被動房-建筑節(jié)能的理想態(tài)

目前，建筑能耗占全社會能耗的30%，而且以每年1%的速度增加。隨著我國建設(shè)低碳經(jīng)濟、完成節(jié)能減排目標、保持經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展步伐的邁進，如何推進建筑節(jié)能成為一項重要課題。在此情況下，“被動房”這種超低能耗綠色建筑逐漸走入我國的視野。一、被動房的概念與標準被動房的概念。被動房也叫被動式超低能耗綠色建筑，起源于德國，是國際認可的一種集高舒適度、低能耗、經(jīng)濟性于一體的節(jié)能建筑技術(shù)。其主要原理是通過最大程度減少建筑物的熱量損失，以至于幾乎不需要采取主動采暖或制冷措施，主要通過節(jié)能設(shè)計及依靠自身優(yōu)越的保溫性能及氣密性，從建筑技術(shù)層面綜合利用建筑物可獲取的所有生活熱量和可再生能源（包括太陽、照明、人體、電器散熱等），實現(xiàn)舒適的居住環(huán)境，是能量效益最佳房屋。被動房的技術(shù)標準。被動房的標準實際上是一個實現(xiàn)建筑超低能耗的設(shè)計標準，目前這個標準并非官方制定，而是研究者們達成的一個共識。在歐洲國家，要真正被認證為被動房建筑必須滿足2條標準：（1）建筑每年的采暖能耗不超過15kwh/m2；（2）建筑每年總能耗（采暖、空調(diào)、生活熱水、照明、家電等）不超過120kwh/m2。按照這些標準，建筑的冬季采暖能耗可以被減少到歐洲現(xiàn)有同類型建筑的10%以內(nèi)，建筑每年的總能耗可以減少到30%以內(nèi)，CO2的排放可以減少到50%以內(nèi)。表1被動房標準和國內(nèi)建筑節(jié)能65%標準的能耗指標對比能耗指標被動房標準節(jié)能65%標準供熱能耗需求量W15KW.h/(m2.a)W58.35KW.h/(m2.a)最大采暖負荷W10W/m2W32W/m2生活熱水、家庭用電的年一次W120KW.h/(m2.a)能源總消耗注：目前除了北京之外，絕大多數(shù)省市居住建筑采用65%、公共建筑采用50%節(jié)能標準。表2被動房的舒適性指標項目要求室內(nèi)溫度20-26°C超溫頻率<5%室內(nèi)相對濕度40-60%室內(nèi)CO2含量<1000ppm室內(nèi)噪音臥室＜25dB，起居室＜30dB房屋氣密性n5＜0.6/h，即在室內(nèi)外壓差為50帕時，每小時的換氣次數(shù)不得超過0.6次二、被動房的主要技術(shù)措施為達到被動房設(shè)計標準的要求，重點是在保溫性、氣密性、新風及熱回收三個方面采取必要的技術(shù)措施：加強建筑圍護體系的保溫性能。建筑圍護體系主要由外墻、屋面和外窗組成，加強圍護體系的保溫性能是被動房建筑設(shè)計和建造中最為重要的技術(shù)措施。建筑外墻和屋面是圍護體系主體，當圍護結(jié)構(gòu)的保溫層達到一定厚度時，房屋通過外圍護結(jié)構(gòu)損失的能量達到最低。在冬季可以憑借房屋自然得熱維持室內(nèi)在20。。以上；在夏季足以抵抗太陽輻射傳到室內(nèi)。提高建筑的氣密性。氣密性是反映建筑物抵御空氣滲透性能的參數(shù)，一般以室內(nèi)外壓力差為50Pa情況下，每小時的空氣滲透量占建筑總?cè)莘e的百分比數(shù)來表示。提高建筑氣密性，能夠減少由滲風帶入的冷量或熱量，節(jié)省處理這部分負荷的能量。被動房的密閉性還可以控制室內(nèi)環(huán)境的濕度和保護建筑結(jié)構(gòu)，并能顯著降低通過管網(wǎng)和輔助通道的聲音傳遞，從而有效降噪。機械送新風并進行熱回收。當氣密性大大提高以后，適宜的通風換氣方式對于被動房尤為重要。在現(xiàn)有建筑中，開啟窗戶和門窗縫隙的滲透是實現(xiàn)建筑冬季換氣的常用方式，但這樣會帶來大量的熱量損失。在被動房中，這一換氣指標完全通過高效新風熱回收裝置來完成，室內(nèi)污濁的空氣從廚房和衛(wèi)生間的排風口排入風管中，新鮮空氣則從起居室和臥室的送風口中進入房間；在排風和送風過程中，把建筑排風中的熱量回收，用以預熱室外的新鮮空氣并送入室內(nèi)是被動房關(guān)鍵技術(shù)之一。被動房使用的熱交換器的熱回收效率可以達到75%以上，能有效避免通風換氣損失的熱量在新風的處理過程中還可以過濾室外空氣的塵土，控制空氣的濕度，大幅提高空氣質(zhì)量，在霧霾較多的環(huán)境下更有優(yōu)勢。三、發(fā)展被動房對于推進建筑節(jié)能具有重要意義由于被動房具有超低能耗、超微排放、超高舒適度的特點，對于解決我國建筑行業(yè)能耗高、碳排放大及供暖能耗高等問題意義重大。一是大大緩解能源和溫室氣體減排壓力。專家指出，被動房能耗僅為普通節(jié)能建筑的1/10-1/4，若折算成國內(nèi)標準，建筑節(jié)能率約為92%。以北方采暖地區(qū)估算，如將新建居住建筑建成被動房，可以在2050年時累計節(jié)省34億噸標煤，并將每年采暖能耗增量控制在100萬噸以內(nèi)。二是促進節(jié)能產(chǎn)業(yè)升級并帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。伴隨著被動房的大面積推廣，將為保溫隔熱材料與制品，節(jié)能門窗、器件、管材等新興建材產(chǎn)業(yè)的興起，尤其是對高效新風熱回收裝置制造等相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供極大的市場空間。三是全面提升建筑質(zhì)量。被動房可以提供更高的居住品質(zhì)，室內(nèi)溫度一年四季保持在18。24。。，房間全年有新鮮空氣，不潮濕，無霉菌，有效改善空氣質(zhì)量和生態(tài)環(huán)境；而且由于被動房施工中非常強調(diào)氣密、保溫等施工細節(jié)，還可以改善粗放式施工，對于工程質(zhì)量也有促進作用。四是有助于解決南方集中供暖問題。隨著人們生活水平的提高，對于長江流域集中供暖的呼聲越來越多，但是受限于我國能源供給能力以及供熱管網(wǎng)尚未構(gòu)建等因素，短期內(nèi)難以實現(xiàn)，若采用被動房，則無需考慮集中供暖問題。四、被動房發(fā)展現(xiàn)狀及面臨的問題國內(nèi)外被動房發(fā)展現(xiàn)狀。被動房因其獨特的理念和成熟的設(shè)計、建造、評價體系，在歐洲國家越來越受到青睞。目前，被動房技術(shù)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈在德國已經(jīng)成熟僅德國范圍內(nèi)就有6萬多座被動房，并以每年新增3000棟的速度增長。到2020年，歐盟所有新建建筑都將采用被動房技術(shù)體系建造。由于被動房兼具建筑品質(zhì)和節(jié)能減排兩方面的重要意義，這種低能耗建筑順應了我國新型化城鎮(zhèn)化的建設(shè)需求。2011年6月，住建部科技與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展中心與德國能源署簽署《關(guān)于建筑節(jié)能和低碳生態(tài)城市建設(shè)技術(shù)合作諒解備忘錄》，在新一輪城市化改造中力推被動房。2013年10月，國內(nèi)首個被動房項目——秦皇島“在水一方”通過驗收。據(jù)住建部統(tǒng)計，目前全國被動房新建項目完成2處，設(shè)計施工項目近20處，分布在黑龍江、河北、福建、新疆、山東等省份。我國發(fā)展被動房面臨的困難。被動房建筑經(jīng)過歐洲國家不斷研究與實踐，已經(jīng)發(fā)展出比較成熟的設(shè)計、建造和評價體系。而我國被動房建設(shè)起步較晚，尚存在缺乏設(shè)計經(jīng)驗、技術(shù)領(lǐng)域空白較多、建筑施工質(zhì)量粗放、建筑的運行管理水平低等問題。同時，被動房在推廣中還面臨以下主要難題：一是被動房的技術(shù)水平和材料標準要求較高，使得開發(fā)商不愿意做被動房。被動房不以計算指標作為評判標準，而是以實測值來判定。它對溫度、濕度、二氧化碳含量、噪音、采暖能耗、空調(diào)能耗、照明能耗、新風能耗、家用電器能耗、pm2.5數(shù)值等每一項都有嚴格的數(shù)值限定，每個環(huán)節(jié)都不能糊弄。因此，開發(fā)商做被動房需要非常大的努力才可能達到目標值。二是開發(fā)單位和消費者對于建筑節(jié)能的認識還不夠，這是推廣被動房的主要困難。有的建設(shè)單位“談綠色變”，認為綠色建筑是高成本、高技術(shù)、高綠化。而對消費者來說，買什么樣的房子，目前主要考慮的因素仍是位置、周邊基礎(chǔ)設(shè)施、面積、戶型等，建筑的節(jié)能特性并非考慮的主要因素，而這又決定了建設(shè)單位對建筑節(jié)能標準僅停留在“被動執(zhí)行”層面，不易接受新理念和新技術(shù)。業(yè)內(nèi)人士指出，其實，在成本方面，開發(fā)單位對被動式超低能耗建筑的增量成本估算不盡合理，而且缺乏長遠眼光，雖然每平方米造價增加，但是可以省下供熱管網(wǎng)的安裝鋪設(shè)成本，業(yè)主節(jié)省下來的采暖費也很可觀。五、走有中國特色的被動房建設(shè)之路目前我國進行中的被動房項目大多是中德合作項目，但這并不代表中國被動房是德國的拷貝版本。我國應該結(jié)合國情，吸取歐洲“被動房”建筑的經(jīng)驗，走有中國特色的被動房建設(shè)之路。首先，要考慮我國不同地區(qū)的氣候特征?！氨粍臃俊弊畛醯脑O(shè)計原則和技術(shù)方法是以德國、奧地利等歐洲中部國家的氣候為依據(jù)。這些國家氣候相對溫和，地區(qū)氣候差異小。而我國幅員遼闊，橫跨多個氣候帶，不同氣候分區(qū)的氣候差異巨大，各地區(qū)的氣候特征以及對采暖和通風的要求不同。因此，德國被動房指標體系不可直接應用于我國，我國應針對不同氣候區(qū)的氣候特征編制不同的被動房指標體系。而從建筑類型來看，德國85%的居住建筑為三層及三層以下，而我國是以中高層住宅為主，這也是需要考慮的重要因素。其次，我國與歐洲國家文化上的差異也會影響到被動房建筑的設(shè)計。例如，我國的飲食方式對住宅廚房的要求和歐洲國家有很大不同，住宅中廚房產(chǎn)生的油煙和氣味通常需要通過自然通風或者抽油煙機及時排走，而被動房對建筑密閉性和室內(nèi)換氣量卻有特定的要求。因此，如何在住宅設(shè)計中同時滿足節(jié)能和生活習慣的要求是一個需要綜合考慮的問題。另外，我國目前大多數(shù)住宅是市場化的，被動房建筑的收益和所增加的額外投資是否能夠平衡，從而被市場所接受，是影響被動房建筑能否順利推廣的關(guān)鍵。建筑材料占被動房建設(shè)成本的“大頭”，如果控制不好，房價就會大幅上漲。進口產(chǎn)品技術(shù)成熟，但價格高，通過科技研發(fā)讓建材實現(xiàn)本土化