天津工業(yè)大學(xué) 郭偉娜

隨著人們對建筑居住要求的不斷提高，居住環(huán)境舒適性越好，匹配其居住品質(zhì)所需的能源消耗就越大。一次能源始終制約著我國的經(jīng)濟發(fā)展，僅民用建筑能源消耗量所占總能耗比例就高達(dá)20%以上。因此，當(dāng)務(wù)之急就是發(fā)展新綠色建筑節(jié)能技術(shù)，為房地產(chǎn)業(yè)今后的發(fā)展提供新機遇。本文通過了解德國被動式超低能耗建筑的發(fā)展，對我國現(xiàn)有的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系進(jìn)行論述分析，展望了在“雙碳”目標(biāo)下被動式建筑的未來發(fā)展趨勢和以“碳中和”為核心目標(biāo)的中國城市化新建設(shè)。

一、被動式低能耗建筑發(fā)展分析

“被動房”是由“Passivhaus”直譯過來的詞語，瑞典隆德大學(xué)的阿達(dá)姆森教授及德國的菲斯特博士認(rèn)為“被動房”建筑應(yīng)當(dāng)是不需要主動采暖，不用空調(diào)系統(tǒng)調(diào)節(jié)就能夠使建筑物室內(nèi)環(huán)境達(dá)到溫度濕度適宜、恒氧、恒潔和恒靜的舒適條件?；谶@個設(shè)想，菲斯特博士在德國達(dá)姆施塔特建造了全球首座被動用房——Darmstadt-Kranichstein連排住宅，至今運行30年，取得良好成果。德國不僅是首先誕生被動式建筑理念的國家，還很快成立了被動式房屋研究所。迄今為止，德國制訂了一系列被動房認(rèn)證指標(biāo)且擁有了較為完整的建造運行技術(shù)體系，其服務(wù)對象一方面是以被動式建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)為目標(biāo)的新建房屋，另一方面是對現(xiàn)有建筑物進(jìn)行有效的節(jié)能低耗改造。據(jù)德國《節(jié)約能源法》要求凡是政府辦公所需的新建辦公建筑，都要實現(xiàn)近零能耗建筑水平。自2021年起德國全國范圍內(nèi)所有新建建筑物都需要達(dá)到近零耗能，推動實現(xiàn)德國2050年“碳中和”目標(biāo)。

二、我國現(xiàn)有扶持政策及相關(guān)建造技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

中德兩國協(xié)作推廣綠色低耗的建筑項目，對于補充我國國內(nèi)欠缺的被動式建筑專業(yè)知識具有深刻的指導(dǎo)意義。2016年8月5日，我國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部批準(zhǔn)《被動式低能耗建筑——嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)居住建筑》（16J908-8）[1]為國家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計圖集，同年9月1日起開始執(zhí)行。隨著社會各方對被動式超低能耗建筑從逐漸認(rèn)識到進(jìn)一步認(rèn)可，截至2020年止全國各級人民政府共頒布了關(guān)于鼓勵被動式高效低耗宜居建筑的建設(shè)推廣政策約115余項，其中黑龍江省、安徽省、湖北省、河北省、山西省等十余個省市都先后發(fā)布了綠色節(jié)能宜居建筑的創(chuàng)建發(fā)展行動方案，力推被動式超低能耗建筑在我國的快速發(fā)展。其中，河北省政府相繼出臺扶持被動式節(jié)能建筑加大推廣宣傳力度的相關(guān)政策，如：《關(guān)于加快推進(jìn)被動式超低能耗建筑發(fā)展的實施意見》《關(guān)于落實被動式超低能耗建筑優(yōu)惠政策工作的通知》[2]等，對被動低能耗建筑提供建筑物地上建筑面積按比例獎勵且獎勵面積不計入容積率核算、激勵預(yù)售商品房、備案時指導(dǎo)價的上浮率小于30%等諸多鼓勵性的政策，加快被動式超低能耗建筑在河北省的發(fā)展速度[3]。

被動式建筑是以建造成本經(jīng)濟合理為首要條件，采取保溫隔熱性和氣密性更高的圍護(hù)結(jié)構(gòu)并結(jié)合新風(fēng)熱回收技術(shù) ，能夠使建筑物的熱損失達(dá)到最小化，同時采用太陽能等自然可再生能源，使建筑在使用過程中幾乎不再消耗一次能源，同時還能更好保持室內(nèi)居住環(huán)境舒適度更優(yōu)的建筑。與日常居住使用的建筑相比而言，被動式超低能耗建筑所需的高保溫隔熱設(shè)計要求是整個施工中的關(guān)鍵技術(shù)，例如膠粉EPS顆粒保溫漿料外墻保溫技術(shù)的優(yōu)勢就在于材料的導(dǎo)熱系數(shù)相對較低，耐水性好且材料穩(wěn)定，施工中厚度容易控制，從而使被動式房屋擁有良好的保溫隔熱性；石墨聚苯板外墻保溫為石墨聚苯板分層粘貼加錨固技術(shù)如圖1，選用專用的斷熱橋錨栓，兩層保溫板之間錯縫粘貼，可以避免出現(xiàn)通縫。

圖1 外墻保溫?zé)o熱橋處理

此外，結(jié)合采取高氣密性、排風(fēng)系統(tǒng)高效熱量回收等施工關(guān)鍵節(jié)能技術(shù)，使建筑室內(nèi)環(huán)境如表1所示，即：溫度在冬季≥20℃，夏季≤26℃；相對濕度在冬季≥30%，夏季≤65%；圍護(hù)結(jié)構(gòu)非透明部分內(nèi)表面溫度與室內(nèi)溫度差值≤3℃；室內(nèi)CO2濃度≤1000ppm，整體實現(xiàn)室內(nèi)恒溫、恒濕、恒潔和恒氧的居住環(huán)①。

表1 被動式居住建筑節(jié)能指標(biāo)

三、被動式超低能耗建筑發(fā)展趨勢下的城市建設(shè)

我國力爭在全球達(dá)成“雙碳”目標(biāo)時間最短，我們不但要減少人類活動碳排放量，還要從“碳源”與“碳匯”兩方面尋求低碳發(fā)展助力碳中和實現(xiàn)的路徑，推進(jìn)中國經(jīng)濟走上綠色低碳、循環(huán)發(fā)展之路。建筑領(lǐng)域由于具有一次能源消耗量大的特點，所以在節(jié)能減排方面的任務(wù)推進(jìn)上更加刻不容緩。建筑部門實現(xiàn)碳中和的有效途徑分為提升建筑能效、建筑“產(chǎn)能”增強、能源系統(tǒng)脫碳和碳匯固碳四個方面，而被動式建筑就是降低對化石能源的依賴，通過降低建筑能源消耗，大幅提高室內(nèi)宜居環(huán)境和建筑能效。被動式超低能耗建筑技術(shù)核心就是以降低一次能源消耗為目標(biāo)，將去碳化、降低建筑本體能源需求及技術(shù)多樣性集為一體，采用高效圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫、隔熱系統(tǒng)、結(jié)合良好的建筑氣密性、斷熱橋等措施，配合自然通風(fēng)、采光以及太陽能系統(tǒng)，達(dá)到宜居的舒適度，進(jìn)而實現(xiàn)城市能源轉(zhuǎn)型，助力早日實現(xiàn)“碳中和”目標(biāo)。

我國被動式超低能耗建筑從與德方合作引入國內(nèi)到現(xiàn)在的大幅推廣，實現(xiàn)了在被動式建筑領(lǐng)域政策體系、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和運行管理等方面逐漸完善。隨著我國各級政府對其認(rèn)可度的逐漸提高，目前在建及已建成的被動式超低能耗建筑項目約覆蓋了16個省和直轄市，僅河北一省的被動式建筑項目就多達(dá)67個，其建筑面積約316.62萬m2。北京市也發(fā)布了重點領(lǐng)域的降碳實施措施，其中就包括新建500萬平方米的被動式超低能耗建筑。由此看來，超低能耗建筑有望成為城市化建設(shè)的新主流趨勢，未來在我國的發(fā)展也會呈現(xiàn)穩(wěn)步上升的局面。

四、被動式建筑助力實現(xiàn)碳中和目標(biāo)

《中國建筑能耗研究報告》2020發(fā)布會表明：2018年中國建筑全過程的碳排放總量 49.3億tCO2，占全國碳排放量的比重為51.3%。在減少碳排放量的高標(biāo)準(zhǔn)要求下，建筑領(lǐng)域新焦點儼然是被動式超低能耗建筑的大力推廣。住建部啟動被動式超低能耗建筑示范工程，我國目前已有的被動式建筑已覆蓋各個氣候區(qū)。其中獲得德國被動房研究所PHI認(rèn)證的建筑項目有與太湖一路之隔的朗詩布魯克酒店、西北首座被動式超低能耗建筑——幸福路幸福堡等。如今備受關(guān)注的河北奧潤順達(dá)集團(tuán)綠建研發(fā)中心大樓是因斯布魯克大學(xué)和北京清華大學(xué)共同設(shè)計，施工中采用最先進(jìn)的超低能耗建筑節(jié)能技術(shù)，集被動式、智慧型、產(chǎn)能型為一體的標(biāo)志性公建項目，該建筑目前已經(jīng)順利封頂，即將投用。被動式超低能耗建筑必將迎來新一輪的重要發(fā)展期。目前，覆蓋河北全省的被動式超低能耗建筑項目數(shù)量位居全國第一，每年節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤約1.65萬噸，CO2減排量約3.36萬噸。設(shè)想我國北方寒冷氣候地區(qū)的城鎮(zhèn)若改建和新建為被動式超低能耗建筑，每年取暖期大約可以節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤約3億噸，減少CO2的排放量約為近億噸，甚至近十億噸，這對于助力我國2060年實現(xiàn)“碳中和”目標(biāo)具有重大幫助和深遠(yuǎn)意義。

五、結(jié)語

被動式超低能耗建筑寒冬不再燒煤，夏天不需空調(diào)調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度，該建筑節(jié)能能效可高達(dá)90%，在環(huán)保減排的同時還能提升居住體驗，目前為全球最高效低耗的宜居節(jié)能建筑。被動式超低能耗建筑具有良好的綠色環(huán)保能效，在其今后的推廣中還可以逐步與建筑工業(yè)化、住宅產(chǎn)業(yè)化相結(jié)合。大力推廣被動式超低能耗建筑是我國建筑領(lǐng)域、房地產(chǎn)業(yè)應(yīng)對化石能源危機的積極措施，為助力我國“雙碳”目標(biāo)的早日實現(xiàn)提供了有力支持。至此，還有更多的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和施工關(guān)鍵技術(shù)需要我們更進(jìn)一步深入研究與實踐。

注釋

①河北省《被動式低能耗居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（DB13（J）/T177-2015）。