文/張鋒 李剛

被動式節(jié)能車間是利用被動式建筑技術(shù)建造的新型環(huán)保節(jié)能車間，它通過地面、墻體、門窗的保溫隔熱，新風系統(tǒng)以及太陽能、地熱能等可再生資源在降低養(yǎng)殖車間能耗的同時，可確保全季節(jié)養(yǎng)殖和養(yǎng)殖用水零排放，為當前水產(chǎn)養(yǎng)殖綠色發(fā)展開拓出全新的方向。

一、被動式節(jié)能車間的概念

“被動式節(jié)能”建筑的概念是在德國上世紀80年代低能耗建筑的基礎(chǔ)上建立起來的，1988年瑞典隆德大學（Lund University）的阿達姆森教授（Bo Adamson）和德國的菲斯特博士（Wolfgang Feist）首先提出這一概念，他們認為“被動式節(jié)能”建筑是不用主動的采暖和空調(diào)系統(tǒng)就可以維持舒適室內(nèi)熱環(huán)境的建筑。而被動式節(jié)能車間就是按照被動式節(jié)能建筑技術(shù)建造的新型環(huán)保節(jié)能車間，它通過地面、墻體、門窗的保溫隔熱、新風系統(tǒng)以及太陽能、地熱能等可再生能源，能使車間內(nèi)四季保持恒溫、恒濕、恒氧、恒凈及恒靜環(huán)境。

二、研究被動式節(jié)能車間的意義

十九大以來，黨中央高度重視生態(tài)文明建設(shè)，并將新發(fā)展理念、生態(tài)文明和建設(shè)美麗中國寫入憲法，提出要推進綠色發(fā)展，加快水污染和農(nóng)業(yè)面源污染防治，著力解決突出環(huán)境問題。隨著“水十條”、中共中央國務(wù)院《關(guān)于全面加強生態(tài)環(huán)境保護堅決打好污染防治攻堅戰(zhàn)的意見》等一系列生態(tài)環(huán)境治理方案的出臺，傳統(tǒng)水產(chǎn)養(yǎng)殖方式受到強烈沖擊。一是在傳統(tǒng)調(diào)溫方式中占主導地位的燃煤鍋爐由于會產(chǎn)生大量的溫室氣體和粉塵、噪音等被禁止使用；二是利用地下水進行冬天升溫、夏天降溫的作法，由于嚴重浪費地下水資源且易引發(fā)地面下沉和倒灌也被禁止；三是傳統(tǒng)升溫方式往往先將水升溫后儲存?zhèn)溆?，在配水池待分配及分配過程中由于車間保溫性能差，使熱量大量損失，即使使用清潔能源升溫，也會由于浪費嚴重，一般養(yǎng)殖戶難以承受；四是直排直放的養(yǎng)殖模式，使養(yǎng)殖周邊水域環(huán)境受到破壞，倍受社會詬病。

隨著全球氣候問題日漸嚴峻，環(huán)保、低碳減排等要求隨之而來，建筑的節(jié)能減排屬性也越來越受到重視。2010年6月18日，歐盟出臺《建筑能效2010指令》（EPBC2010），規(guī)定歐盟成員國從2020年12月31日起，所有新建建筑為近零能耗建筑。我國也在不斷致力于低碳減排，推進建筑節(jié)能發(fā)展。2019年1月24日，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布國家標準《近零能耗建筑技術(shù)標準》，對我國不同氣候區(qū)近零能耗建筑，提出了不同能耗控制指標。由常規(guī)建筑→低能耗建筑→被動式建筑→零能耗建筑→產(chǎn)能房，將是建筑發(fā)展的路徑及方向。

養(yǎng)魚先養(yǎng)水，良好的水質(zhì)環(huán)境是實現(xiàn)水產(chǎn)養(yǎng)殖高產(chǎn)、高效的重要條件之一。而適宜的水溫不僅是魚類自身生長、繁殖及抵抗疾病等的必要條件，同時也是影響水質(zhì)的重要因素之一。因此，通過著力研究被動式節(jié)能車間為水產(chǎn)養(yǎng)殖提供水質(zhì)優(yōu)良、水溫適宜、節(jié)約能源、環(huán)境友好、成本低廉的養(yǎng)殖環(huán)境，對水產(chǎn)養(yǎng)殖綠色、持續(xù)、穩(wěn)定、高效發(fā)展具有極其重要的現(xiàn)實作用和戰(zhàn)略意義。

三、被動式節(jié)能車間的技術(shù)原理及優(yōu)勢

目前，被動式節(jié)能車間的設(shè)計和建造主要致力于解決冬季的采暖問題，其設(shè)計理念核心思想在于最大極限的減少建筑的熱量損失。其技術(shù)措施可以歸納為4個方面。

（一）加強車間圍護體系的保溫性能

被動式節(jié)能車間，通過增加保溫材料的厚度，采用新型高效且經(jīng)過認證的三層中空節(jié)能玻璃為車間維護結(jié)構(gòu)“穿上”厚的“保暖衣”。另外，當前傳統(tǒng)車間大多沒有進行精細設(shè)計，建筑節(jié)能多停留于模型計算，實際建筑中熱橋隨處可見。例如：車間的門窗，各類出入車間的管井，女兒墻和外立面采用幕墻系統(tǒng)時的龍骨等。被動式節(jié)能車間，要在建設(shè)時通過檢查所有部位是否具有相同的保溫性能，是否都被保溫材料全部包裹，杜絕產(chǎn)生熱橋，既杜絕了熱量散失，又防止了熱橋部分產(chǎn)生水汽，引起發(fā)霉降低車間使用壽命。

（二）提高建筑的氣密性能

確認完建筑被良好的保溫材料全覆蓋后，還需要檢查是否有“走風漏氣”的情況發(fā)生，否則依然不能保證良好的保溫隔熱性能。當前建筑中單就門、窗、幕墻等單獨組件進行氣密要求，而在被動式設(shè)計中要以整個建筑作為整體進行氣密性測試，以測試數(shù)據(jù)作為認定標準。無論新舊標準，被動房均對氣密性有明確要求n50＜0.6（n50代表室內(nèi)外壓差）。而根據(jù)從事被動房驗證工作人員的經(jīng)驗，國內(nèi)普遍房子的氣密性n50＞10，甚至于達到20，“走風漏氣”情況嚴重。

（三）高效的新風系統(tǒng)及其熱回收技術(shù)

當建筑的氣密性能大大提高以后，被動式節(jié)能車間主要通過機械通風的方式來保持室內(nèi)空氣的清潔與健康。但被動式節(jié)能車間的換氣不同于普通車間的開啟窗戶和門窗縫隙滲透，他完全通過機械通風的方式將建筑排風中的熱量回收，用以預(yù)熱室外新鮮空氣并送入室內(nèi)。所以傳統(tǒng)建筑冬季通風換氣損失的熱量在“被動式節(jié)能”建筑中很大程度被避免了。

（四）低熱負荷的采暖、制冷方式

通過上述3個方面的措施，被動式節(jié)能車間的冬季采暖需求已經(jīng)被降到很低的程度，只需要很少的熱量即可達到室內(nèi)的設(shè)計溫度。但為了擺脫建筑供熱采暖對傳統(tǒng)資源的依賴，被動式節(jié)能車間主要依靠太陽能和地熱能解決采暖能耗問題。被動式節(jié)能車間初建時，在混凝土地基內(nèi)加裝數(shù)量充足的PP循環(huán)裝置，同時在車間外墻及屋頂以曲流的形式安裝PP循環(huán)系統(tǒng)，這樣在太陽光充足時，可將太陽的熱能儲存在土層內(nèi)，在寒冷的冬季或沒有太陽的日子里，土層內(nèi)的熱儲能量就能通過PP管道熱循環(huán)系統(tǒng)在管道內(nèi)通過墻體滲透轉(zhuǎn)換成為室內(nèi)溫度，實現(xiàn)車間制熱。相反，利用地表的冷能源，通過PP循環(huán)系統(tǒng)將冬季的冷能儲存在土層內(nèi)，形成冷儲能，這樣在炎熱的夏季，土層內(nèi)的冷儲能量通過PP管道冷循環(huán)系統(tǒng)在管道內(nèi)通過墻體滲透轉(zhuǎn)換成為室內(nèi)溫度，實現(xiàn)車間制冷。

被動式節(jié)能車間節(jié)能原理示意圖

通過前面被動式建筑與傳統(tǒng)建筑的比較，我們大致可以形象地將被動式節(jié)能車間理解為“穿保暖隔熱衣服”（保溫隔熱）—“扣子扣好”（無熱橋）—“包裹嚴實”（氣密性好）—“帶上口罩”（高效熱回收新風系統(tǒng)）。

四、被動式節(jié)能車間對水產(chǎn)養(yǎng)殖綠色發(fā)展的助推作用

（一）被動式節(jié)能車間不同于傳統(tǒng)“溫室大棚”，在大幅降低能耗的同時可實現(xiàn)養(yǎng)殖效益翻番

被動式節(jié)能車間從能耗節(jié)約和建筑成本核算角度來講，兩層要比一層性能優(yōu)越且資金節(jié)省20%～30%。按照目前常規(guī)的被動式房屋建筑材料和工藝進行設(shè)計，雙層被動式節(jié)能車間的建設(shè)單價約為392.43元/m2，與目前建設(shè)的單層鋼架結(jié)構(gòu)、玻璃鋼棚頂工廠化車間造價相當，但其效能卻大大優(yōu)于我們傳統(tǒng)概念中的“溫室大棚”式傳統(tǒng)養(yǎng)殖車間。它通過獨有的地面、墻體、門窗等保溫隔熱技術(shù)、高效熱回收率的新風系統(tǒng)以及太陽能、土壤源熱泵等被動式建筑技術(shù)，可將養(yǎng)殖循環(huán)水控制在15℃～28℃適溫，滿足絕大部分養(yǎng)殖魚類生長需求以實現(xiàn)全年養(yǎng)殖的目的。對于我國北方地區(qū)而言，可將常規(guī)的一年一茬養(yǎng)魚模式變成一年至少兩茬，可將養(yǎng)蝦由每年一茬變成四茬。對于南方地區(qū)而言，以往像褐牙鲆、紅鰭東方鲀、云紋石斑魚等不能在南方地區(qū)度夏的養(yǎng)殖品種，可在被動式養(yǎng)殖車間中安全度夏，實現(xiàn)“北魚南養(yǎng)”。同時，通過“零排放循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)的構(gòu)建”，可真正實現(xiàn)“回水重生”綠色循環(huán)漁業(yè)的目標，使養(yǎng)殖魚蝦的生長和存活率比傳統(tǒng)生產(chǎn)模式提高20%，節(jié)能30%，養(yǎng)殖效益較常規(guī)養(yǎng)殖模式翻2番～3番。

（二）被動式節(jié)能車間以全新環(huán)保理念建設(shè)，為水產(chǎn)養(yǎng)殖綠色發(fā)展提供新的出路

被動式節(jié)能車間通過小麥秸稈等天然生物資源代替常規(guī)黏土磚進行結(jié)構(gòu)建設(shè)，不但能變廢為寶，而且防水、防潮、保溫性能好。通過一體化裝配技術(shù)建設(shè)，不但建成的車間猶如別墅般美觀，而且安裝便捷，經(jīng)濟實惠。通過充分利用光、熱、光伏和地熱等可再生資源，不但不消耗外界能源，而且能將過剩產(chǎn)能輸入電網(wǎng)?？偟膩碚f，被動式節(jié)能車間通過裝配式原理，可解決當前建造效率問題；通過可再生能源，可解決環(huán)境保護問題；通過循環(huán)經(jīng)濟模式，可解決生態(tài)平衡問題；通過智能化設(shè)備，可解決綜合效率問題。較常規(guī)工廠化養(yǎng)殖總成本降低40%，能源成本降低30%，關(guān)鍵是不用燒煤炭，不用采地熱水，不消耗不可再生能源，不產(chǎn)生二次污染，為水產(chǎn)養(yǎng)殖綠色發(fā)展提供了全新的出路。

（三）被動式節(jié)能車間在引領(lǐng)綠色循環(huán)養(yǎng)殖同時，可有效促進綠色循環(huán)經(jīng)濟與食品安全

“被動式節(jié)能車間+循環(huán)水養(yǎng)殖”模式，通過科技零排放循環(huán)水養(yǎng)殖，不僅具有節(jié)約水資源、餌料能量循環(huán)利用、節(jié)能環(huán)保不換水等優(yōu)勢，而且杜絕了外來病原體的感染途徑可提高養(yǎng)殖存活率，避免了激素、抗生素及其他漁藥的大量使用，可大大提高養(yǎng)殖水產(chǎn)品的品質(zhì)和口感，對提高人民健康指數(shù)和推動綠色循環(huán)經(jīng)濟具有重要的作用。

五、適時穩(wěn)步推進被動式節(jié)能車間發(fā)展運用

（一）將被動式節(jié)能車間引入美麗鄉(xiāng)村建設(shè)，助推鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略

當前，我國經(jīng)濟已由高速增長階段轉(zhuǎn)向高質(zhì)量發(fā)展階段，黨的十九大提出的實施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略建設(shè)美麗中國等戰(zhàn)略部署對農(nóng)村高質(zhì)量發(fā)展提出了“要依據(jù)所處的經(jīng)濟地理、歷史文化以及生產(chǎn)力布局環(huán)境，弘揚自身特點，重點發(fā)揮產(chǎn)業(yè)上的集聚特色、文化上的地域特色和生態(tài)上的旅游特色，注重科技、生態(tài)、環(huán)保等高端產(chǎn)業(yè)配置”等更高要求。當前，我國漁業(yè)也在鄉(xiāng)村振興等國家戰(zhàn)略指引下，正以轉(zhuǎn)方式調(diào)結(jié)構(gòu)為抓手，由粗放經(jīng)營、單一增產(chǎn)向提質(zhì)增效、綠色生態(tài)轉(zhuǎn)變；由高污染、高能耗向清潔生產(chǎn)、節(jié)能環(huán)保養(yǎng)殖轉(zhuǎn)變。若將當前漁業(yè)新發(fā)展理念和被動房技術(shù)完美結(jié)合，應(yīng)用于鄉(xiāng)村振興建設(shè)中，形成“生態(tài)循環(huán)漁業(yè)+被動房技術(shù)”產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展模式，將在為鄉(xiāng)村振興提供強大產(chǎn)業(yè)支撐的同時，有助于提高農(nóng)村人居條件，推進休閑漁業(yè)、鄉(xiāng)村旅游等產(chǎn)業(yè)的融合發(fā)展。

（二）發(fā)展“被動式節(jié)能車間+智慧漁業(yè)”模式，引領(lǐng)現(xiàn)代漁業(yè)新風向

智慧漁業(yè)是以人工智能為核心技術(shù)，集數(shù)字化、電子化、工業(yè)化、機械化、大數(shù)據(jù)信息等技術(shù)為一體的創(chuàng)新技術(shù)平臺。它以漁業(yè)養(yǎng)殖為應(yīng)用場景，將傳統(tǒng)漁業(yè)與智能科技深度融合，將養(yǎng)殖技術(shù)、裝備技術(shù)和信息技術(shù)有機組合，實現(xiàn)水產(chǎn)養(yǎng)殖生產(chǎn)自動化、管理信息化、決策智能化，是一種可真正實現(xiàn)現(xiàn)代漁業(yè)可持續(xù)發(fā)展的養(yǎng)殖運行模式。農(nóng)業(yè)農(nóng)村部副部長于康震明確指出：“把打造現(xiàn)代水產(chǎn)養(yǎng)殖新模式作為引領(lǐng)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)綠色發(fā)展的重要推手?！币匀斯ぶ悄転楹诵牡闹腔蹪O業(yè)水產(chǎn)養(yǎng)殖將是現(xiàn)代水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)技術(shù)創(chuàng)新和模式引領(lǐng)的首選。但智慧漁業(yè)的發(fā)展必須突破小打小鬧，看攤守業(yè)的養(yǎng)殖觀念和傳統(tǒng)的、分散低水平的水產(chǎn)養(yǎng)殖被動局面，解決資源浪費、生產(chǎn)效率低，養(yǎng)殖風險大等難題。被動式節(jié)能車間的諸多優(yōu)勢，恰好能滿足其發(fā)展需求，將兩者有機結(jié)合，將創(chuàng)造家庭漁場、社區(qū)共享漁業(yè)等一系列全新的水產(chǎn)養(yǎng)殖模式，可帶來顛覆性的產(chǎn)業(yè)革命。

（三）積極研發(fā)適配循環(huán)水設(shè)備，進一步激發(fā)被動式節(jié)能車間養(yǎng)殖潛能

被動式節(jié)能車間為水產(chǎn)養(yǎng)殖提供了一個恒溫、恒濕、恒氧、恒凈、恒靜和低能耗的養(yǎng)殖環(huán)境，但要發(fā)揮最大效能，關(guān)鍵還得養(yǎng)殖效益好，要有與其相匹配的高效循環(huán)水設(shè)備。所以，在今后的發(fā)展中要更加注重能量和物質(zhì)的循環(huán)利用，要結(jié)合量子共振小分子高氧水等技術(shù)，從低碳、零排放和循環(huán)養(yǎng)殖三個方面，著手解決當前業(yè)界在循環(huán)水養(yǎng)殖中普遍存在的溶氧與水質(zhì)pH偏低、有機顆粒物過濾效率低、微生物掛膜不長久等技術(shù)問題，為被動式節(jié)能車間綠色健康養(yǎng)殖提供堅實的基礎(chǔ)保障。

（四）充分利用被動式節(jié)能車間低能耗優(yōu)勢，發(fā)展高附加值品種全季節(jié)養(yǎng)殖

以建造3000m2被動式節(jié)能車間運用循環(huán)水設(shè)備養(yǎng)殖大菱鲆為例，3000m2車間可建設(shè)35m2養(yǎng)殖池60個，按每個養(yǎng)殖池投放體長5cm～7cm大菱鲆5000尾測算，8個月60個養(yǎng)殖池可養(yǎng)成10萬斤1斤以上成品商品魚，按照市場均價23元/斤計算，產(chǎn)值230萬元，8個月基本就能收回成本。如果用3000m2的常規(guī)循環(huán)水車間進行養(yǎng)殖，能耗成本不但增加90%，而且養(yǎng)殖周期還將增加近4個月，需要近兩年才能收回成本，所以越是附加值高的品種，在該模式下創(chuàng)收效益越明顯。

（五）種養(yǎng)結(jié)合，開展生態(tài)立體循環(huán)種養(yǎng)模式

被動式節(jié)能車間由于可保證車間內(nèi)恒溫、恒濕環(huán)境，且水中含有殘餌、糞便等有機物，極其適宜開展綜合種養(yǎng)模式。即在被動式節(jié)能車間內(nèi)建高密度養(yǎng)殖池，養(yǎng)殖池排出的水進入水質(zhì)凈化系統(tǒng)，處理后的水再進入無土栽培系統(tǒng)，在無土栽培區(qū)可種植水芹、空心菜和石菖蒲等蔬菜或藥材，在種植蔬菜下部還可養(yǎng)殖泥鰍等鰍科魚類。以此模式，在種養(yǎng)過程中不但不使用化肥、農(nóng)藥、營養(yǎng)液、抗生素等物質(zhì)，達到零排放、零污染、零殘留的目標，實現(xiàn)全生態(tài)種養(yǎng)，而且綠葉類蔬菜畝產(chǎn)量可提高4倍～10倍，茄果類蔬菜可提高2倍～5倍，魚類每立方水體可產(chǎn)出200斤，是一種極具推廣價值的養(yǎng)殖模式。