【2010-2020】中國被動房的十年

在被動式低能耗建筑發(fā)展的10年間，住房和城鄉(xiāng)建設部科技與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展中心、北京康居認證中心做了大量的基礎性工作，不僅研究了適用于我國不同氣候區(qū)的被動式低能耗建筑的技術路線和指標體系，主導了近百萬平方米示范項目的集成應用創(chuàng)新，而且引導相關企業(yè)對關鍵產(chǎn)品進行研發(fā)，形成全部關鍵產(chǎn)品國產(chǎn)化的局面，實現(xiàn)了高品質建材產(chǎn)品的集聚和輻射效應。本文來源為被動房網(wǎng)（passivehousechina），作者為北京康居認證中心，歡迎關注。

01 發(fā)展背景

自2010年以來，中德兩國定期舉行政府首腦會晤和磋商。能源、環(huán)境、氣候保護等領域更是兩國合作的重中之重。中德兩國均為能源進口國，在社會各領域高效、經(jīng)濟、環(huán)境友好地利用能源已成為兩國的共識。

2011年6月，在中德兩國政府的見證下，中國住房和城鄉(xiāng)建設部與德國交通、建設和城市發(fā)展部簽署《關于建筑節(jié)能與低碳生態(tài)城市建設技術合作諒解備忘錄》，將被動式低能耗建筑作為重要合作內容予以深化推進，旨在借鑒德國被動式建筑的設計和建造經(jīng)驗，完善中國建筑能效專業(yè)技術，有效提高設計、施工水平，量化建筑能效標準，促進節(jié)能技術產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

2013年秦皇島“在水一方”項目啟動，成為中國首個中德合作被動式低能耗建筑示范項目。該項目不僅首次實踐了被動式低能耗建筑的技術方案，而且在國內嚴重缺失適用產(chǎn)品、國際上也沒有被動式低能耗高層建筑先例的情況下，創(chuàng)造性地采用了高層建筑斷熱橋措施、分戶式新風空調一體機、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。

自此，開始了中國被動式低能耗建筑領域政策體系、標準體系、技術體系、產(chǎn)品體系、管理體系、行業(yè)組織等各個方向的10年發(fā)展。

02 基本概念

被動式低能耗建筑是指，適應氣候特征和場地條件，采用高效的圍護結構保溫系統(tǒng)、高性能的外門窗系統(tǒng)、良好的建筑氣密性系統(tǒng)、無熱橋的建筑節(jié)點構造、高效熱回收的通風系統(tǒng)，以及自然通風、自然采光、太陽輻射利用與遮蔽等被動式節(jié)能技術，大幅度降低建筑本體的能源需求，進而通過優(yōu)化能源供應方案、提升能源利用效率，同時滿足室內環(huán)境熱舒適性和建筑能效性要求的建筑。

表1 被動式低能耗建筑指標要求

被動式低能耗建筑應同時滿足室內舒適度、建筑氣密性和建筑能效三方面的指標要求。

室內舒適度

室內舒適度指標要求建筑室內CO2的最高濃度低于1000ppm；PM2.5的24小時平均濃度低于35μg/m3；除臥室、起居室、辦公室、會議室、教室等典型人員活動空間外，公共空間，如大堂或開放式工作場所，室內允許噪聲級為50dB（A），其他功能性空間參照《民用建筑隔聲設計規(guī)范》GB50118執(zhí)行。

建筑氣密性

建筑氣密性應符合在室內外壓差50Pa的條件下，每小時換氣次數(shù)不超過0.6次的規(guī)定。建筑氣密性測試應在建筑氣密面施工完成后，以及室內裝修完成后進行，并以室內裝修完成后的氣密性測試結果為最終判定依據(jù)。

建筑能效

表中所述標準適用于我國各個氣候區(qū)。建筑的采暖和制冷需求之和，以及建筑的總一次能源需求，應同時滿足限值規(guī)定，其中總一次能源需求包括采暖、制冷、通風、照明、生活熱水和電氣設備的一次能源需求。表中所述限值對應面積為被動式低能耗建筑處理區(qū)域的建筑面積。

表中所述標準適用于居住建筑以及典型的宿舍、旅館、辦公和教育建筑。對于其他功能的建筑，由于其內部人員、照明、設備散熱情況的差異，建筑的采暖和制冷需求限值應做相應調整。合理的限值應為，當技術方案進一步優(yōu)化，建筑的采暖和制冷需求變化不超過1kWh/(m2·a)、采暖和制冷負荷變化不超過1W/m2、冬季外墻室內表面溫度不低于19.5℃時對應的采暖和制冷需求。對于特殊用途的照明、設備而引起的高用能需求，建筑的總一次能源需求限值可做相應調整。

03 核心理念

被動式低能耗建筑的核心理念是，以降低建筑本體的能源需求為導向，通過提升建筑本體的性能，實現(xiàn)從需求側抑制建筑的用能水平，從而盡可能地減少對主動式機械采暖和制冷設備的依賴，以及對于化石能源的依賴?；谏鲜龊诵睦砟?，被動式低能耗建筑呈現(xiàn)以下三大典型特征：

舒適性與能效性并存

由于對建筑本體熱工性能的關注，使建筑物可以兼顧舒適性和能效性，即在達到高水平的室內環(huán)境舒適度的前提下，實現(xiàn)高水平的建筑能效，取得魚與熊掌兼得的效果，平衡了當代人的需求和可持續(xù)發(fā)展的要求。

以降低建筑本體能源需求為原則

被動式低能耗建筑轉變了建筑的角色和定位，從單純的能源消耗者轉變?yōu)槟茉葱枨髠鹊慕亓髡?。降低建筑本身的負荷水平以及對于外界的能源需求是首要任務，在供應側則應盡量簡化設備，從而實現(xiàn)技術方案的最佳經(jīng)濟性。

以降低總一次能源需求為目的

被動式低能耗建筑注重技術方案的均衡性，杜絕因降低采暖能耗而增加制冷能耗，或因降低制冷能耗而增加照明能耗的現(xiàn)象發(fā)生。通過對建筑綜合能耗的整體分析，提出均衡性的技術方案，以降低總一次能源需求為最終目標。

04 關鍵技術

被動式低能耗建筑的技術策略是，采用性能化設計的方法，以室內環(huán)境和建筑能耗指標為約束性目標，基于建筑能效模擬，進行建筑本體和設備系統(tǒng)的關鍵參數(shù)敏感性分析，逐步優(yōu)化方案，最終選取最優(yōu)的性能參數(shù)與技術措施。涉及的關鍵技術措施包括：

05 八大優(yōu)勢

1 對居住者，提供舒適、安靜、潔凈、低運營成本的室內空間，滿足舒適和健康需求；

2 對建設方，技術可行，成本可控，具備供應端全產(chǎn)業(yè)鏈條，可贏得高品質建筑產(chǎn)品市場；

3 對開發(fā)方，降低長期建筑成本，指出一條從“房地產(chǎn)開發(fā)商”到“區(qū)域綜合服務商”的轉型之路；

4 對建筑業(yè)，為建材產(chǎn)業(yè)升級提供載體，促成新型商業(yè)模式，實現(xiàn)能源產(chǎn)業(yè)結構重塑；

5 對城市，規(guī)模性建設可顯著消弭城市峰值負荷，緩解調峰電廠建設壓力，減少基礎設施投入；

6 對社會，帶來整體生活品質提升、高質量推進中國城市化進程的正效應；

7 對國家，為實現(xiàn)能源轉型、資源節(jié)約提供了可行的技術路徑；

8 對環(huán)境，減少溫室氣體排放，緩解熱島效應，以保護人類福祉和生態(tài)系統(tǒng)。

06 示范項目

覆蓋地域：北京、河北、山東等16個省/直轄市

氣候區(qū)：嚴寒、寒冷、夏熱冬冷、夏熱冬暖4個氣候區(qū)

建筑類型：住宅、辦公、幼兒園、學校、展館等

結構形式：鋼筋混凝土、混凝土裝配式、鋼結構裝配式、磚木等

以示范項目為平臺，各參與方共同探索如何將被動式節(jié)能技術與中國當?shù)貧夂驐l件及可利用資源相結合，尋求最佳能效解決方案，為制定地方性高能效建筑設計施工標準積累實踐經(jīng)驗。

07 基礎技術研究

10 年間，關于被動式低能耗建筑的技術體系不斷完善，以示范項目為基礎，逐步明確了不同氣候區(qū)、不同類型建筑的技術路線，形成了清晰的設計邏輯， 建立了完整的指標體系，構建了可指導產(chǎn)業(yè)發(fā)展和工程實踐的規(guī)范化設計建造方法。

01 提出設計理念和技術路線

確立以降低建筑本體能源需求為導向的性能化設計理念，提出提升建筑本體性能，從需求側抑制建筑用能水平，減少對主動式機械采暖和制冷設備依賴的技術路線。

02 確立設計邏輯，建立指標體系

提出以定量的建筑能耗指標作為限制性指標， 以一次能源的形式衡量建筑的能耗水平；建立包括室內環(huán)境、建筑能耗、圍護結構、能源設備和系統(tǒng)、關鍵材料和產(chǎn)品的指標體系。

03 形成規(guī)范化的設計建造方法

形成高效的外圍護結構外保溫系統(tǒng)、高性能的被動式外門窗系統(tǒng)、建筑氣密性n 50≤0.6h-1、無熱橋的節(jié)點構造、高效熱回收通風系統(tǒng)的規(guī)范化設計建造方法。

04 建立建筑能效分析方法

建立被動式低能耗建筑的建筑能效分析方法， 構建我國 474 個城市氣象信息數(shù)據(jù)庫。

05 逐步探明規(guī)范化的檢測方法

引進建筑氣密性檢測方法，并針對高層建筑、大體量公共建筑進行適應性研究；逐步確立相關部品，如熱泵型新風環(huán)境控制一體機、密封材料等的檢測方法，為行業(yè)的整體發(fā)展提供有力支撐。

08 應用技術研究

01 優(yōu)越的建筑氣密性

被動式低能耗建筑的被動區(qū)應包括全部對室內環(huán)境具有控制要求的空間。

建筑的氣密層是指，無縫隙的可阻止氣體滲漏的圍護層。氣密層并不是由某種特殊材料形成，而是由具有氣密性的圍護結構自然構成的。

適用于構筑氣密層的材料包括：澆筑良好的混凝土、砌體墻體內表面的抹灰層（厚度≥15mm）、防水隔汽膜、硬質木板，如密度板、三合板等。由不同材料構成的氣密層的連接處，必須進行妥善處理，以保證氣密層的完整性。

氣密層應包繞全部被動區(qū)，并形成連續(xù)完整的封閉圈。氣密層一般針對建筑整體設置；視使用情況增設公寓或樓層的氣密層。

02 高效的外保溫系統(tǒng)

被動式低能耗建筑保溫系統(tǒng)，應連續(xù)完整，無結構性熱橋。

所謂“高效”，指外保溫系統(tǒng)在盡量小的厚度范圍內，達到優(yōu)越且均衡的保溫性、隔熱性、熱惰性、透汽性和氣密性等，同時兼顧系統(tǒng)性、相容性、耐久性。

各部位非透明外圍護結構的傳熱系數(shù)K，可參考下表規(guī)定。當采用分戶式采暖/制冷系統(tǒng)時，還應對樓梯間隔墻、分戶墻、樓板采取保溫措施。

03 高性能的外門窗系統(tǒng)

高性能門窗應兼具保溫隔熱和對太陽輻射的利用與遮蔽功能。

門窗的選擇應從衛(wèi)生性、能效性、舒適性等多視角進行統(tǒng)籌考慮，綜合評估門窗的傳熱系數(shù)、抗結露性能、氣密性、水密性、隔聲性，以及門窗玻璃的光學性能。

外門窗緊貼結構墻體外側安裝。外墻保溫層盡量覆蓋窗框型材，型材外露寬度控制在15mm。對于窗框較窄或有外遮陽、紗窗等安裝要求的外窗，外墻保溫層覆蓋窗框型材寬度應≥ 30mm。

外窗上口和側口采用角鋼固定，角鋼與結構墻體之間設置隔熱墊片；下口采用隔熱墊塊支撐。

采用扁平角鋼，避免刺破防水透汽膜，且保證防水透汽膜粘貼平整

表3 建筑外門窗的性能指標要求

注：CRF 為抗結露因子

表4 建筑外門窗玻璃的性能指標要求