中國被動式低能耗建筑的發(fā)展模式和發(fā)展趨勢

本文刊登在《建設(shè)科技》2020年19期

中國引入被動式低能耗建筑已有十年，被動式理念和技術(shù)在中國已開始從探索走向成熟，“以降低建筑本體能源需求為原則，減少對機械式采暖和制冷設(shè)備的依賴”，正在成為高能效建筑領(lǐng)域的共識。

應(yīng)該說，被動式低能耗建筑技術(shù)改變了建筑的角色定位——在大幅度降低建筑對外界能源需求的情況下，建筑從單純的能源消耗者轉(zhuǎn)變?yōu)槟茉葱枨髠?cè)的控制者和管理者；改變了人們的用能理念——開始相信低能采暖和低能制冷，相信高能效和高舒適可以協(xié)調(diào)并存。

2010~2020年，中國被動式低能耗建筑領(lǐng)域經(jīng)歷了從學習理念、轉(zhuǎn)變觀念，到落地項目、制訂標準的過程，實現(xiàn)了從政策體系、標準體系、技術(shù)體系、產(chǎn)品體系、管理體系、行業(yè)組織，到工程項目的全方位的發(fā)展，積累了豐富的經(jīng)驗。時至2020年，不可回避的瑕疵固然存在，舉其大者如設(shè)計經(jīng)驗尚淺，習慣性陷入“一如既往”的設(shè)計；高能效產(chǎn)品規(guī)范化程度不足，系統(tǒng)化水平不高；囿于工人專業(yè)素質(zhì)、施工成本和工期限制，精細化施工尚有難度，等等。然而，我們依然欣喜地看到，工程項目逐個落地，技術(shù)路線逐步明朗，政策和標準逐漸頒布，市場上適用材料與設(shè)備國產(chǎn)化大步前行，全行業(yè)以及用戶市場認識度不斷加深。中國這一世界第一建筑大國，實際上正在以中國效率和市場規(guī)模，以及超越國際水平的技術(shù)創(chuàng)新，成為這一場建筑領(lǐng)域變革的領(lǐng)軍者。

被動式低能耗建筑的發(fā)展模式

1 政策體系發(fā)展

截至2020年8月，我國各級政府共頒布被動式低能耗建筑鼓勵政策115項，其中國家層面13項，21個省/直轄市/自治區(qū)、16個城市先后發(fā)布102項。其中，《山東省綠色建筑促進辦法》、《河北省促進綠色建筑發(fā)展條例》、《遼寧省綠色建筑條例》還將被動式低能耗建筑建設(shè)寫入了地方法規(guī)。

經(jīng)過十年發(fā)展，各級政府對被動式低能耗建筑的認可度越來越高，體現(xiàn)在政策數(shù)量上，2015-2017年3年，全國共發(fā)布27項政策，占現(xiàn)有政策總數(shù)的23%；2020年截至8月31日，全國已發(fā)布36項政策，占總數(shù)的31%，見圖1。

除了數(shù)量上的增多，政策的針對性及可實施性也逐年增強。2015~2017年發(fā)布的27項政策中，僅有5地6項政策具有較高的可執(zhí)行性。2018年9個城市先后出臺被動式低能耗建筑補貼政策。2019年4省市出臺省級財政補貼政策。2020年截至8月31日，全國36項政策文件涉及15個省/直轄市/自治區(qū)，被動式低能耗建筑開始在全國范圍內(nèi)掀起發(fā)展熱潮。其中，河北省編制完成《被動式超低能耗建筑產(chǎn)業(yè)發(fā)展專項規(guī)劃（2020-2025年）》，明確了未來五年被動式低能耗建筑產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向，提出在全省范圍內(nèi)組建被動式低能耗建筑全產(chǎn)業(yè)鏈。

從地域上看，被動式低能耗建筑發(fā)展仍然表現(xiàn)出不均衡性。在已發(fā)布的政策文件中，嚴寒和寒冷地區(qū)占79%；夏熱冬冷地區(qū)共發(fā)布18項政策，其中上海市、宜昌市明確了可執(zhí)行的激勵措施；夏熱冬暖和溫和地區(qū)共發(fā)布政策3項，見圖2。

2   標準體系發(fā)展

2015年2月27日，河北省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳發(fā)布《被動式低能耗居住建筑節(jié)能設(shè)計標準》（DB13(J)/T177-2015）[1]，自2015年5月1日起實施，成為中國第一部被動式低能耗建筑標準。

圖1 發(fā)布政策數(shù)量隨年份的發(fā)展情況

圖2 不同氣候區(qū)的政策數(shù)量分布情況

圖3 不同氣候區(qū)的標準數(shù)量分布情況

2016年8月5日，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部批準《被動式低能耗建筑—嚴寒和寒冷地區(qū)居住建筑》（16J908-8）[2]為國家建筑標準設(shè)計圖集，自2016年9月1日起實施，成為我國第一部被動式低能耗建筑的國標圖集，為設(shè)計和施工人員提供了重要參考。

此后，我國典型氣候區(qū)的支撐性標準逐步建立，從規(guī)劃與設(shè)計、施工與建造、檢測與驗收、運行與維護四個方面，全面整合場地環(huán)境、建筑本體、機電系統(tǒng)、材料部品等內(nèi)容，對被動式低能耗建筑提供全過程全專業(yè)技術(shù)支撐。

截至2020年全國共發(fā)布被動式低能耗技術(shù)導(dǎo)則9項[3-11]，設(shè)計、檢測、評價標準14項[1,12-24]。其中全國性導(dǎo)則1項，嚴寒地區(qū)導(dǎo)則/標準3項，寒冷地區(qū)導(dǎo)則/標準14項，夏熱冬冷地區(qū)導(dǎo)則/標準5項，見圖3；居住建筑類導(dǎo)則/標準13項，公共建筑類導(dǎo)則/標準1項，涵蓋了居住和公共建筑類導(dǎo)則/標準9項。

下一階段，標準研究深化到產(chǎn)品和檢測類層面，已經(jīng)完成編制的有《被動式超低能耗建筑透明部分用玻璃》（T/ZBH012-2019）[25]、《被動式低能耗居住建筑新風系統(tǒng)技術(shù)標準》（CSTMLX032500325-2019）[26]。正在編制過程中的有門窗類、保溫材料類、防水材料類、通風設(shè)備類、密封材料類和粘結(jié)/抹面砂漿類標準。

3 工程項目發(fā)展

以國內(nèi)三家主要被動式低能耗建筑技術(shù)咨詢單位在2013-2020年啟動的89個項目為基礎(chǔ)進行統(tǒng)計分析，建筑面積總計222萬平方米。其中涉及：

（1）北京、河北、山東、四川、浙江、江蘇等16個省/直轄市；

（2）嚴寒、寒冷、夏熱冬冷、夏熱冬暖4個氣候區(qū)；

（3）住宅、辦公、幼兒園、學校、展館等多種建筑類型；

（4）鋼筋混凝土、混凝土裝配式、鋼結(jié)構(gòu)裝配式、磚木等不同結(jié)構(gòu)形式。

從分布情況看，90%的項目位于寒冷地區(qū)，且以居住建筑為主，見圖4、圖5。應(yīng)該說，被動式低能耗建筑的推廣仍然主要集中在我國北方地區(qū)。然而，夏熱冬冷地區(qū)冬寒難熬，夏熱冬暖地區(qū)濕熱季漫長，主動制冷不可或缺。在南方推動被動式低能耗建筑，不僅可以解決夏熱冬冷地區(qū)冬季采暖的民生問題，更可以在夏熱冬暖地區(qū)實現(xiàn)“低能制冷”。

從建設(shè)進度看，2013-2018年5年的總竣工面積為16萬平方米，占項目樣本總量的7%。2019年竣工項目規(guī)模大幅增長。自2020年開始，竣工項目開始呈指數(shù)型增長。預(yù)計2021年一年竣工項目將達到142萬平方米，占項目樣本總量的64%，見圖6。今后兩年將是被動式低能耗建筑大規(guī)?？⒐そ桓兜闹芷?，既是對其性能的一場社會性考驗，也是提高其市場認識度的機會。

從結(jié)構(gòu)形式看，絕大部分項目為鋼筋混凝土現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)體系，但也有一些項目做出了探索性嘗試。如北京市焦化廠公租房項目探索了裝配整體式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)和被動式低能耗建筑技術(shù)的結(jié)合，研發(fā)了預(yù)制整體式夾心保溫墻板，提出了被動式門窗與預(yù)制外墻的連接構(gòu)造，預(yù)制保溫墻板接縫的斷熱橋和氣密性措施，以及外挑陽臺與主體結(jié)構(gòu)之間的斷熱橋技術(shù)方案；山東建筑大學教學實驗綜合樓項目探索了鋼結(jié)構(gòu)裝配式技術(shù)與被動式低能耗建筑技術(shù)的結(jié)合，解決了外窗安裝、外墻掛板氣密性、鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點熱橋等問題；2018國際太陽能十項全能競賽愛舍（Es-Block）項目探索了可拆裝式的被動式低能耗建筑技術(shù)，創(chuàng)造性地實現(xiàn)了模塊化拆分、運輸、拼裝后的建筑整體符合被動式低能耗建筑的氣密性、斷熱橋和能耗指標要求。

圖4 不同氣候區(qū)的工程項目分布情況

圖5 不同建筑類型的工程項目分布情況

圖6 工程項目竣工年份的分布情況

4 產(chǎn)品體系發(fā)展

被動式低能耗建筑的發(fā)展，不僅促進了我國節(jié)能技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)新，更帶動了建材產(chǎn)業(yè)的升級。關(guān)注被動式低能耗建筑產(chǎn)品的企業(yè)日益增多，我國已逐漸形成配套產(chǎn)品體系，實現(xiàn)全部關(guān)鍵產(chǎn)品國產(chǎn)化，擁有自主知識產(chǎn)權(quán)。

被動式低能耗建筑產(chǎn)品體系發(fā)展，以專有的產(chǎn)品認證為核心，實現(xiàn)了高品質(zhì)建材產(chǎn)品的集聚和輻射效應(yīng)。目前已有180項產(chǎn)品/系統(tǒng)完成被動式低能耗建筑產(chǎn)品認證。

（1）被動式門窗系統(tǒng)從無到有，從有到優(yōu)

38家單位80項產(chǎn)品已完成被動式低能耗建筑門窗認證。其中鋁包木外窗共16家單位29項產(chǎn)品，木包鋁外窗共1家單位4項產(chǎn)品，鋁合金外窗共8家單位11項產(chǎn)品，塑鋼外窗共13家單位18項產(chǎn)品。

（2）引導(dǎo)外墻外保溫系統(tǒng)化發(fā)展

29家單位16個系統(tǒng)、6種保溫材料已完成被動式低能耗建筑外墻外保溫系統(tǒng)/保溫材料產(chǎn)品認證。其中EPS外墻外保溫系統(tǒng)9項，巖棉板外墻外保溫系統(tǒng)4項，巖棉帶外墻外保溫系統(tǒng)3項；模塑聚苯板（含石墨聚苯板）22項，巖棉板9項，巖棉帶5項。

（3）為真空玻璃、真空絕熱板創(chuàng)造了應(yīng)用市場

真空玻璃和真空絕熱板是我國技術(shù)領(lǐng)先產(chǎn)品，熱工性能較同類產(chǎn)品有大幅提升，被動式低能耗建筑為兩類產(chǎn)品創(chuàng)造了廣闊的應(yīng)用市場。

（4）催生了防水隔汽膜、防水透汽膜、斷熱橋錨栓等產(chǎn)品研發(fā)

4家單位9項防水隔汽膜/防水透汽膜產(chǎn)品，以及3家單位15項斷熱橋錨栓產(chǎn)品已收錄在被動式低能耗建筑產(chǎn)品選用目錄[27]中。其中，2項防水隔汽膜、1項防水透汽膜由國內(nèi)企業(yè)自主完成了研發(fā)、生產(chǎn)和檢測；15項斷熱橋錨栓均出自國內(nèi)企業(yè)。

（5）高效熱回收新風系統(tǒng)已初具規(guī)模

17家單位34項產(chǎn)品已完成被動式低能耗建筑新風系統(tǒng)產(chǎn)品認證，其中帶有熱泵的新風空調(diào)一體機產(chǎn)品共24項，包括戶用小風量設(shè)備22項，1000m3/h新風量以上的設(shè)備2項；不帶熱泵的新風系統(tǒng)共10項，新風量均在350m3/h以下。

5 發(fā)展模式總結(jié)

縱觀被動式低能耗建筑的10年發(fā)展，基本上演繹了以項目為主導(dǎo)，帶動產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈建設(shè)的發(fā)展模式。

起步階段，以2013年秦皇島在水一方項目啟動為標志，不僅首次實踐了被動式低能耗建筑的技術(shù)方案，而且在國內(nèi)嚴重缺失適用產(chǎn)品、國際上也沒有高層建筑先例的情況下，創(chuàng)造性地采用了陽臺斷熱橋措施、分戶式新風空調(diào)一體機、廚房補風系統(tǒng)等中國方案，成功地將18層住宅樓建造為被動式低能耗建筑，實現(xiàn)了零的突破。

發(fā)展階段，以黑龍江、山東、北京、湖南、福建等地開始啟動首個/首批被動式低能耗建筑示范項目為標志，同時各地開始以項目為依托進行政策和標準研究，最后形成政策、標準、項目相互支撐的形勢。

快速發(fā)展階段，以2018年《關(guān)于加快被動式超低能耗建筑發(fā)展的實施意見》（石政規(guī)〔2018〕）的發(fā)布為標志，被動式低能耗建筑進入?yún)^(qū)域性、規(guī)模化發(fā)展階段。同時建筑行業(yè)上下游秉持高質(zhì)量發(fā)展的企業(yè)看到了高能效、高品質(zhì)產(chǎn)品的發(fā)展前景，以被動式低能耗建筑為載體的產(chǎn)品體系也進入快速發(fā)展階段，形成了綠色發(fā)展新動能。

被動式低能耗建筑的發(fā)展趨勢

1 規(guī)模化發(fā)展

中國被動式低能耗建筑已從小范圍示范向規(guī)?；ㄔO(shè)方向發(fā)展。北京、河北、山東、浙江、四川、黑龍江、內(nèi)蒙古等地都出現(xiàn)了10萬平方米以上的被動式低能耗建筑社區(qū)。石家莊市目前在建項目34個，總建筑面積211萬平方米。

2020年7月，河北省人民政府辦公廳印發(fā)《關(guān)于支持被動式超低能耗建筑產(chǎn)業(yè)發(fā)展的若干政策》，計劃到2025年全省竣工和在建被動式低能耗建筑面積合計達到1340萬平方米以上。綜合本文圖6的項目發(fā)展趨勢，保守估計到2035年全國將有20億平方米的被動式低能耗建筑產(chǎn)業(yè)容量，見圖7。

圖7 被動式低能耗建筑的產(chǎn)業(yè)容量發(fā)展預(yù)測

2 區(qū)域能源規(guī)劃

被動式低能耗建筑的規(guī)?；l(fā)展，使高能效目標實現(xiàn)的路徑，從單體建筑轉(zhuǎn)向片區(qū)/城區(qū)；從單體建筑能效提升和能源利用，轉(zhuǎn)向片區(qū)/城區(qū)層面上的總體能源規(guī)劃。

以片區(qū)/城區(qū)為尺度實施高能效建設(shè)，即以被動式低能耗建筑技術(shù)為基礎(chǔ)，通過優(yōu)化區(qū)域內(nèi)建筑業(yè)態(tài)的混合比例，不同用能峰值時刻的參差，實現(xiàn)區(qū)域整體負荷的平準化，從而進一步抑制區(qū)域的供能要求。同時集成應(yīng)用位于不同空間的可再生能源（光電、光熱、地熱、風電等），并采用低品位能源直接供冷供熱/預(yù)冷預(yù)熱，以及儲能電站、儲熱儲冷系統(tǒng)提供用能靈活性，最終實現(xiàn)片區(qū)/城區(qū)的能源產(chǎn)、儲、消平衡。

3 以“碳中和”為核心的城市建設(shè)

“碳中和”概念在全球氣候變暖這一時代背景中孕育產(chǎn)生。人類社會應(yīng)對氣候變化，不僅要努力減少人類活動的碳排放，同時應(yīng)關(guān)注陸地生態(tài)系統(tǒng)與海洋生態(tài)系統(tǒng)的固碳作用，從“碳源”與“碳匯”兩端來尋找低碳社會發(fā)展途徑。所謂碳中和是指，以碳收支計算為基礎(chǔ)，通過優(yōu)化城市建設(shè)策略，平衡碳排放量與碳吸收量，達到碳源與碳匯中和的目標。因此碳中和是比低碳更進一步的發(fā)展訴求。

被動式低能耗建筑技術(shù)，使建筑的低能采暖和低能制冷成為可能；使依靠低品位的可再生能源實現(xiàn)區(qū)域性的能源產(chǎn)儲消平衡成為可能；使脫離對化石能源的依賴從而實現(xiàn)城市能源轉(zhuǎn)型和真正的區(qū)域性碳中和成為可能。

以被動式低能耗建筑為載體的能源轉(zhuǎn)型和碳中和城市建設(shè)，是一個整體性、一體化的發(fā)展過程。它將去碳化、能效提升、能源系統(tǒng)融合以及技術(shù)多樣性集為一體；將空間布局、能源規(guī)劃、市政基礎(chǔ)、建筑系統(tǒng)、交通系統(tǒng)、產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)、資源利用集為一體；是規(guī)劃和建設(shè)領(lǐng)域的根本性變革。

在下一個十年，中國要引領(lǐng)這場根本性變革，行業(yè)內(nèi)和行業(yè)間的配合應(yīng)全面展開。

從國家和地方的戰(zhàn)略決策上，應(yīng)認識到被動式低能耗建筑和碳中和城市建設(shè)巨大的能源和資源節(jié)約意義、環(huán)境和生態(tài)保護意義，以及對延續(xù)人類福祉和社會可持續(xù)發(fā)展的價值，制定更開放的政策框架條件，同時修改、摒棄不利于建筑高效節(jié)能發(fā)展的條例、規(guī)定。

從城市發(fā)展的路徑選擇上，應(yīng)認識到規(guī)模性建設(shè)被動式低能耗建筑不僅可顯著消弭城市峰值負荷，緩解調(diào)峰電廠建設(shè)壓力，抑制城市熱島效應(yīng)，尚可帶來整體居住和生活品質(zhì)的提升，建筑質(zhì)量和建筑壽命的提升，以及建筑運營成本的降低，對高質(zhì)量推進中國城市化進程形成正效應(yīng)。

從技術(shù)融合的實施模式上，應(yīng)認識到打破專業(yè)、行業(yè)間技術(shù)壁壘的重要性。對被動式低能耗建筑單體而言，應(yīng)遵循多專業(yè)協(xié)同的工作模式，在設(shè)計和施工階段，協(xié)調(diào)建筑、暖通、結(jié)構(gòu)、給排水、電氣與室內(nèi)裝修專業(yè)共同參與，以便優(yōu)化設(shè)計，合理安排進度和資源配置；對碳中和城市建設(shè)而言，縱向涉及城市、區(qū)域、建筑、用戶系統(tǒng)的一體化融合，橫向涉及電力、熱力、建筑、交通等系統(tǒng)的一體化融合。

從金融和保險的制度保障上，應(yīng)認識到被動式低能耗建筑和碳中和城市建設(shè)將引導(dǎo)建筑行業(yè)進入長期獲利經(jīng)營模式，并促成跨界互補、互惠互利的新型合作模式和商業(yè)模式，如余熱利用促成工業(yè)、商業(yè)與建筑業(yè)主、運營商的合作等。推出地方性的專項扶持政策和激勵措施，以及多元化的融資模式和保險制度，提高建設(shè)方和使用方的積極性，讓高質(zhì)量建設(shè)引導(dǎo)內(nèi)循環(huán)經(jīng)濟迫在眉睫。

總結(jié)

下一個十年，在對能源節(jié)約和建筑品質(zhì)的雙重關(guān)注下，被動式低能耗建筑正面臨規(guī)模化、區(qū)域化發(fā)展的新形勢。

實際上，被動式低能耗建筑由于其優(yōu)越的節(jié)能效果，改變了建筑在區(qū)域性的能源網(wǎng)絡(luò)中的角色定位，使建筑從單純的能源消耗者轉(zhuǎn)變?yōu)槟茉葱枨髠?cè)的控制者和管理者：被動式技術(shù)使建筑成為能源的截流者；小型可再生能源設(shè)備的安裝使建筑成為能源的生產(chǎn)者；儲能材料或設(shè)備的使用使建筑成為能源的存蓄者；與上級能源網(wǎng)絡(luò)的控制和調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)置使建筑成為能源的調(diào)配者。

以被動式低能耗建筑的能源需求側(cè)管理為基礎(chǔ)，實施區(qū)域需求側(cè)能源規(guī)劃和高能效城區(qū)建設(shè)，最終實現(xiàn)區(qū)域性的能源轉(zhuǎn)型和碳中和目標，將是我國高能效建筑領(lǐng)域下一個十年的發(fā)展趨勢。

在下一個十年，探索并尋求出符合時代需求和家國利益的建筑節(jié)能和城市發(fā)展的中國方案，是我們這一代建設(shè)工作者走向成熟，引領(lǐng)這場根本性變革的必經(jīng)之路。

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[20]北京市地方標準.超低能耗居住建筑設(shè)計標準.DB11/T1665-2019

[21]河南省工程建設(shè)標準.河南省超低能耗居住建筑節(jié)能設(shè)計標準.DBJ41/T205-2018

[22]中國建筑節(jié)能協(xié)會團體標準.夏熱冬冷地區(qū)超低能耗住宅建筑技術(shù)標準（征求意見稿）

[23]湖南省工程建設(shè)標準.湖南省被動式超低能耗居住建筑節(jié)能設(shè)計標準（征求意見稿）

[24]湖北省地方標準.被動式超低能耗（居?。┚G色建筑節(jié)能設(shè)計標準（征求意見稿）

[25]中國建筑玻璃與工業(yè)玻璃協(xié)會.被動式超低能耗建筑透明部分用玻璃. T/ZBH012-2019

[26]中國材料與試驗團體標準.被動式低能耗居住建筑新風系統(tǒng)技術(shù)標準. CSTMLX032500325-2019

[27]被動式低能耗建筑產(chǎn)品選用目錄（第八批），http://www.passivehouse.org.cn/