速、能耗等内测试的结果均符合德国被动房屋标准。

“被动式-低能耗住宅”与我国现行65%节能标准的建筑不同，不仅对于围护结构传热系数有着严格的要求，在控制热桥、室内环境质量、噪音处理、热回收效率等现行节能标准未做明确要求的方面，也提出了科学高效的解决方案。

与传统节能建筑相比，“被动式-低能耗住宅”具有诸多优点：改变建筑节能设计理念，取消传统的供热（制冷）系统，用极少的能量即可满足供热（制冷）需求;减少二氧化碳排放，有效改善空气质量和生态环境;能提供适合人体需求的室内温度、湿度和安静的空间，并保持室内空气质量，二氧化碳含量不超过1000PPM（0.1%），确保居住环境舒适。“在水一方”C区项目采用围护结构的保温系统使热量传导的损失和通风系统中的热损失最小化，年供暖能耗每平方米可节约30.53千瓦时，每年将节约标煤998吨，节省制冷采暖费用198万元，减排二氧化碳2595吨。

秦皇岛“在水一方”示范项目，通过了中德两国政府组织的专家验收，被认为达到了德国被动房的标准，而且在成本控制上也实现了每平方米不超过600元的设计目标。秦皇岛项目的示范和带动效应巨大，引起了上下游产业的关注和行动。

相较于欧洲各国几十年的建筑节能经验，我国虽然起步较晚，但发展势头迅猛，自2013年开始探索被动式超低能耗建筑以来，中国先后与德国、美国等国家在秦皇岛、北京、哈尔滨、青岛、珠海等地合作建设被动式超低能耗建筑项目，并取得了相当不错的进展。

在国家层面上，国务院及各部委多次印发方案和通知，要求推广建筑节能技术，开展超低能耗及近零能耗建筑试点，并多次发布技术标准。2017年3月，住建部发布《建筑节能与绿色建筑发展十三五规划》强调，“推进建筑节能和绿色建筑发展是落实国家能源生产和消费革命战略的客观要求”，并要求到2020年，建设超低能耗、近零能耗建筑示范项目1000万平方米以上。“十二五”期间我国已成功实施了被动房节能减排示范项目。到目前为止，获得国际水平认证（PHI）的示范项目已接近20个，获得国内认可项目的企业近百家，民间自行建造的被动式低能耗项目千余家。被动房技术在中国的发展俨然已经步入快速通道。

就在今年，第23届世界被动房大会将在河北高碑店举办，由河北奥润顺达承办。位于高碑店的列车新城是目前全球规模最大的被动式建筑住宅项目，其在建造标准上对标的是德国的海德堡列车新城，是中国被动房技术实践的一大成果。

被动房的未来

我们应该看到被动房是未来建筑节能发展的一个方向，这给我们的门窗、新风产品指明了发展方向。从目前被动房的建造经验来看，被动房的实现需要配备高质量的门窗、保温材料、高效新风系统的等产品，如果要实现“近零能耗”则还需要配置太阳能、热泵等新能源。这些产品如今都已经能实现国产化，并且都有实际应用案例。

被动房的高造价是其推广的最大阻力，从纯经济角度计算，被动房所节省的电费与其造价相比是微不足道的，但我們也应该看到其整体社会效应，建筑作为社会能耗的消费大户，建筑节能是事在必行的，目前的各种节能政策和要求已经很说明问题了，节能环保是大势所趋，对于当前我们已经相当恶劣的生活环境而言更是迫在眉捷。

被动房的发展将给我们的门窗、新风、建筑光伏等诸多行业带来发展机遇，也给我们带来了发展挑战，即如何进一部降低产品的造价。我们可以做出高性能的被动门、被动窗、高效新风，但能不能做出价格适中的产品则是相当困难的，需要进一步提升我们的技术。如果这些实现被动房的关键产品成本下降，那么被动房将会更为普遍的存在。

【文献标识码】D

【文章编号】1671-3362（2019）05-0020-04