徐開琦

(中國化學(xué)工業(yè)桂林工程有限公司，廣西 桂林 541004)

新型綠色節(jié)能建筑
——被動(dòng)式超低能耗建筑（被動(dòng)房）

徐開琦

(中國化學(xué)工業(yè)桂林工程有限公司，廣西 桂林 541004)

簡介新型綠色節(jié)能被動(dòng)式超低能耗建筑（被動(dòng)房）的特點(diǎn)和影響其能耗的主要因素，論析提高被動(dòng)房應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)、措施，以及推廣被動(dòng)房建筑的意義。列舉被動(dòng)房建筑在國內(nèi)不同氣候分區(qū)建成的示范性案例。實(shí)踐證明，被動(dòng)式超低能耗建筑（被動(dòng)房）是未來節(jié)能建筑發(fā)展方向和必然趨勢。

被動(dòng)房；超低能耗；綠色；節(jié)能；高舒適度

被動(dòng)式超低能耗建筑（被動(dòng)房，Passive House）是由建筑節(jié)能理念與新材料、新技術(shù)、新能源等科學(xué)集成而成，其建筑概念始于20世紀(jì)80年代。1988年，瑞典隆德大學(xué)阿達(dá)姆森教授和德國的菲斯特博士首次提出，是在低能耗建筑的基礎(chǔ)上建立起的概念。概念基于被動(dòng)房應(yīng)該是不使用主動(dòng)供暖和空調(diào)系統(tǒng)就能夠維持舒適的室內(nèi)熱環(huán)境的建筑。圖1所示為被動(dòng)房的示意。

圖1 被動(dòng)房示意圖

世界第一棟被動(dòng)房由德國菲斯特博士于1991年在達(dá)姆施塔特建成，集高保溫隔熱的門窗及建筑墻體、具有熱回收的通風(fēng)系統(tǒng)以及良好室內(nèi)空氣質(zhì)量于一體，成本僅比普通房屋高7%，而運(yùn)行成本則非常低，利用太陽能就可以滿足供熱、供電的要求，在節(jié)能、舒適、經(jīng)濟(jì)方面效果良好。

進(jìn)入21世紀(jì)，被動(dòng)式超低能耗建筑（被動(dòng)房）已逐漸成為歐洲國家的主流建筑節(jié)能技術(shù)，以不斷提高建筑能效水平來應(yīng)對(duì)氣候變化，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。2002年，歐盟通過《建筑能效指令》（EPBD），并于2010年進(jìn)行修訂。該指令要求歐盟國家在2020年前，所有新建建筑必須達(dá)到近零能耗。并在2020年之后，歐盟27個(gè)國家將全部采用被動(dòng)式房標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，所有新建房屋要達(dá)到被動(dòng)式超低能耗建筑標(biāo)準(zhǔn)。歐洲許多國家都在積極制定超低能耗被動(dòng)房的發(fā)展目標(biāo)和技術(shù)政策，建立適合本國特點(diǎn)的被動(dòng)房標(biāo)準(zhǔn)及相應(yīng)技術(shù)體系：比利時(shí)從2015年1月1日起，所有新建建筑按被動(dòng)式房屋標(biāo)準(zhǔn)建造；英國要求2016年后新建建筑達(dá)到零碳排放，2019年后公共建筑達(dá)到零碳排放；德國通過大幅度提升圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能和氣密性，同時(shí)利用高效新風(fēng)熱回收技術(shù)，將建筑每年每平方米的供暖需求降低到15 kW·h以下，使新建建筑達(dá)到近零能耗的節(jié)能目標(biāo)；奧地利有望在2040年成為世界上第一個(gè)無石化能源消耗的國家；丹麥要求2020年后的居住建筑，全年每平方米的能耗降低至20 kW·h以下，到2050年將成為化石能源零依賴的國家。

目前，被動(dòng)房作為超低能耗和高舒適度的綠色節(jié)能建筑，在世界許多國家的民用和公共建筑等領(lǐng)域中得到推廣應(yīng)用。被動(dòng)房已經(jīng)成為人類應(yīng)對(duì)世界氣候變化和節(jié)能減排的利器，以及未來建筑節(jié)能發(fā)展新方向。

1 被動(dòng)式超低能耗建筑（被動(dòng)房）

1.1 節(jié)能概念

（1）被動(dòng)房通過綜合利用多種節(jié)能技術(shù)，構(gòu)建最佳的建筑圍護(hù)體系和室內(nèi)環(huán)境，極大限度地提高建筑的保溫隔熱性能和氣密性，使能耗降低到最小化，從而使建筑物對(duì)供暖和制冷的需求降到最低。

（2）相對(duì)于使用電、油、氣、煤等資源的主動(dòng)式供暖和制冷技術(shù)的建筑，被動(dòng)房主要依靠不消耗能源的被動(dòng)式供暖和制冷技術(shù)便可使室內(nèi)的四季溫度平穩(wěn)地保持在18～26℃，始終保持高保溫性、高氣密性、高隔音性和高舒適度。

（3）被動(dòng)房內(nèi)設(shè)置的熱回收、供熱、制冷等多種功能的高效熱回收通風(fēng)設(shè)施，具有自動(dòng)開啟、停機(jī)和自動(dòng)補(bǔ)充熱量或降溫的功能，顯著降低能耗需求。

1.2 設(shè)計(jì)思路

（1）設(shè)計(jì)和建造被動(dòng)房的關(guān)鍵在于最大限度地減少建筑的熱量損失，從耗能的廣義上可以理解為達(dá)到“近零能耗”。

（2）結(jié)合不同氣候條件、不同建筑類型、不同特殊要求、不同制約條件及項(xiàng)目的實(shí)際情況，科學(xué)、靈活運(yùn)用被動(dòng)房的設(shè)計(jì)原理，體現(xiàn)“被動(dòng)優(yōu)先”、“主動(dòng)優(yōu)化”的設(shè)計(jì)理念。

（3）針對(duì)被動(dòng)房圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫、氣密性和新風(fēng)三個(gè)系統(tǒng)，采用一體化設(shè)計(jì)的方法。

1.3 關(guān)鍵技術(shù)

被動(dòng)房設(shè)計(jì)需要適應(yīng)所在地域的氣候特征和自然條件，采用高品質(zhì)保溫隔熱性能及氣密性能的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，采用高效的新風(fēng)和熱回收技術(shù)，最大程度地降低建筑供暖制冷需求，并充分利用可再生能源，以極少的能源消耗提供高舒適度的室內(nèi)環(huán)境。

（1）加強(qiáng)建筑圍護(hù)體系的保溫性能

采用超厚外保溫材料的外墻，室內(nèi)墻體采用高蓄熱重質(zhì)材料，用以抵御冬季室外低溫與夏季太陽輻射及室外高溫對(duì)室內(nèi)環(huán)境的影響，極大限度地提高保溫隔熱性能和氣密性，使熱傳導(dǎo)損失最小化。高效的外保溫系統(tǒng)是隔熱設(shè)計(jì)的核心。

（2）提高建筑的氣密性能

提高采用密封結(jié)構(gòu)建筑的氣密性能，可以減少由滲風(fēng)帶入的冷、熱量，減少室內(nèi)外熱量交換，降低建筑總能耗。被動(dòng)房的高氣密性，既可減少空氣滲透所導(dǎo)致的冷熱負(fù)荷損失，也可有效發(fā)揮其通風(fēng)功能。外窗洞口、空調(diào)支架與欄板、穿墻預(yù)埋件、屋頂連接處、建筑物陰陽角、包角等部位應(yīng)采用相應(yīng)的密封材料和配件隔絕傳熱，確保高氣密性能。

（3）無熱橋設(shè)計(jì)和構(gòu)造

“熱橋效應(yīng)”是熱傳導(dǎo)物理效應(yīng)，是建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的一些部位在室內(nèi)外溫差作用下形成熱流相對(duì)密集、內(nèi)表面溫差較低的區(qū)域（部位相連處、相匯處、邊緣處、角部處）由于熱量溢出而損失陡增，成為熱損失較多的部位——“熱橋”。要使熱橋效應(yīng)最小化，必須加強(qiáng)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)與施工，具體措施為：必須使建筑物外圍護(hù)包裹在保溫層內(nèi)；避免構(gòu)件穿透保溫隔熱平面和外突；陽臺(tái)宜采用預(yù)安裝等。

（4）高效新風(fēng)熱回收系統(tǒng)

高效新風(fēng)熱回收系統(tǒng)可引進(jìn)新風(fēng)和進(jìn)行熱回收。采用高效熱回收裝置的新風(fēng)系統(tǒng)，充分利用可再生能源和室內(nèi)生活熱量，實(shí)現(xiàn)高舒適度的居住環(huán)境。

（5）低熱負(fù)荷供暖方式

通過多種綠色技術(shù)手段（建筑的保溫隔熱性能、氣密性、機(jī)械送新風(fēng)并進(jìn)行熱回收及再生能源等）最大化實(shí)現(xiàn)室內(nèi)舒適的環(huán)境，極大降低對(duì)一次能源的消耗，最大限度降低對(duì)主動(dòng)供暖系統(tǒng)的依賴。

（6）充分利用地?zé)崮?、太陽能等可再生能?/p>

被動(dòng)房利用可再生能源主要有地源系統(tǒng)熱泵供暖制冷系統(tǒng)（利用地層表明淺層地?zé)豳Y源作為冷熱源進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的供暖空調(diào)系統(tǒng)），以及光伏發(fā)電系統(tǒng)和太陽能熱水系統(tǒng)（系利用太陽能轉(zhuǎn)化為電能和熱能），如圖2、3所示。

圖2 太陽能利用及室內(nèi)空氣流通示意圖

圖3 地下熱能利用示意圖

1.4 結(jié)構(gòu)類型與適用范圍

被動(dòng)房集多種綠色建筑節(jié)能技術(shù)為一體，可適用于住宅、辦公、學(xué)校、幼兒園、養(yǎng)老院、研究實(shí)驗(yàn)等各類建筑，以及對(duì)已建普通建筑的改造，還可應(yīng)用在工業(yè)性質(zhì)用房的建造和改造上。

被動(dòng)房的結(jié)構(gòu)類型可采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)，以及不同結(jié)構(gòu)類型的組合。采用不同結(jié)構(gòu)類型的組合，可以發(fā)揮結(jié)構(gòu)體系的性能和優(yōu)勢，有利于發(fā)揮被動(dòng)房超低能耗綠色建筑特性。

例如：

（1）世博會(huì)“漢堡之家”在發(fā)揮結(jié)構(gòu)功能上采取了獨(dú)特的設(shè)計(jì)手段。為保證上一層結(jié)構(gòu)的懸挑長度以實(shí)現(xiàn)對(duì)底層“遮陽”的功效，采用了“X”形桿件構(gòu)成的“層梁”結(jié)構(gòu)體系，以分擔(dān)橫向的彎矩和剪力。

（2）山東建筑大學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)綜合樓被動(dòng)房項(xiàng)目為國內(nèi)首個(gè)采用鋼框架裝配式被動(dòng)式超低能耗公共建筑，是在被動(dòng)房的基礎(chǔ)上融入“鋼結(jié)構(gòu)”與“裝配式”相結(jié)合的設(shè)計(jì)理念，實(shí)現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)、被動(dòng)房與裝配式技術(shù)的創(chuàng)新組合。

（3）采用被動(dòng)式超低能耗建筑的上海西虹橋項(xiàng)目售樓處，結(jié)構(gòu)體系為裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土框架。預(yù)制構(gòu)件的預(yù)應(yīng)力筋采用曲線形狀配置，有效改善和提升了構(gòu)件的性能與品質(zhì)；項(xiàng)目首次采用3D打印技術(shù)與裝配式結(jié)構(gòu)相結(jié)合，并在項(xiàng)目實(shí)施過程中應(yīng)用BIM技術(shù)使裝配式建筑的技術(shù)更臻于合理。

2 國內(nèi)被動(dòng)式超低能耗建筑（被動(dòng)房）應(yīng)用概況

2.1 國內(nèi)第一棟被動(dòng)房

上海世博會(huì)漢堡之家是2010年上海世博會(huì)德國漢堡市城市最佳實(shí)踐區(qū)的案例館，是在國內(nèi)建造和獲得認(rèn)證的第一棟被動(dòng)房。漢堡之家所需80%左右的電能是通過安裝在屋面約450 m2的光伏發(fā)電裝置獲取。整棟建筑所需的制冷和供熱能量則由地?zé)岜醚b置提供。采取的其他措施還有：

（1）外墻磚的密度較一般墻磚要大得多，質(zhì)感強(qiáng)烈，具有極強(qiáng)的保溫、隔熱和隔音效果。

（2）依據(jù)本地區(qū)冬冷夏熱的特點(diǎn)，被動(dòng)房的四面采用不同類型的特制外窗。所有外窗玻璃均采用3層層間內(nèi)充填氪氣的絕熱玻璃，能夠隔絕熱量傳遞；外窗木質(zhì)窗框中充填保溫和氣密性好的特制隔熱材料。

（3）對(duì)外雙層門之間設(shè)有小前室。這種氣密性的設(shè)計(jì)幾乎可以隔絕小前室內(nèi)外之間的熱交換，使室內(nèi)保持恒溫。

（4）具有熱回收、制冷和除濕功能的通風(fēng)裝置可使室內(nèi)80%以上廢氣轉(zhuǎn)換為熱能，并為室內(nèi)提供經(jīng)加熱或冷卻處理的除濕新風(fēng)。

（5）結(jié)構(gòu)外形封閉，體型緊湊，上層懸挑結(jié)構(gòu)對(duì)底層起到遮陽作用。

漢堡之家每年每平方米的能量消耗不超過50 kW·h，僅為普通辦公樓的1/4；冬季無需暖氣、夏季無需空調(diào)，主要利用太陽能、地?zé)?、人體熱等就能一年四季保持室內(nèi)25℃左右的溫度。

2.2 不同氣候分區(qū)的被動(dòng)房

我國地域遼闊，橫跨多個(gè)氣候帶。按建筑氣候分區(qū)分為Ⅰ～Ⅶ大區(qū)；按城市建筑熱工設(shè)計(jì)分區(qū)分為嚴(yán)寒、寒冷、夏熱冬冷、夏熱冬暖、溫和五大區(qū)。各地域氣候分區(qū)的差異較大，采取統(tǒng)一的能耗要求既不科學(xué)也不合理。

（1）對(duì)不同地域環(huán)境和氣候分區(qū)的被動(dòng)房應(yīng)采取不同的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)措施。

（2）無論是在寒冷地區(qū)還是在溫暖地區(qū)，進(jìn)行被動(dòng)房設(shè)計(jì)時(shí)，所秉承的概念和原理是基本一致的，被動(dòng)房需要與所在地區(qū)的氣候條件相適應(yīng)。

（3）被動(dòng)房設(shè)計(jì)必須能夠適應(yīng)不同的地域氣候和環(huán)境，需要重點(diǎn)考慮的是依據(jù)不同氣候分區(qū)的差異、擬建項(xiàng)目的功能需求和項(xiàng)目實(shí)際情況有針對(duì)性地調(diào)整技術(shù)措施和有效手段。

（4）本文列舉各氣候分區(qū)的被動(dòng)房案例：

嚴(yán)寒地區(qū)A區(qū)：哈爾濱“辰能 溪樹庭”B4樓（住宅）；嚴(yán)寒地區(qū)B區(qū)：烏魯木齊“幸福堡”（綜合）；寒冷地區(qū)：山東城市建設(shè)職業(yè)學(xué)院實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)中心（公建）；寒冷地區(qū)：秦皇島“在水一方”C區(qū)（住宅）；夏熱冬冷地區(qū)：中建科成都產(chǎn)業(yè)化研發(fā)中心（公建）；夏熱冬暖地區(qū)：珠海興業(yè)新能源產(chǎn)業(yè)園研發(fā)樓（公建）。

2.3 被動(dòng)式超低能耗建筑在國內(nèi)發(fā)展概況

被動(dòng)房在國內(nèi)部分地區(qū)得到快速的發(fā)展。河北、山東、北京、江蘇、黑龍江、廣東、湖南、四川等地，先后建成了一批具有地方特色的被動(dòng)房，并出臺(tái)了被動(dòng)房綠色建筑的鼓勵(lì)政策，如北京、山東為推動(dòng)超低能耗建筑發(fā)展出臺(tái)了1 000元/m2的補(bǔ)助標(biāo)準(zhǔn)。還有不少地方已啟動(dòng)被動(dòng)式超低能耗綠色建筑項(xiàng)目的試點(diǎn)，如青島市加強(qiáng)被動(dòng)式超低能耗建筑的發(fā)展作為創(chuàng)新示范的重點(diǎn)，中國首座被動(dòng)房既有建筑改造工程率先落地青島；江蘇南通三建建成的被動(dòng)式低能耗綠色建筑產(chǎn)業(yè)園是全國第一家被動(dòng)式建筑產(chǎn)業(yè)園；河南成立被動(dòng)式超低能耗建筑專業(yè)委員會(huì)等。

河北省在推動(dòng)被動(dòng)房建筑發(fā)展中走在前列，建成“在水一方”和“團(tuán)林實(shí)驗(yàn)中學(xué)”等一批有影響的項(xiàng)目，并發(fā)布了國內(nèi)第一部有關(guān)被動(dòng)房的標(biāo)準(zhǔn)——《被動(dòng)式低能耗居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》DB13(J)/T177-2015。

被動(dòng)式超低能耗建筑在國內(nèi)的發(fā)展得到國家的大力支持。2017年初，國務(wù)院印發(fā)的《“十三五”節(jié)能減排綜合工作方案》明確要求：積極發(fā)展被動(dòng)式超低能耗綠色建筑，開展超低能耗及近零能耗建筑試點(diǎn)，到2020年城鎮(zhèn)綠色建筑面積占新建建筑面積比重提高到50%，將建成5 000個(gè)被動(dòng)式超低能耗建筑，建筑面積超過1億m2，產(chǎn)業(yè)規(guī)模達(dá)到千億級(jí)。推廣被動(dòng)式超低能耗建筑被看成是實(shí)施國家綠色建筑行動(dòng)方案的重大舉措，將緩解我國城市化進(jìn)程中的能源和溫室氣體減排壓力。2017年4月，住建部發(fā)布《建筑業(yè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃》，要求積極開展超低能耗建筑示范。

從發(fā)展來看，近零能耗建筑在歐美國家不僅成為建筑節(jié)能發(fā)展的主流趨勢，在中國的應(yīng)用也已提上日程。國內(nèi)已經(jīng)有越來越多的工程實(shí)踐證明，被動(dòng)式建筑對(duì)緩解能源和環(huán)境的壓力作用顯著，被動(dòng)房節(jié)能技術(shù)是最合理而且效果最明顯，建筑節(jié)能將邁入超低能耗時(shí)代。

2.4 發(fā)展被動(dòng)房存在的主要制約因素

被動(dòng)式建筑技術(shù)在國內(nèi)的發(fā)展還處于起步階段，大多數(shù)被動(dòng)式建筑項(xiàng)目帶有示范性質(zhì)，并得到國外被動(dòng)式建筑專家的指導(dǎo)或技術(shù)支持。在推廣被動(dòng)房應(yīng)用技術(shù)過程中還存在不少滯后的因素，甚至受到制約。

主要制約因素有：

（1）國內(nèi)尚未擁有自主的被動(dòng)房設(shè)計(jì)技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)體系，在引用外國被動(dòng)房設(shè)計(jì)技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，在認(rèn)識(shí)上和實(shí)踐中均存在一定的誤差。

（2）在被動(dòng)房設(shè)計(jì)理念上，中西方國家因文化和生活上的較大差異而有所不同，中國還缺少應(yīng)用于各種類型的被動(dòng)房的相關(guān)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

（3）被動(dòng)房的節(jié)能技術(shù)、理論和能耗水平相對(duì)滯后，被動(dòng)房的技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)還存在空白；未嚴(yán)格以室內(nèi)環(huán)境和能耗作為采用技術(shù)與產(chǎn)品時(shí)的雙控指標(biāo)。

（4）被動(dòng)式建筑的外窗、保溫材料及配件、防水材料性能存在質(zhì)次現(xiàn)象，施工質(zhì)量及被動(dòng)房的運(yùn)營管理水平有待提高。

（5）缺乏完善的與被動(dòng)房發(fā)展相匹配的激勵(lì)機(jī)制。

2.5 被動(dòng)房的經(jīng)濟(jì)性

被動(dòng)房的建造費(fèi)用較傳統(tǒng)建筑要高出5%～15%，初始的投入較大的主要原因是：

（1）需要在建造初始過程中需要進(jìn)行周密完善的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)以保證被動(dòng)房的隔熱和蓄能性能。

（2）被動(dòng)房需要采用高性能的建筑構(gòu)部件，其耗費(fèi)主要集中在對(duì)隔熱材料、熱能回收空氣技術(shù)、高效能特質(zhì)玻璃及各細(xì)節(jié)處密封性等方面。

（3）被動(dòng)房的建筑成本根據(jù)用材的不同，幅度變化較大（1 000～8 000 元 /m2）。

被動(dòng)式超低能耗建筑的經(jīng)濟(jì)性體現(xiàn)在具有長期運(yùn)行低成本的優(yōu)勢上。在建筑全壽命周期中，由于被動(dòng)式超低能耗建筑極低的運(yùn)營及維護(hù)費(fèi)用，使后期運(yùn)營維護(hù)費(fèi)用有較大的降低，具有長期成本優(yōu)勢。在看待被動(dòng)式建筑的經(jīng)濟(jì)性時(shí)，還應(yīng)看到被動(dòng)式建筑在節(jié)能減排中的實(shí)際效益。

以“在水一方”為例，被動(dòng)房按100 m2戶型計(jì)算，較按普通65%節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)住宅在工程上每平方米需多投入600元左右。據(jù)測算，與65%節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)相比較，“在水一方”C區(qū)被動(dòng)式低能耗建筑節(jié)能率達(dá)92%。被動(dòng)式低能耗建筑面積為80 344 m2，每年可以節(jié)約標(biāo)煤998 t，減少CO2排放2 595 t，節(jié)約采暖費(fèi)198萬元。

以珠海興業(yè)太陽城研發(fā)樓項(xiàng)目為例，相比傳統(tǒng)同體量建筑，其成本僅高出10%，由于運(yùn)營成本低，算上每年節(jié)省的電費(fèi)，在幾年內(nèi)就可收回多付出的成本。

據(jù)2016年世界第20屆被動(dòng)房大會(huì)提供的案例表明，長期低成本運(yùn)行的被動(dòng)房如與裝配式建筑相結(jié)合，一次性投資可以有效的降低，顯示較好的總體經(jīng)濟(jì)效益。例如，奧地利裝配式被動(dòng)房與普通房的初次投資相比較，大約降低10%。

2.6 被動(dòng)房應(yīng)用于橡膠工程項(xiàng)目的可行性

在橡膠工程項(xiàng)目中，建筑節(jié)能受到極大的重視與關(guān)注。由于橡膠工業(yè)生產(chǎn)的復(fù)雜性和特殊性，以及涉及工業(yè)廠房被動(dòng)式建筑的案例極少，缺少工業(yè)廠房被動(dòng)房的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，故而橡膠生產(chǎn)性廠房采取被動(dòng)房的設(shè)計(jì)與建造在應(yīng)用上還存在較大的難度和障礙。但作為啟動(dòng)被動(dòng)房應(yīng)用的第一步，不妨對(duì)輔助性生產(chǎn)建筑，如研發(fā)樓、實(shí)驗(yàn)樓、辦公樓或綜合功能樓等可參照國內(nèi)公共建筑示范性項(xiàng)目的成功經(jīng)驗(yàn)，探索與開啟橡膠工程項(xiàng)目應(yīng)用被動(dòng)房的實(shí)踐之路。

3 被動(dòng)房案例

3.1 哈爾濱辰能·溪樹庭院B4號(hào)樓項(xiàng)目

哈爾濱辰能·溪樹庭院B4號(hào)樓項(xiàng)目地處中國北方嚴(yán)寒地區(qū)A區(qū)，是2011年住建部被動(dòng)式低能耗建筑項(xiàng)目之一，也是我國在嚴(yán)寒地區(qū)建造的第一座被動(dòng)房住宅。2012年辰能·溪樹庭院項(xiàng)目取得了住建部頒發(fā)的三星級(jí)綠色建筑設(shè)計(jì)標(biāo)識(shí)證書，2013年榮獲了住建部授予的全國綠色建筑創(chuàng)新獎(jiǎng)。辰能·溪樹庭院B4號(hào)樓11層，建筑面積8 580m2，體形系數(shù)0.27。辰能·溪樹庭院項(xiàng)目采用的具有領(lǐng)先水平的五大國際高舒適度配套技術(shù)：①天棚柔和式微輻射制冷采暖系統(tǒng)；②全置換式新風(fēng)系統(tǒng)；③生態(tài)地源熱泵系統(tǒng)；④無噪音同層排水系統(tǒng)；⑤外墻外保溫優(yōu)化系統(tǒng)。

采用的其他措施還有：

（1）窗外設(shè)置遮陽卷簾，內(nèi)部填充聚氨酯阻熱材料，有效阻擋太陽直輻射和漫輻射。

（2）外窗采用單框雙層中空Low-E玻璃（內(nèi)充氬氣）平開鋁包木窗，U值為0.8 W/ m2。

（3）屋面、外墻、地下室頂層板采用300 mm厚石墨聚苯板/EPS。

（4）將生物質(zhì)鍋爐作為補(bǔ)充熱源，可以高效利用轉(zhuǎn)化秸稈、林木廢棄物等可再生能源，為提供冬季新風(fēng)預(yù)熱和室內(nèi)采暖的補(bǔ)充熱源。

辰能·溪樹庭院項(xiàng)目被動(dòng)式低能耗建筑能耗指標(biāo)僅為黑龍江省65%節(jié)能指標(biāo)的1/5。全年采暖能耗遠(yuǎn)低于規(guī)范限值，節(jié)能率在72%以上。采暖能耗為≤15 kW.h/(m2·a)，冬季室外溫度低于-35℃時(shí)，室內(nèi)保持在18℃以上。室內(nèi)溫常年保持在20～26℃

3.2 烏魯木齊"幸福堡"項(xiàng)目

地屬嚴(yán)寒地區(qū)B區(qū)的“幸福堡”是一棟地下兩層、地上六層的單體樓，是西北首個(gè)獲德國被動(dòng)房研究所認(rèn)證的被動(dòng)房項(xiàng)目?！靶腋１ぁ表?xiàng)目的地下一層為商店，地上一層為飯店，其余樓層為辦公區(qū)和住宅，建筑面積7 791m2?！靶腋１ぁ表?xiàng)目采取的主要節(jié)能措施為：

（1）通過保溫和密封技術(shù)，營造一個(gè)與外部相對(duì)隔絕的空間，將陽光、地?zé)岷图矣秒娖?，以及人體自身產(chǎn)生的熱量通過能量交換設(shè)備回收和再利用。

（2）外部墻面及樓層地面、內(nèi)墻面、屋頂和地下室底板均黏貼鋪放泡沫保溫板材。外墻保溫層傳熱系數(shù)約為常規(guī)節(jié)能建筑的1/3，窗戶傳熱系數(shù)比常規(guī)節(jié)能建筑低50%以上，過濾排除空氣時(shí)可保留75%以上的熱量。

（3）通過太陽能應(yīng)用、新風(fēng)余熱回收、遮陽、立體綠化等措施，大幅降低建筑能耗，節(jié)能率達(dá)到90%以上。

（4）被動(dòng)式房中，污水、空氣中的80%以上的熱量通過熱回收系統(tǒng)進(jìn)行回收，防止熱損失，保持室內(nèi)空氣的清新。

“幸福堡”被動(dòng)房建成使用后，燃?xì)庀牧繛?2 m3/m2、煤消耗量為1.84 kg/m2，節(jié)能指標(biāo)遠(yuǎn)優(yōu)于普通節(jié)能建筑燃?xì)庀牧?6～17 m3/m2和煤消耗量12.25 kg/m2，更遠(yuǎn)優(yōu)于不節(jié)能建筑的35 kg/m2。烏魯木齊市普通建筑整個(gè)冬季供暖能耗為15 m3/m2燃?xì)?，“幸福堡”的供暖能耗僅為1.5 m3/m2燃?xì)?，后者僅為前者的1/10。“幸福堡”被動(dòng)房在嚴(yán)寒地區(qū)B區(qū)的冬季，室內(nèi)始終保持恒溫：當(dāng)室外溫度低至-8℃時(shí)，在沒有供暖的情況下，室內(nèi)溫度依然可保持在21℃。

3.3 山東城市建設(shè)職業(yè)學(xué)院實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)中心項(xiàng)目

建于寒冷地區(qū)的山東城市建設(shè)職業(yè)學(xué)院實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)中心項(xiàng)目南樓（凹字型建筑）作為中德合作被動(dòng)式超低能耗建筑示范工程，是省內(nèi)單體建筑面積最大、功能最復(fù)雜的被動(dòng)式公共建筑。南樓地上六層，局部地下一層，建筑總高度23.90 m。首層占地面積3 816.99 m2，建筑面積21 428.67 m2。其中，地上建筑面積20 963.38 m2，地下建筑面積465.29 m2。建筑物體形系數(shù)0.18。采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。項(xiàng)目用于學(xué)院的實(shí)驗(yàn)教室、實(shí)訓(xùn)教學(xué)、辦公室和會(huì)議廳。

項(xiàng)目采取的主要措施有：

（1）外墻、地面接觸室外空氣的架空層、外挑樓板，隔墻及樓板等部位采用250 mm厚EPS膨脹聚苯板保溫；屋面采用300 mm厚XPS擠塑聚苯板隔熱保溫板保溫。

（2）外窗采用三層玻璃保溫系統(tǒng)。

（3）窗墻比依據(jù)朝向分別采用東向0.33、南向0.29、西向0.23、北向0.29；西向外窗全部設(shè)置活動(dòng)遮陽，南向外窗設(shè)置固定鋁制遮陽反光板，增加室內(nèi)自然光光源，有效遮擋太陽直射、降低夏季制冷負(fù)荷。

（4）高效新風(fēng)熱回收系統(tǒng)向室內(nèi)供送新風(fēng)。

（5）屋面設(shè)計(jì)有導(dǎo)光管，為頂層走廊照明，利用自然光降低照明能耗。

室內(nèi)溫度常年保持在18～24℃。

3.4 秦皇島“在水一方”C區(qū)被動(dòng)式低能耗房項(xiàng)目

項(xiàng)目地處寒冷地區(qū)，被評(píng)為住建部綠色建筑和低能耗建筑十佳設(shè)計(jì)項(xiàng)目。2012年2月啟動(dòng)，是國內(nèi)最早建造的被動(dòng)式超低能耗綠色住宅建筑。本項(xiàng)目參考德國低能耗住宅建筑技術(shù)，結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際與地域特點(diǎn)，采用了多項(xiàng)被動(dòng)式建筑的關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)建筑的高保溫性、高氣密性、高舒適度、高保溫隔熱性和隔音效果，節(jié)能率達(dá)到92%，常年室內(nèi)溫度保持在20～26℃。

項(xiàng)目采用關(guān)鍵技術(shù)有：①無熱橋高效外保溫系統(tǒng)和保溫防火技術(shù)；②采用雙LOW-e高性能保溫隔熱外窗；③高效熱回收新風(fēng)系統(tǒng)；④房屋的良好氣密性；⑤防潮防水技術(shù)；⑥充分利用太陽能等可再生能源；⑦保障房屋耐久性的材料與技術(shù)；⑧高厚度外墻外保溫防火技術(shù)；⑨智能化控制。

3.5 中建科成都產(chǎn)業(yè)化研發(fā)中心項(xiàng)目

中建科成都產(chǎn)業(yè)化研發(fā)中心項(xiàng)目建于成都市天府新區(qū)新興工業(yè)園區(qū)內(nèi)，是國內(nèi)首個(gè)被動(dòng)式綠色建筑三星裝配式智能化建筑。研發(fā)中心為4層建筑，包括南樓、北樓和中間連廊三部分。建筑主體全部采用裝配式框架結(jié)構(gòu)。建筑整體預(yù)制率67.85%。研發(fā)中心樓集辦公研發(fā)、公寓餐飲、技術(shù)展示等功能為一體。中德雙方初步確定夏熱冬冷地區(qū)項(xiàng)目的預(yù)期能耗指標(biāo)為：供冷供暖與除濕需求≤40 kW·h/(m2·a)以內(nèi)；供暖需求≤ 5 kW·h/(m2·a)，一次能源消耗≤ 120 kW·h/(m2·a)。

項(xiàng)目為冬冷夏熱地區(qū)被動(dòng)式超低能耗裝配式建筑示范項(xiàng)目，由德國能源署提供提技術(shù)咨詢和全程質(zhì)量管控。技術(shù)亮點(diǎn)有：

（1）將被動(dòng)式建筑與裝配式建筑等多項(xiàng)技術(shù)結(jié)合在一起，探索我國裝配式建筑達(dá)到被動(dòng)式房屋要求的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造、選材和施工工藝。

（2）外墻采用陶粒發(fā)泡混凝土復(fù)合板，混凝土層置于室外側(cè)，室內(nèi)一側(cè)補(bǔ)充超薄高效的保溫隔熱材料，并采用防水隔汽層，從而達(dá)到被動(dòng)式房屋圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能和氣密性要求。

（3）公寓采用裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)、預(yù)制化復(fù)合夾心保溫外墻板，核心是實(shí)現(xiàn)外墻板水平縫、垂直縫等接縫部位的氣密性構(gòu)造及門窗洞口構(gòu)配件安裝的構(gòu)造設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)無熱橋保溫隔熱。

（4）其他節(jié)能技術(shù)包括：采用高性能保溫隔熱外窗；辦公和公寓樓南向采用活動(dòng)外遮陽；新風(fēng)經(jīng)地道風(fēng)預(yù)熱預(yù)冷后，進(jìn)一步進(jìn)行高效熱回收處理；輔助冷熱源擬采用地埋管熱泵系統(tǒng)，提供示范樓內(nèi)的生活熱水；公寓樓一層廚房余熱進(jìn)行回收再利用。

3.6 珠海興業(yè)太陽城研發(fā)樓項(xiàng)目

位于冬暖夏熱地區(qū)的珠海興業(yè)太陽城研發(fā)樓項(xiàng)目建筑面積約2.354 6萬m2，層數(shù)17層，建筑高度70.35 m，是一座具有辦公、會(huì)議、實(shí)驗(yàn)、展示等多種功能的綜合性辦公樓。項(xiàng)目獲美國LEED鉑金級(jí)雙重認(rèn)證。2016年4月，項(xiàng)目收到《三星級(jí)綠色建筑設(shè)計(jì)標(biāo)志證書》，成為“冬暖夏熱”地區(qū)最具代表的被動(dòng)式超低能耗綠色建筑。

該建筑充分考慮被動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用環(huán)境，結(jié)合主動(dòng)技術(shù)提高建筑的適用性，采用40多項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)和10多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，其中有：

（1）包括光伏幕墻在內(nèi)的光伏系統(tǒng)每年能提供15萬kW·h的電力，2萬多m2的辦公建筑可以實(shí)現(xiàn)11%的光伏能源自給。

（2）使用可見光透光率25%的低輻射玻璃，遮陽不影響自然采光。在夏季高溫時(shí)，80%的熱量被隔絕在室外，室內(nèi)保持舒適溫度。

（3）可旋轉(zhuǎn)式通風(fēng)的光伏遮陽構(gòu)件兼有通風(fēng)、遮陽、光伏發(fā)電等功能，夏季將光伏背板產(chǎn)生的熱空氣排出，冬季將光伏板加熱的空氣作為新風(fēng)引入。

（4）光伏幕墻如微型發(fā)電裝置設(shè)置在陽光集中處，無陽光照射處進(jìn)行綠化。

（5）玻璃墻全部采用細(xì)條豎狀玻璃，功能如百葉窗有利室內(nèi)通風(fēng)。

（6）屋內(nèi)設(shè)有通風(fēng)裝置，大堂配置水幕簾、吊扇等，有利于室內(nèi)降溫。

室內(nèi)溫度常年保持在20～26℃。

New green energy-saving building--passive ultra-low energy consumption building (passive house)

Xu Kaiqi
(China Chemical Guilin Engineering Co. LTD., Guilin 541004, Guangxi, China)

This paper introduces the characteristics of the new green energy-saving passive ultra-low energy consumption building (passive house) and the main factors that affect its energy consumption, and discusses the key technologies and measures for improving passive house application and the signi fi cance of promoting passive house buildings. This paper lists the demonstration cases of passive house building in different climatic zones in China. Practice proves that passive ultra-low energy consumption building (passive housing) is the future direction and inevitable trend of energy-saving building.

passive house; ultra-low energy consumption; green; energy-saving; high comfort

TU201.5

1009-797X(2018)01-0057-07

B

10.13520/j.cnki.rpte.2018.01.012

徐開琦，技術(shù)顧問，國家注冊一級(jí)結(jié)構(gòu)師，教授級(jí)高工。

2017-10-30