如何實(shí)現(xiàn)被動(dòng)式超低能耗？

住建部科技發(fā)展促進(jìn)中心的一份可行性研究報(bào)告中提到了建議嚴(yán)禁在西藏、青海等地區(qū)進(jìn)行集中供暖設(shè)施建設(shè)，轉(zhuǎn)換資金投入直接用被動(dòng)式房屋解決采暖需求；建議限制在淮河以南地區(qū)進(jìn)行集中采暖設(shè)施建設(shè)，因?yàn)樵摰貐^(qū)的采暖期過短，大規(guī)模的基礎(chǔ)建設(shè)存在人力和物力上的浪費(fèi)。

理想的節(jié)能建筑是建筑的運(yùn)行能耗為“零”的建筑，而被動(dòng)式超低能耗建筑設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)零能耗建筑的重要前置階段。

我國能源發(fā)展問題

• 人均能源擁有量、儲備量低

• 能源結(jié)構(gòu)依然以煤為主，全國年耗煤量已超過13億噸

• 能源資源分布不均

• 能源利用效率低
  

從我國的建筑方面來講。隨著住房需求及客戶對整體裝修度的要求上升導(dǎo)致我國建筑能耗逐年大幅度上升，已達(dá)全社會能源消耗量的32%，加上每年房屋建筑材料生產(chǎn)能耗約13%，建筑總能耗已達(dá)全國能源總消耗量的45%。

我們不難看出龐大的建筑能耗，已經(jīng)成為國民經(jīng)濟(jì)的巨大負(fù)擔(dān)。除此之外，我國建筑的單位面積采暖能耗仍然是與我國氣候條件相近的發(fā)達(dá)國家的2~3倍，國家迫切需要進(jìn)一步提高節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)來適應(yīng)國際趨勢。

一方面是隨著我國經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展，人們對建筑空間和環(huán)境品質(zhì)的需求不斷提高；另一方面是在快速城鎮(zhèn)化進(jìn)程中，城鎮(zhèn)建筑缺乏對傳統(tǒng)地域建筑文明的繼承和發(fā)揚(yáng)，要么“千篇一律”、“千城一面”，要么“貪大求洋”、“媚俗求怪”。

因此需要針對地域氣候條件和社會經(jīng)濟(jì)文化背景，保證建筑室內(nèi)環(huán)境的舒適性，傳承建筑風(fēng)貌和傳統(tǒng)生態(tài)經(jīng)驗(yàn)，并最大化利用太陽能、風(fēng)能等自然能源，營造“被動(dòng)式超低能耗建筑”。

如何實(shí)現(xiàn)被動(dòng)式超低能耗

1.要認(rèn)知室外氣候

簡而言之就是認(rèn)知冬天有多冷或者夏天有多熱，冷熱持續(xù)的時(shí)間有多長等問題，這些被稱為“室外計(jì)算參數(shù)”，而擁有準(zhǔn)確可靠的室外計(jì)算參數(shù)是發(fā)展超低能耗建筑的重要前提。我國保溫設(shè)計(jì)室外計(jì)算參數(shù)覆蓋城鎮(zhèn)分布見下圖：

我國保溫設(shè)計(jì)室外計(jì)算參數(shù)覆蓋城鎮(zhèn)分布圖（圖源：GB 50176-2016《民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范》）

室外計(jì)算參數(shù)可分為兩類，一類是空氣溫度、空氣濕度等常規(guī)氣象參數(shù)，數(shù)據(jù)主要來源于我國1000多個(gè)基本地面觀測臺站；另一類是太陽輻射，其觀測站點(diǎn)還不到基本地面觀測站點(diǎn)數(shù)的6%，也就是說絕大部分地方都沒有太陽輻射數(shù)據(jù)。

與常規(guī)氣象參數(shù)相比，太陽輻射隨海拔、地形、下墊面狀況的變化而變化，其影響機(jī)制非常復(fù)雜，是當(dāng)前的“卡脖子問題”。當(dāng)務(wù)之急是挖掘室外氣候要素的時(shí)空分布規(guī)律，準(zhǔn)確描述其逐時(shí)變化特征，并覆蓋到縣一級行政單位，實(shí)現(xiàn)“有數(shù)可依”。

2.確定人的舒適條件

人體熱舒適需求是被動(dòng)式超低能耗建筑的重要基準(zhǔn)條件。在一定區(qū)間內(nèi)，夏季空調(diào)設(shè)定溫度每提升1oC，可節(jié)約10%左右的空調(diào)能耗。因此，合理設(shè)定室內(nèi)基準(zhǔn)溫度可提升建筑的節(jié)能性能。

我國現(xiàn)行建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)中，對于室內(nèi)溫度的設(shè)定是采用統(tǒng)一的定值（冬、夏季室內(nèi)計(jì)算溫度分別為18oC、26oC，幼兒園、養(yǎng)老院建筑等除外），這些溫度指標(biāo)的界定，未考量人體對環(huán)境的主動(dòng)適應(yīng)能力。比如在室外空氣溫度無顯著差異的春、秋兩季，人們在衣著、熱感覺等方面往往存在差異，即“春捂秋凍”。

再比如研究發(fā)現(xiàn)我國干熱干冷氣候條件下吐魯番地區(qū)居民對“熱”的耐受性較強(qiáng)，而對“冷”的耐受性較弱。據(jù)此，可適當(dāng)調(diào)整建筑室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度基準(zhǔn)來實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能。

3.要設(shè)計(jì)好建筑本體

充分利用建筑物自身熱工性能的提升，并利用可再生的自然氣候資源作為建筑采暖和降溫的替代能源，是降低建筑能耗的最具生態(tài)屬性的技術(shù)途徑。

被動(dòng)式太陽能采暖、自然通風(fēng)、建筑蓄熱、夜間通風(fēng)、蒸發(fā)冷卻等是普遍適用于我國的被動(dòng)式技術(shù)，而對“室外氣候”和“人”的認(rèn)知程度直接影響到這些被動(dòng)式技術(shù)的應(yīng)用效果。

以窯洞建筑為例，厚重的墻體能夠有效抵御室外氣候的不利影響，門洞處的圓拱加上高窗使得冬季有更多的陽光進(jìn)入室內(nèi)，起到調(diào)節(jié)室內(nèi)熱環(huán)境、降低建筑能耗的作用。

再比如南方是否需要通過加大保溫層厚度來提高節(jié)能率呢？事實(shí)上，南方由于冬季室內(nèi)外溫差小，通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱造成的熱損失相對較小，而且保溫效果太好也會影響夏季室內(nèi)熱量散失，反而會增加能耗。

只有明晰室外氣候、人在被動(dòng)式控制環(huán)境下的熱舒適需求規(guī)律以及與“氣候”和“人”相適應(yīng)的被動(dòng)式超低能耗建筑設(shè)計(jì)方法，才能真正實(shí)現(xiàn)被動(dòng)式超低能耗建筑。

目前，很多設(shè)計(jì)師及建筑師為了追求視覺沖擊會存在過度設(shè)計(jì)、同質(zhì)化設(shè)計(jì)以及夸張?jiān)O(shè)計(jì)等，這些設(shè)計(jì)不僅照舊了原料浪費(fèi)更與美好建筑背道而馳。建筑設(shè)計(jì)最重要的是人與環(huán)境，視覺反而應(yīng)是次要的，但很多設(shè)計(jì)師都弄混了，這也是為什么需要建筑節(jié)能，需要被動(dòng)式超低能耗建筑設(shè)計(jì)師。