中國被動房的發(fā)展及指標體系

原文標題｜我國被動式超低能耗建筑發(fā)展及指標體系

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)能研究領域的重要內容，

被動房作為解決我國長江流域過渡地區(qū)冬季室內溫度過低的問題的一種高性能建筑，其理念在世界范圍內得到越來越廣泛的認可。隨著應用被動房理念而建造的國內一批示范項目的建成，國內掀起了被動式超低能耗建筑的研究應用熱潮，被動式超低能耗建筑無疑已經成為我國下一階段建筑節(jié)能工作關注的重點技術之一。

我國作為一個歷史悠久、國土廣袤的多民族發(fā)展中大國，在室內環(huán)境、建筑特點、居民生活習慣和建筑用能強度等方面都有獨特之處，且無發(fā)達國家的成熟經驗可供參考，這些都增加了我國被動式超低能耗建筑技術體系的研發(fā)難度。

1.室內環(huán)境標準和生活習慣

我國是一個發(fā)展中國家，經濟發(fā)展不均衡，不同氣候區(qū)居住建筑室內環(huán)境有著較大的差異，但整體低于發(fā)達國家，主要體現在室內溫度不達標、新風量不足。在夏季開窗通風是解決室內過熱問題的首選，空調系統(tǒng)間歇運行，室內溫度偏高。我國被動式低能耗建筑指標體系須立足于國情，在尊重居民生活習慣和降低建筑能耗的前提下，適當地提高建筑環(huán)境標準，營造適合我國居民的健康舒適的室內環(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，德國被動房指標體系更是無法適用。

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)計數據表明我國住宅的空置率在20% ～ 30% 間變化。高空置率導致的戶間傳熱損失大和集中設備負荷率低對建筑能耗產生重要的影響。

4.建筑能耗特點

不同于發(fā)達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度差異大。不能使用國外指標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上，細致分析國內現有被動式超低能耗建筑試點工程，充分考慮經濟發(fā)展水平、產業(yè)情況、建筑特點、居民生活習慣的因素，科學合理地制定了中國被動式超低能耗建筑指標體系。該體系以控制性性能要求作為核心評價標準并推薦對應指標的技術和做法，對室內環(huán)境要求、能耗指標等進行了科學嚴謹的規(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結構保溫隔熱性能和氣密性，充分利用自然通風、自然采光、太陽輻射和室內非供暖熱源得熱等被動式技術手段，將供暖和空調需求降到最低，實現舒適的室內環(huán)境并與自然和諧共生的建筑?！?/span>

1.健康舒適的建筑室內環(huán)境標準

營造健康、舒適的室內環(huán)境是被動式超低能耗建筑的核心目的之一。通過被動技術措施使室內溫度在適宜的范圍內波動。當室外氣象條件不能通過自然通風滿足要求時，主動供冷或供暖系統(tǒng)將啟動，用以保持適宜的室內環(huán)境。高效的新風系統(tǒng)能夠以極低的能源消耗，在保證室內溫度恒定的前提下，提供充足、健康、新鮮的空氣，保證室內良好的空氣品質，因此，被動式超低能耗建筑能夠提供充足健康的新風。冬季室內溫度不低于20℃，過渡季在20～26℃之間波動，在夏季，當室外溫度低于28℃、相對濕度低于70% 時，通過自然通風保證舒適的室內環(huán)境，當室外溫度高于28℃或相對濕度高于70% 以及其他室外環(huán)境不適宜自然通風的情況下，主動供冷系統(tǒng)將會啟動，使室內溫度≤ 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)也可以保證室內有很好的舒適度，當不設供暖設施時，要求過冷小時數≤ 10%，當不設空調設施時，要求過熱小時數≤ 10%。例如，在嚴寒地區(qū)，僅通過被動式技術就可以保證夏季室內保持舒適的溫度，或是在夏熱冬暖氣候區(qū)，良好的圍護結構使得冬季不采用主動供暖系統(tǒng)即可改善冬季室內溫度偏低的情況。我國被動式超低能耗建筑的室內環(huán)境較現有水平有較大的提升

2.科學合理的主要控制性性能指標

控制性性能指標是被動式超低能耗建筑技術體系的核心，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、供暖空調和照明年一次能源消耗 3 項指標組成。

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將建筑物的冷熱需求減至最低，低至僅新風系統(tǒng)即可承擔建筑的冷、熱負荷，不再需要傳統(tǒng)的供熱和供冷設施。而公共建筑由于其建筑類型和能源系統(tǒng)的復雜性，要求其供暖供冷及照明終端能耗相對于現行建筑節(jié)能設計標準再節(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，當建筑的圍護結構足夠好時，室外空氣滲透就成了影響建筑室內環(huán)境的主要因素。而良好的氣密性可以降低建筑室外環(huán)境對室內環(huán)境的影響。氣密性必須滿足n50 ≤ 0.6。

一次能源消耗指標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。

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，具有高保溫隔熱性能和高氣密性的外圍護結構，高效熱回收的新風系統(tǒng)。被動優(yōu)先、主動優(yōu)化、使用可再生能源是實現被動式超低能耗建筑的基本路線，它并不是高科技的堆砌，其更重要的內涵是回歸建筑的根本，科學規(guī)劃設計和精細施工，建造高品質的精品建筑。

被動式超低能耗建筑主要依賴高性能圍護結構、新風熱回收、氣密性、可調遮陽等建筑技術，但實現被動式超低能耗的難點主要在技術的適宜性和多種技術的集成，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調直接利用太陽光、風力、地形、植被等場地自然條件，通過優(yōu)化規(guī)劃和建筑設計，實現建筑在非機械、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，達到降低建筑使用能量需求進而降低能耗、提高室內環(huán)境性能的目的。因此，實現被動式超低能耗建筑需要更加科學合理地進行建筑設計，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計，利用性能化設計方法提供實現既定目標的系統(tǒng)解決方案，提升建筑設計的科技含量和附加值。