被動(dòng)房屬于近零能耗建筑之一，其在適應(yīng)氣候特征和場(chǎng)地條件的基礎(chǔ)上，通過(guò)被動(dòng)式建筑設(shè)計(jì)最大幅度降低建筑供暖、空調(diào)、照明需求，通過(guò)主動(dòng)技術(shù)措施最大幅度提高能源設(shè)備與系統(tǒng)效率，充分利用可再生能源，以最少的能源消耗維持舒適室內(nèi)環(huán)境。

　　事實(shí)上，被動(dòng)房技術(shù)能夠?qū)ξ覈?guó)的建筑節(jié)能減排起到極大的推進(jìn)作用，但目前鮮有對(duì)被動(dòng)房技術(shù)和實(shí)例的總結(jié)與分析。本文將綜述國(guó)內(nèi)外數(shù)據(jù)庫(kù)可檢索到的典型被動(dòng)房建設(shè)與改造技術(shù)、實(shí)際項(xiàng)目和改造結(jié)果，并總結(jié)出被動(dòng)房的優(yōu)勢(shì)、不足及發(fā)展前景。

01.被動(dòng)房標(biāo)準(zhǔn)

　　1.1.新建建筑標(biāo)準(zhǔn)

　　新建建筑（包括住宅建筑和非住宅建筑）要達(dá)到德國(guó)被動(dòng)房要求，需滿(mǎn)足被動(dòng)房研究所（PHI）公布的以下條件：

　　①建筑年采暖能耗不超過(guò)15?k·Wh/㎡或熱負(fù)荷不超過(guò)10?W/㎡；

　　②建筑年供冷能耗不超過(guò)15?k·Wh/㎡或冷負(fù)荷不超過(guò)10?W/㎡；

　　③建筑年一次能源總能耗（包括采暖、空調(diào)、生活熱水、照明、設(shè)備等）不超過(guò)120?k·Wh/㎡；

　　④建筑內(nèi)外50?Pa壓差工況下，房間的滲透換氣次數(shù)不超過(guò)0.6次/h；

　　⑤熱舒適方面，冬季建筑室內(nèi)溫度不低于20℃，夏季1年內(nèi)有不超過(guò)10%的小時(shí)數(shù)建筑室內(nèi)溫度高于25℃。

　　我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)被動(dòng)房建筑的限值要求與德國(guó)被動(dòng)房標(biāo)準(zhǔn)存在一定差異，對(duì)冬季氣候較為溫和與溫暖的地區(qū)，放寬了外圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)和氣密性的要求，提高了采暖能耗的要求。

　　1.2.改造建筑標(biāo)準(zhǔn)

　　由于老舊建筑可能存在各種技術(shù)和預(yù)算方面的限制，建筑改造往往很難在實(shí)際工程中達(dá)到上述新建建筑的能耗標(biāo)準(zhǔn)。

　　因此，PHI針對(duì)建筑改造提出目標(biāo)較低的替代標(biāo)準(zhǔn)EnerPHit。改造可以選擇遵循建筑部件標(biāo)準(zhǔn)或建筑能源需求標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。此兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)均考慮了氣象條件的影響，規(guī)定了不同氣候區(qū)建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的最大傳熱系數(shù)、最小熱回收效率及最大單位采暖能耗等。

　　此外，EnerPHit標(biāo)準(zhǔn)還提高了50Pa下滲透換氣次數(shù)的限值至n50不大于1.0次/h。但目前我國(guó)被動(dòng)房相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)暫未對(duì)改造建筑進(jìn)行明確的區(qū)分。

　　1.3.標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比

　　德國(guó)被動(dòng)房標(biāo)準(zhǔn)與我國(guó)發(fā)布的《導(dǎo)則》、GB 50189—2015《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》和GB/T 51350—2019《近零能耗建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》的節(jié)能重要參數(shù)對(duì)比見(jiàn)表1。

表1?德國(guó)被動(dòng)房標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)比

　　從表1的對(duì)比可看出，被動(dòng)房特別重視建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的建造，其傳熱系數(shù)的最大限值遠(yuǎn)低于目前我國(guó)的建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，也略低于我國(guó)近零能耗建筑標(biāo)準(zhǔn)，尤其是對(duì)保溫最為薄弱的外窗提出了很高的要求。并且被動(dòng)房標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于氣密性的要求也較為嚴(yán)格，給施工質(zhì)量帶來(lái)了挑戰(zhàn)。

　　被動(dòng)房的特點(diǎn)是從根源降低建筑的主動(dòng)冷暖需求，以一次能源消耗量作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)降低傳熱系數(shù)、提高建筑的保溫隔熱性能達(dá)成超低能耗的目標(biāo)，盡可能依靠室內(nèi)熱源和熱回收等滿(mǎn)足熱負(fù)荷的需求，盡量不額外加裝主動(dòng)采暖系統(tǒng)。

　　因此，德國(guó)被動(dòng)房標(biāo)準(zhǔn)中并未限制供暖、空調(diào)系統(tǒng)的冷熱源能效。而GB/T 51350—2019《近零能耗建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》中，由于近零能耗建筑的內(nèi)涵更廣泛，因此對(duì)能源設(shè)備和系統(tǒng)也做出了規(guī)定。

　　1.4.評(píng)價(jià)方法

　　德國(guó)被動(dòng)房認(rèn)定時(shí)以設(shè)計(jì)理論計(jì)算得到的各項(xiàng)指標(biāo)模擬數(shù)值為準(zhǔn)，而不考察建筑投入使用后的實(shí)際能耗。模擬一般使用被動(dòng)房規(guī)劃設(shè)計(jì)軟件包PHPP和其3D數(shù)據(jù)輸入工具desighPH。

　　PHPP的核心包括供熱計(jì)算以及電力和一次能源需求計(jì)算。PHPP針對(duì)于世界范圍內(nèi)各個(gè)氣候區(qū)的節(jié)能項(xiàng)目，又逐步補(bǔ)充了其他重要模塊，如窗戶(hù)特征值、遮陽(yáng)、制冷及除濕需求、大型項(xiàng)目和非居住性建筑通風(fēng)等，并且考慮了可再生能源及EnerPHit標(biāo)準(zhǔn)下的計(jì)算。

　　但由于實(shí)際工況與設(shè)計(jì)工況存在差異，理論計(jì)算并不能完全代表建筑運(yùn)行的真實(shí)效果。近零能耗技術(shù)在實(shí)踐過(guò)程中的效果如何，需通過(guò)實(shí)地檢測(cè)進(jìn)行印證才具有說(shuō)服力，同時(shí)這也關(guān)系到被動(dòng)房建筑在未來(lái)是否能夠得到長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。

　　因此，中國(guó)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)新發(fā)布了團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)T/CECS 740—2020《近零能耗建筑檢測(cè)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》，重點(diǎn)規(guī)范了近零能耗建筑的相關(guān)檢測(cè)與項(xiàng)目評(píng)價(jià)方法。

　　標(biāo)準(zhǔn)將近零能耗建筑的評(píng)價(jià)分為預(yù)評(píng)價(jià)、正式評(píng)價(jià)和運(yùn)行評(píng)價(jià)3個(gè)部分，其中，正式評(píng)價(jià)階段在建筑竣工驗(yàn)收前進(jìn)行，要求對(duì)建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能、建筑整體氣密性、熱回收新風(fēng)機(jī)組性能和建筑環(huán)控一體機(jī)性能進(jìn)行檢測(cè)。

　　運(yùn)行評(píng)價(jià)不作為必需檢測(cè)項(xiàng)目，但鼓勵(lì)對(duì)已建成的近零能耗建筑進(jìn)行運(yùn)行評(píng)價(jià)。檢測(cè)對(duì)象宜為投入使用滿(mǎn)1年的單棟建筑物，計(jì)量時(shí)間以1年為1個(gè)周期。檢測(cè)項(xiàng)目包括室內(nèi)環(huán)境參數(shù)檢測(cè)、分項(xiàng)能耗和總能耗、可再生能源檢測(cè)等。

02.被動(dòng)房關(guān)鍵技術(shù)

　　被動(dòng)房建造和改造的關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)主要包括7個(gè)方面：保溫措施、門(mén)窗節(jié)能、氣密性措施、無(wú)熱橋處理、熱回收新風(fēng)系統(tǒng)、可再生能源利用和其他創(chuàng)新性措施。

　　2.1.保溫措施

　　改進(jìn)建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫性能可有效降低建筑熱損失或得熱，提升建筑的熱工性能。Chua和Chou等人的研究表明，制冷能耗需求與圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)有很強(qiáng)的相關(guān)性。傳統(tǒng)建筑由外墻引起的熱量損失約占建筑總能耗的30%，由屋頂引起的熱量損失約占8%——10%。

　　因此，對(duì)墻體、屋面和其他不透明圍護(hù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)良保溫是被動(dòng)房的首要關(guān)鍵技術(shù)，也是各個(gè)氣候區(qū)建筑節(jié)能改造中通用的、最為普遍的改造方式。通過(guò)選擇合適的保溫材料以及保溫層厚度，傳熱系數(shù)可明顯降低。國(guó)外被動(dòng)房的圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)一般低至0.10——0.15?W/（㎡·K）。

　　目前被動(dòng)房工程中常用加厚的石墨聚苯乙烯板（GEPS）、擠塑聚苯乙烯板（XPS）等材料用于墻體、樓板和屋頂?shù)谋亍Ｒ话惚粍?dòng)房的保溫層厚度為200mm，嚴(yán)寒地區(qū)建筑為保證保溫效果，可達(dá)300mm厚。

　　相較普通的聚苯乙烯泡沫板（EPS），石墨聚苯乙烯板抗拉強(qiáng)度更大、相同厚度的保溫性能更佳。此外，聚氨酯板（PUR）的熱工性能較聚苯板更為突出，但其價(jià)格較貴，因此在被動(dòng)房工程中選用比例不大。也有部分工程采用加厚的巖棉保溫材料作為外保溫或內(nèi)保溫，但巖棉熱工性能相對(duì)普通，可作為內(nèi)保溫材料對(duì)建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)做進(jìn)一步提升。

　　上述材料雖然熱工性能相對(duì)優(yōu)異，但其共同缺點(diǎn)是保溫層加厚導(dǎo)致墻體過(guò)厚，不僅占用建筑使用面積，對(duì)部分建筑改造工程也難以適用。

　　真空絕熱板（VIP）可彌補(bǔ)此缺點(diǎn)。VIP板由填充芯材與真空保護(hù)表層復(fù)合而成，平均熱導(dǎo)率僅有0.004?W/（㎡·K），約為聚苯板的13%。因此，超薄的VIP板即可實(shí)現(xiàn)與常規(guī)隔熱材料相同的性能，并大大降低墻體的總厚度。

　　VIP板的出現(xiàn)為傳統(tǒng)保溫開(kāi)辟了新的可能性，但VIP板存在易損壞、難維修等缺陷，而且受到造價(jià)和工藝限制，目前在建筑保溫中很難普遍推廣，只能在圍護(hù)結(jié)構(gòu)的特定區(qū)域小部分應(yīng)用。研發(fā)新型的高保溫、高強(qiáng)度、低成本、低厚度的保溫材料十分必要。

　　施工方面，需盡量避免保溫層的間斷。采用雙層保溫錯(cuò)縫拼接或槽式插接、建筑立面轉(zhuǎn)角處整體式保溫等技術(shù)均可提升保溫層的連續(xù)性和完整度，避免在材料的拼接縫隙處形成傳熱漏洞。

　　2.2.門(mén)窗節(jié)能

　　外門(mén)外窗是建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能最為薄弱的部件。普通窗戶(hù)熱阻低，且玻璃部分會(huì)引入大量太陽(yáng)輻射，安裝不當(dāng)?shù)拇翱蛞矔?huì)造成熱量損失和熱橋效應(yīng)。因此，須對(duì)外門(mén)窗，尤其是外窗進(jìn)行精細(xì)設(shè)計(jì)和施工。

　　2.2.1.外窗設(shè)計(jì)

　　首先，對(duì)于新建建筑，要在設(shè)計(jì)階段根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂驐l件特點(diǎn)，合理規(guī)劃建筑朝向及各向窗墻比。其次，盡量降低外窗傳熱系數(shù)是各氣候區(qū)通用的、提升圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能的有效方式。國(guó)外被動(dòng)房外窗的總傳熱系數(shù)（含窗框）一般為0.70——0.85?W/（㎡·K）。

　　使用具有低發(fā)射率和低太陽(yáng)輻射吸收率（Low-E）的3層隔熱玻璃可以基本達(dá)到這一目標(biāo)。玻璃隔層中間的空隙用真空或惰性氣體（如氬氣、氪氣）填充，隔斷材料使用聚丙烯等塑料制暖邊條而非傳統(tǒng)的鋁金屬間隔條，可有效阻隔傳熱并增加氣密性。有條件的情況下，也可采用深色和有色玻璃以進(jìn)一步降低夏季得熱，但需將室內(nèi)采光和人員視覺(jué)舒適納入考慮范疇。

　　此外，窗框也對(duì)外窗整體傳熱系數(shù)有一定影響。被動(dòng)房中選用鋁包木型材門(mén)窗的較多，鋁包木將隔熱斷橋鋁合金型材和實(shí)木通過(guò)機(jī)械方法復(fù)合成整體框體，兼顧美觀的同時(shí)，也可獲得比斷橋鋁合金窗框更低的傳熱系數(shù)。

　　2.2.2.遮陽(yáng)設(shè)計(jì)

　　對(duì)于夏季太陽(yáng)輻射較強(qiáng)的地區(qū)，除加裝Low-E玻璃外，外遮陽(yáng)也是必要的節(jié)能手段。外遮陽(yáng)的設(shè)計(jì)重點(diǎn)是保持冬夏兩季供暖和制冷需求之間的平衡。

　　外遮陽(yáng)可分為活動(dòng)遮陽(yáng)和固定遮陽(yáng)2種。活動(dòng)遮陽(yáng)指可由人員控制的遮陽(yáng)部件，如外遮陽(yáng)金屬卷簾或百葉。其優(yōu)點(diǎn)是靈活高效，具有季節(jié)適應(yīng)性，可將輻射熱最大化隔絕或利用。但活動(dòng)遮陽(yáng)的效果依賴(lài)于人員的主動(dòng)行為，建筑實(shí)際運(yùn)行中不能夠完全保證節(jié)能效果和室內(nèi)環(huán)境的熱舒適。自動(dòng)太陽(yáng)能控制的外活動(dòng)遮陽(yáng)可以彌補(bǔ)這一缺陷。

　　固定遮陽(yáng)無(wú)法移動(dòng)和變形，在設(shè)計(jì)階段要充分考慮當(dāng)?shù)囟膬杉镜男枨螅瑢?duì)太陽(yáng)高度角和輻射強(qiáng)度進(jìn)行模擬，并兼顧外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的美觀性，確定合適的幾何形式和尺寸。例如采用綜合式構(gòu)造，形成三面遮陽(yáng)，水平板在太陽(yáng)高度角較高的正午起到遮陽(yáng)作用，西曬的斜射陽(yáng)光則由垂直板遮擋。

　　2.3.氣密性措施

　　建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)是典型的多層多孔結(jié)構(gòu)，內(nèi)部存在空氣滲透。當(dāng)外部空氣通過(guò)滲透缺陷點(diǎn)，熱濕交換量較大時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致建筑構(gòu)件斷面結(jié)露、材料保溫性能下降等一系列問(wèn)題。且窗框與墻體、窗扇的連接縫隙會(huì)直接影響到冷風(fēng)滲透熱損失，因此須對(duì)建筑施以必要的氣密性措施。被動(dòng)房為達(dá)到超低能耗的目標(biāo)，對(duì)建筑氣密性的要求更高。

　　提高氣密性主要考驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)施工的精細(xì)程度，關(guān)鍵原則是氣密層必須將整棟建筑完整包裹，禁止出現(xiàn)間斷。因此，應(yīng)盡量減少管線穿過(guò)氣密層，管線在管線層分散排布，避免對(duì)氣密性薄膜造成破壞。在必需的部件連接和穿墻處，應(yīng)依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況組合選用預(yù)制套管、聚氨酯或聚乙酯發(fā)泡填充、防水隔氣膜或氣密膠帶等多種密閉措施。外墻插孔必須采用氣密性插座盒。

　　2.4.無(wú)熱橋處理

　　熱橋?qū)ㄖo(hù)結(jié)構(gòu)有很大的負(fù)面影響，一方面會(huì)造成額外熱量損失，增加建筑能耗；另一方面由于熱橋部位與周?chē)黧w墻體在冬季溫差較大，有可能造成水蒸氣在內(nèi)表面結(jié)露，甚至滋長(zhǎng)霉菌，影響室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量。

　　建筑中的熱橋可以分為以下幾類(lèi)：圍護(hù)結(jié)構(gòu)中被不同導(dǎo)熱性能的材料貫穿從而形成集中熱流的區(qū)域；圍護(hù)結(jié)構(gòu)中局部材料傳熱性能差異較大形成的熱橋；圍護(hù)結(jié)構(gòu)厚度發(fā)生變化的區(qū)域；圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)外面積不同和建筑幾何形狀改變的區(qū)域形成熱橋（例如立面墻角和其他立面突起結(jié)構(gòu)等）。

　　2.4.1.熱橋區(qū)域的模擬

　　目前節(jié)能建筑工程中普遍對(duì)典型結(jié)構(gòu)性熱橋（如外墻角、墻–窗連接、墻–門(mén)連接等處形成的熱橋）較為重視，應(yīng)用PKPM等結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件即可計(jì)算出圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度場(chǎng)分布及線傳熱系數(shù)，從而在設(shè)計(jì)階段評(píng)估和避免熱橋造成的熱損失。當(dāng)其熱導(dǎo)率不大于0.01?W/（m·K）或?yàn)樨?fù)值時(shí)，即可認(rèn)為滿(mǎn)足無(wú)熱橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。此外，THERM、Flixo等熱學(xué)分析軟件可以通過(guò)建模更為細(xì)致地分析其他細(xì)部結(jié)構(gòu)的熱橋，如風(fēng)管穿墻結(jié)構(gòu)等。

　　2.4.2.熱橋處理技術(shù)

　　為避免結(jié)構(gòu)熱橋，在施工前即應(yīng)考慮易產(chǎn)生熱橋的陽(yáng)臺(tái)、外窗等部位的處理方法。首先，應(yīng)做好圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫工作，例如支撐陽(yáng)臺(tái)樓板的挑梁。其次，外窗多采用窗框與結(jié)構(gòu)外表面齊平的外掛式安裝以避免熱橋。除應(yīng)在設(shè)計(jì)中避免結(jié)構(gòu)性熱橋外，穿墻管道、錨固件等構(gòu)造熱橋也應(yīng)當(dāng)在工程中引起足夠的重視。穿墻管道外壁應(yīng)加設(shè)保溫層，金屬錨栓可附加塑料斷熱端頭，外窗的金屬聯(lián)結(jié)件與墻體的接觸面需加墊隔熱墊片。

　　2.5.機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)

　　被動(dòng)房的設(shè)計(jì)理念中，不僅要做到超低能耗，同時(shí)還要保證室內(nèi)良好的空氣品質(zhì)。而在極佳的氣密性下，通過(guò)滲透進(jìn)行換氣不現(xiàn)實(shí)，開(kāi)窗自然通風(fēng)也會(huì)受到節(jié)能目標(biāo)的限制。因此，為保證充足的新風(fēng)量，機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)幾乎是被動(dòng)房的必備。

　　帶有熱回收裝置的新風(fēng)系統(tǒng)（MVHR）可對(duì)新風(fēng)進(jìn)行預(yù)熱或預(yù)冷，從而降低新風(fēng)負(fù)荷，推薦使用全熱回收效率至少在75%以上的機(jī)械新風(fēng)系統(tǒng)，且熱交換器須具有旁路以應(yīng)對(duì)過(guò)渡季節(jié)的運(yùn)行。

　　但在中國(guó)夏熱冬冷地區(qū)，新風(fēng)熱回收效率在冬夏兩季很難達(dá)到應(yīng)有的熱回收效率，過(guò)渡季節(jié)的熱回收效率幾乎為0，不適宜加裝熱回收裝置。在設(shè)計(jì)、選擇通風(fēng)設(shè)備時(shí)應(yīng)做到因地制宜。

　　2.6.可再生能源利用

　　被動(dòng)房的設(shè)計(jì)中，可再生能源不作為評(píng)價(jià)建筑性能的重點(diǎn)，但會(huì)根據(jù)可再生能源的使用比例判定不同的被動(dòng)房等級(jí)：普通級(jí)、優(yōu)級(jí)和特級(jí)。在場(chǎng)地條件允許的情況下，可再生能源是很好的節(jié)能途徑，且被動(dòng)式建筑自身的超低能耗也具備利用優(yōu)勢(shì)。

　　德國(guó)本土的被動(dòng)式建筑常用空氣源熱泵、地源熱泵或生物質(zhì)能裝置作為輔助冷熱源。此外，我國(guó)許多地區(qū)也有利用太陽(yáng)能的優(yōu)良條件。

　　2.7.其他創(chuàng)新性措施

　　目前被動(dòng)房的傳統(tǒng)節(jié)能技術(shù)已經(jīng)較為成熟，但建筑節(jié)能技術(shù)發(fā)展日新月異，被動(dòng)房的建造也在與時(shí)俱進(jìn)地創(chuàng)新。在冷負(fù)荷較大的地區(qū)，綠色屋頂、通風(fēng)屋頂和外圍護(hù)結(jié)構(gòu)反射涂層等可以有效降低進(jìn)入房間的太陽(yáng)輻射量。

　　Xiong等模擬了重慶夏季炎熱氣候下的通風(fēng)屋頂效果，結(jié)果表明夜間冷卻過(guò)程中屋頂空腔的自適應(yīng)熱吹掃預(yù)計(jì)能降低54.35％的能耗。另有文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)在晝夜溫差較大的地區(qū)，外墻涂布反射涂層的節(jié)能效果突出，比綠色屋頂效果更佳。

　　相變材料也可用于提升建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能。將定形相變材料（SSPCM）融入外墻材料，可以降低高峰時(shí)段20%的負(fù)荷，并且通過(guò)將高峰用電負(fù)荷轉(zhuǎn)移到非高峰期創(chuàng)造時(shí)間效用。

　　光伏技術(shù)也可以與建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)相結(jié)合。光伏通風(fēng)外墻由內(nèi)部的絕緣材料、空氣層和外層的光伏組件組成。該系統(tǒng)可以減少熱交換并避免熱橋，同時(shí)產(chǎn)生電能，空氣層中的冷熱空氣密度差可通過(guò)煙囪效應(yīng)進(jìn)行自然通風(fēng)，提高室內(nèi)熱舒適。類(lèi)似原理的還有太陽(yáng)能光伏玻璃。

03.設(shè)計(jì)實(shí)例

　　本研究在中外文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行了廣泛的調(diào)研，并從中選取了27項(xiàng)信息較為完善的工程實(shí)例，總結(jié)了近30年被動(dòng)房技術(shù)在實(shí)際工程中的應(yīng)用，及最終的節(jié)能效果。

　　從建筑時(shí)間來(lái)看，包括新建建筑16所和改造建筑11所；從建筑類(lèi)型來(lái)看，包括居住建筑17所，公共建筑10所；國(guó)內(nèi)建筑12所，國(guó)外建筑15所。調(diào)研結(jié)果見(jiàn)表2、表3。

表2 新建建筑被動(dòng)房設(shè)計(jì)技術(shù)

注：“√”代表已采取；“×”代表不采取；“—”代表無(wú)。

表3 改造建筑被動(dòng)房設(shè)計(jì)技術(shù)

注：“√”代表已采取；“×”代表不采取；“—”代表無(wú)。

04.被動(dòng)房的發(fā)展現(xiàn)狀

　　從以上總結(jié)中可以看出，采用被動(dòng)房技術(shù)新建或改造后的房屋，都能達(dá)到極低的一次能源消耗水平，即使無(wú)法滿(mǎn)足被動(dòng)房的認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，也較普通建筑表現(xiàn)出了更加優(yōu)異的節(jié)能性能。因此，被動(dòng)房技術(shù)的可行性與有效性在此得到了充分的實(shí)證。

　　從技術(shù)手段上看，“結(jié)構(gòu)優(yōu)先”被認(rèn)為是節(jié)能改造的第一原則。外圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫、門(mén)窗節(jié)能、氣密性、無(wú)熱橋處理及熱回收機(jī)械新風(fēng)系統(tǒng)基本在每個(gè)項(xiàng)目中都有所體現(xiàn)，可以認(rèn)為是被動(dòng)房的“基礎(chǔ)標(biāo)配”。標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化的施工流程有助于建造成本的降低及施工質(zhì)量的把控，并且也體現(xiàn)出這些技術(shù)方法對(duì)提升建筑熱工性能、降低能耗、提升室內(nèi)熱舒適度的重要性和必要性。

　　但需要指出的是，由于被動(dòng)房能耗僅由設(shè)計(jì)復(fù)核模擬得出，因此該結(jié)果與實(shí)際運(yùn)行可能會(huì)存在一定差距，尤其是帶有熱回收的機(jī)械新風(fēng)系統(tǒng)，其熱回收效率與室外氣候條件息息相關(guān)，需要在設(shè)計(jì)時(shí)引起注意。此外，目前實(shí)際工程中的創(chuàng)新節(jié)能舉措不多，在綜合考慮投資回收期和實(shí)際施工可行性后應(yīng)當(dāng)給予考慮，以推動(dòng)被動(dòng)房技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。

　　從建筑時(shí)間和類(lèi)型上看，在官方被動(dòng)房數(shù)據(jù)庫(kù)收錄的4959棟被動(dòng)房建筑中，新建或擴(kuò)建房屋有4660棟，改造（包括翻新）建筑有299棟；辦公、商業(yè)和科教文衛(wèi)類(lèi)建筑有809棟，其余皆為居住類(lèi)建筑（包括住宅、旅館、宿舍和公寓）。

　　目前被動(dòng)房工程的偏向性極為明顯，新建建筑和居住類(lèi)建筑分別占到了94%和84%，而被動(dòng)房改造和辦公商業(yè)類(lèi)建筑的經(jīng)驗(yàn)積累仍十分欠缺。由于居住類(lèi)建筑的內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為單一，功能區(qū)劃分簡(jiǎn)單，建筑體量一般較小，因此從住宅開(kāi)始探索被動(dòng)房的可行性是正確的，可以預(yù)見(jiàn)，積攢一定成功經(jīng)驗(yàn)后，辦公商業(yè)建筑的被動(dòng)房需求也會(huì)逐漸提高。

05.新的機(jī)遇與挑戰(zhàn)

　　在被動(dòng)房改造的空白市場(chǎng)內(nèi)，無(wú)論是設(shè)計(jì)者或是投資者都大有可為。我國(guó)同其他發(fā)展中國(guó)家一樣，目前大多數(shù)現(xiàn)有建筑物采用多年前的低能效設(shè)計(jì)和技術(shù)建造，能源效率普遍很低，而新建建筑物對(duì)現(xiàn)有建筑物的替換率僅為每年約1.0%——3.0%，因此現(xiàn)有建筑的改造在建筑節(jié)能中成為了極為重要的一環(huán)。國(guó)家“十三五”項(xiàng)目計(jì)劃對(duì)超過(guò)5億m2的現(xiàn)有建筑物進(jìn)行改造，顯示出了國(guó)家的決心，并且在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)，建筑改造的步伐并不會(huì)停止。這無(wú)疑給被動(dòng)房技術(shù)帶來(lái)了新的機(jī)遇與可能。

　　但挑戰(zhàn)也與機(jī)會(huì)并存。即便在歐洲發(fā)達(dá)國(guó)家，老舊建筑節(jié)能改造率仍?xún)H有0.4%——1.2%。難點(diǎn)在于此多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題受許多條件約束和限制，主要可分為技術(shù)及投資兩方面。

　　技術(shù)上，工程中可能遇到的困難包括：建筑的不合理布局與朝向難以變更；受保護(hù)建筑的外立面改造有局限性；受到房高、壁厚等影響保溫層無(wú)法足額鋪設(shè)；存在影響被動(dòng)房技術(shù)措施、無(wú)法拆除的構(gòu)件；原結(jié)構(gòu)中不可避免的熱橋；周邊環(huán)境限制了可再生能源的利用。這些問(wèn)題一方面會(huì)影響節(jié)能改造的最終效果，另一方面也會(huì)增加項(xiàng)目的不確定性。

　　投資上，由于被動(dòng)房改造的初始成本較高，使得投資方不得不慎重考慮被動(dòng)房改造的投資回收期以及其他隱形回報(bào)。英國(guó)的一項(xiàng)研究中顯示，被動(dòng)房翻新的額外成本在4%——16%，而在瑞典進(jìn)行的同一研究中，“交易成本”可能會(huì)使投資成本增加20%。這些交易成本產(chǎn)生存在不確定性，例如尋找合適的技術(shù)和供應(yīng)商、合同的復(fù)雜性以及項(xiàng)目過(guò)程中的其他意外情況等。

　　盡管存在客觀困難，仍應(yīng)看到高水平的設(shè)計(jì)和能源效率的長(zhǎng)期回報(bào)是具有吸引力的。在一項(xiàng)對(duì)建筑節(jié)能行業(yè)從事者的調(diào)查研究中，多數(shù)受訪者均對(duì)被動(dòng)房的吸引力、重要性、經(jīng)濟(jì)效益、技術(shù)和實(shí)踐可能性給予了積極肯定。企業(yè)將施工與科學(xué)技術(shù)研究相結(jié)合是目前快速提高被動(dòng)房技能水平、獲得寶貴經(jīng)驗(yàn)的重要途徑，也是促進(jìn)被動(dòng)房發(fā)展的有利推動(dòng)。

06.結(jié)論

　　①被動(dòng)房技術(shù)可以有效降低建筑能耗，并且其在各個(gè)氣候區(qū)的住宅建筑和商業(yè)建筑中均得到了有力驗(yàn)證。

　　②被動(dòng)房的主要傳統(tǒng)技術(shù)包括保溫措施、門(mén)窗節(jié)能、氣密性措施、無(wú)熱橋處理、熱回收新風(fēng)系統(tǒng)、可再生能源利用，目前已經(jīng)形成了較為完整的施工設(shè)計(jì)方法，但在結(jié)合創(chuàng)新技術(shù)方面還較為欠缺。

　　③目前被動(dòng)房改造項(xiàng)目和商業(yè)辦公建筑項(xiàng)目的比例較低，但其未來(lái)市場(chǎng)十分廣闊，無(wú)論從社會(huì)需求還是長(zhǎng)遠(yuǎn)回報(bào)上看，都應(yīng)當(dāng)給予其更多的關(guān)注。

來(lái)源：建筑技術(shù)雜志社

作者：徐怡，劉柯，劉凱，安文卓，凡俊

*本文僅為節(jié)選