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摘要：被动式建筑是在满足高品质建筑室内环境的前提下，能实现超低耗能的建筑。被动式建筑的研究和应用，符合我国建筑业节能、环保和转型升级的发展战略，是建筑领域的热点和前沿课题。本文介绍了被动式建筑的发展历史及其在我国的应用现状，分析了我国被动式建筑的建设与发达国家的差距和存在的问题，并提出了应对建议。
关键词：被动式建筑;被动房;节能;环保
房屋建造的目标是建造美观、舒适、耗能低和维护成本低的建筑。被动式建筑是指采用保温、遮阳等被动式技术，最小化建筑的采暖和空调需求，不用主动采暖和空调系统就可以维持室内舒适热环境的建筑[1]。被动式建筑的理念是提高建筑自身性能，减少对化石能源的依赖，同时营造舒适的室内人居环境。发展被动式建筑，对于我国治理环境污染、节约能源和建筑业从粗放式发展到集约式发展的转型升级都有重要意义。
1被动式建筑的主要特点
被动式建筑是通过提高建筑自身的性能，达到降低能耗同时满足舒适性的目的，而不以采用高科技技术和产品为目标，在节能和舒适的前提下，采用的技术和设备越少越好，造价越低越好，有效减少不必要的设备投资，避免为了满足一些标识认证而过度采用可再生能源设备的情况[2]。在建筑体型紧凑的基础上，提高围护结构的保温性是建设被动式建筑最主要的措施，除了屋面、外墙和门窗，还要考虑地面的保温性，应特别注意保温的薄弱环节，避免产生冷桥。对于被动式建筑，充分利用太阳能非常重要，建筑宜南向布局，夏季要遮阳，减少制冷能耗；冬季，要尽量引入太阳能，减少采暖对化石能源的依赖。气密性也是被动式建筑的重要指标，除了减小热损失外还有利于控制室内的湿度，一般被动式建筑的气密性测试（Blower Door Test）要求在50Pa的室内外空气压差下，换气次数不超过0.6次每小时。在建筑气密性满足要求的前提下，一般采用低噪音的机械通风方式保证室内空气清洁，回收排风中的热量用来预热送入室内的新鲜空气，是被动式建筑的关键技术之一，甚至借助新风系统可以调节室内温度，经过预热的新鲜空气进入室内就可以保持室内的设计温度，从而可以不安装传统的采暖系统。同时，机械通风可以保证室内空气的质量，雾霾时，利用被动房的气密性阻止室外空气进入室内，带有过滤装置的新风机组可有效消除雾霾，使被动式建筑成为雾霾中的“安全岛”[2]。另外，建筑使用过程中，采用可再生能源供应热水和采用节能电器也是降低建筑能耗的重要措施。综合采取上述措施后，被动式建筑只要很少的热量即可达到室内设计温度的要求，除了充分利用各种免费能源外，为了得到稳定的热源和冷源，一般也会设置备用的小型采暖和制冷设施，但其能耗远远低于普通建筑（通常只有普通建筑1/10~1/5）。
由于被动式建筑耗能极低，室内设施和人员的散热变化对采暖和制冷负荷的影响很大，设计被动式建筑需要进行精确分析，分析中对气候、设备、人员、光照等数据的精度要求也高于传统建筑能耗计算，而且计算是否准确还要通过实际的能耗测试来检验。
节能和舒适是被动式建筑的两个主要特征，不同于传统“专家打分”的评价体系，被动式建筑的评价以耗能（采暖能耗、制冷能耗等）和室内舒适性（温度、湿度、噪音、CO2和其它污染物含量以及结露发霉等）的实测结果为依据，不仅要求精细化的设计，还必须进行精细化的施工和材料选择才可能通过测评，甚至用户可以通过检查室内环境和核算能源费用识别出被动式建筑。
为了满足能耗指标，被动式建筑一般被保温材料包裹，降低了建筑的白天吸热和晚上放热，避免了城市热岛的产生。同时，由于结构构件完全被保护层覆盖，温度、湿度的变化很小，也避免了与腐蚀介质的接触，结构的耐久性也大大提高，按照德国标准，合格的被动房，第一次维护的时间必须超过40年。
2被动式建筑发展状况及存在问题
被动式建筑在欧美等发达国家发展很快，20世纪80年代，被动式建筑的概念被提出，90年代开始大范围推广应用，比利时从2015年、德国从2018年、欧盟从2020年开始新建建筑只能建被动式建筑。根据发达国家的实践经验，被动式建筑造价经济、环境友好、使用舒适，是未来绿色建筑的发展方向和新型房屋的建造模式。
我国建筑节能水平还亟待提高，以北方的采暖建筑为例，1986年开始实施30%的节能标准，1996年提高为50%，2010年提高为65%，2015年有条件的地区执行75%的标准。而我国75%的节能标准，要求外窗传热系数不大于2.0W/(m2.K)，仅与1995年的德国标准相当，与德国新建建筑的0.8W/(m2.K)传热系数标准还有很大差距[3]。近年来，我国逐步推进降低建筑能耗的可持续发展战略，应借鉴发达国家被动式房屋建造经验。
文献4对比了我国建筑热工设计分区中的寒冷地区与同纬度发达国家的太阳能资源和气候条件，论述了我国利用太阳能资源发展被动式建筑的潜力。文献5梳理了办公建筑的能耗特点，归纳了被动式建筑技术在多层办公建筑上的应用策略，并以“大连生态科技创新城”为例选择合理的技术，使其冷热负荷指标满足了被动房的标准。文献6结合预制装配式被动房在我国的应用，介绍了山东、河北等地的 “青岛中德生态园”、“山东建筑大学教学实验综合楼”、“秦皇岛在水一方”示范项目和其中的关键技术问题。2009年，我国住建部与德国能源署合作开展超低能耗示范项目，到2017年3月，建成面积约80万m2，项目32个，涉及8个省份、4个气候区。河北省于2015年实施了国内首个被动式建筑标准，要求外窗传热系数不大于1.0W/(m2.K)[3]，相当于92%的节能标准。文献7总结了山东省被动式建筑的推广应用工作，介绍了2010年世博会的“汉堡之家”、哈尔滨的“溪树庭院”、长兴的“布鲁克”等已建成被动式建筑。截至2015年，山东省确定了22个省级被动式建筑示范工程，有新建项目，也有节能改造项目，有居住建筑，也有办公、展览等公共建筑，总建筑面积16万m2，其中“潍坊未来之家”项目已于2015年建成，并获得了住建部和德国能源署颁发的被动式低耗能建筑证书。
被动式建筑在我国逐步得到重视，实践中也有示范性的应用，但还面临诸多问题。其一，规范体系不完善，目前我国关于被动式建筑的主要规范和标准见表1，对被动式建筑的发展起到了重要的指导作用，但距离从项审批到竣工验收、使用都能提供支撑的标准体系还存在很大的差距，房屋节能计算的基础标准和建筑部品安装规范等都有待进一步完善。其二，我国现阶段能够建造被动房的企业较少，配套的产品和技术还不成熟，市场接受度不高，在已建被动式建筑中，主要解决了冬季的采暖问题，降低制冷耗能技术的研究和应用相对滞后。其三，相关技术人员和配套产业链缺乏，部品构件质量低且使用年限短、安装工艺落后、现场管理粗放的传统建筑业生产模式已经不能满足建造被动式建筑的要求，特别是门窗行业的转型升级需求尤为突出，即使按现行的65%节能标准，因门窗质量和安装工艺也引起了大量的质量投诉。与发达国家相比，我国室内装饰装修材料和家具等的环保性能低，在气密性要求高的“被动房”中，人们往往担心空气的质量。其四，目前被动式建筑只示范性地应用于小众化的市场，没有形成规模效应，虽然前景广阔，经济性上仍缺乏竞争力。
3建议
发达国家被动式建筑的应用经验值得我国学习与借鉴，但我国幅员辽阔，建筑气候分区复杂，不同地域的温度、湿度、日照、降水等差异很大，同时我国不同地区经济发展不平衡，建造被动房必须因地制宜，适应气候条件和地域经济、技术发展水平，采用不同的被动式技术，寻找投入和效果的平衡点，逐步发展适合我国具体国情和地方特色的被动房标准，不能照搬发达国家的技术标准。
建造被动式建筑需要发展符合国情的太阳能设备、门窗、通风等硬件配套技术，也需要大量掌握相关技术的建筑从业人员，应加强对从业技术和管理人员的培训，储备人才，同时借鉴发达国家的政策扶持、建造监管和资金激励等成功经验，增加市场和民众对被动式建筑的接受度和认可度。同时，也应注意避免违背被动式建筑的理念，超越项目具体条件，过度采用高科技节能技术和产品。
参考文献：
[1]王立华,徐强. 被动式建筑解读及其在中国的发展[J]. 绿色建筑，2016(2).
[2]张小玲. 被动房与普通房屋优劣比较分析——为什么我们坚持要建被动式低能耗房屋[J]. 建设科技，2017(17).
[3]易序彪. 发展被动房有利于建筑产业升级. 建设科技,2015 (19).
[4]索健,赵金玲,陈滨,范悦. 寒冷地区被动式多层居住建筑研究——中外住宅被动式采暖降温技术的对比分析[J]. 建筑学报，2009(5).
[5]宋硕. 被动房在多层办公建筑上的可行性设计研究——以大连生态科技创新城为例[D]. 大连理工大学, 2017.
[6]杨超,李昂,张纪刚. 装配式被动房的发展综述及发展前景探究[J]. 青岛理工大学学报，2018(4).
[7]殷涛. 山东省被动房示范与建设实践[J]. 建设科技,2015 (15).
论文作者:吕坚, 刘畅
论文发表刊物:《防护工程》2019年第6期
论文发表时间:2019/10/9
标签：被动式论文; 建筑论文; 我国论文; 标准论文; 发达国家论文; 节能论文; 室内论文; 《防护工程》2019年第6期论文;