被動房的誘惑

向攀　何田

摘 要 1991 年， 地球上第一座被動式房屋建成在德國達姆施塔特市（Darmstadt）。在那時，幾乎沒有人相信，在中歐的冬季氣候條件下，有一種建筑能夠保持室內舒適的溫度和濕度而不依賴主動供暖。目前，被動式房屋標準被公認為世界上最高等級的建筑節能標準。在應用范圍上，被動式房屋除了滿足冬季供暖，還大大地改善了夏季因空調制冷而消費高額電能的局面。

關鍵詞 被動房 節能環保 低能耗 德國 高舒適度

1被動式房屋的概念

被動式房屋的概念最早由德國達姆施塔特被動房研究所（PassiveHouse Institute，PHI）提出。指在不采用傳統采暖設施而只依靠太陽輻射、室內燈光、電器散熱、人體放熱等自然得熱方式下，建造冬季室內溫度達到20℃以上，具有必要舒適度的房屋。它是指采用各種節能技術構造最佳的室內環境和建筑圍護結構，最大限度地提高建筑保溫隔熱性和氣密性，使建筑物對采暖和制冷需求降到最低。在此基礎上，通過各種被動式手段，如太陽能輻射、自然采光、自然通風和室內非供暖熱源得熱等來實現室內舒適的熱濕環境和采光環境，最大限度地降低對主動式機械采暖和制冷系統的依賴或完全取消這類設施。

2被動式房屋的優點

2.1濕度

濕度過高或過低都會影響健康，尤其是對皮膚和呼吸道的影響；濕度過高時會產生霉菌；濕度過低時有可能損壞鑲木地板或樂器等。最佳相對濕度范圍是40-60%，被動房很容易控制室內的濕度。

2.2溫度

被動房內溫度均勻舒適，沒有局部的高溫或低溫輻射。亞洲人最佳溫度是18～26℃，夏季自然通風溫度可達29℃以下。

2.3沒有墻面結露與發霉

熱橋導致局部低溫造成的冷凝結露，使內墻面發霉。普通房屋的外墻角，屋頂墻角等外表面積大于內表面積，散熱面增大，室內局部溫度降低，如果處理不當，易造成內表面結露，引起霉變。

2.4沒有窗表面結露與結霜

普通節能房屋的窗傳熱系數約為2.5W/（m2·K），非節能窗傳熱系數更大，熱阻小，表面溫度低，易結露和結霜。普通窗（傳熱系數按2.8W/（m2·K）內表面與室內溫差可達9℃以上，被動式房屋，窗表面與室內溫差小于3℃（室外溫度-10℃，室內溫度20℃），被動房室內是溫度均勻舒適的熱環境。

2.5空氣潔凈度

通過空氣換氣機進行有組織的通風，過濾掉空氣中的灰塵及花粉等人體過敏源，使室內干凈舒適，并且能把室內二氧化碳含量控制在1000ppm以內。

3國外被動房的發展情況

目前， 被動房技術及相關產業鏈在德國已經成熟，在德國范圍內就有6 萬多座被動屋， 并以每年3000棟的速度增長。歐盟國家也在全面推廣被動屋技術。到2020 年， 歐盟所有新建建筑都將采用被動房技術。

塔姆施塔特市“被動房”住宅

20 世紀80 年代中期，低能耗住宅標準已成為瑞典和丹麥法定的能源標準。1990 年德國的塔姆施塔特市（Darmstadt）建造了世界上最早的一幢“被動房”住宅。以此進行示范性探索和研究，這是一幢條形聯排住宅，包含四個單元，每個居住單元的面積為156m2。建筑物的保溫和熱能回收是設計的重點，其主要設計措施如下：

（1）外圍護結構的保溫效果：住宅的屋頂、外墻、地下室、窗戶和通風系統做了特殊處理，使房屋隔熱性能很好。

（2）氣密性和通風系統：“被動房”中氣密性的要求也很高，在2001 年10 月的加壓測試中，n50<0.3/h，建筑構件也沒有形成熱橋。

（3）熱源和熱量回收：通常情況下，普通住宅樓面面積的年均通風熱損失是35 kW·h /m2，這一數值是被動房指標的2倍，因此，只有采用控制的通風系統才能獲得高效的熱量回收。通過設計和優化，被動房在運行中回收了80% 以上的熱量。

（4）新鮮空氣：給每單元的起居和睡眠區最低可提供100 m3/h的新鮮空氣（按照每戶4 人，每人25m3/h 的新風量確定），最高則可提供160～185 m3/h 的新鮮空氣，可滿足人們的新風需求。

住宅在落成后的1 年里總能耗量稍高，在以后的近10 年里塔姆施塔特的被動房總能耗都在4 0 kW·h /（ m3·a）以下，遠低于當時“被動房”的能耗規定，成為大規模發展“被動房”住宅及低碳住宅的成功范例。

4國內被動房的發展情況

“漢堡之家” 是中國境內首套獲得認證的“被動房”。它是上海世博會德國漢堡市城市最佳實踐區案例館。“漢堡之家”一年消耗相當于50 kW·h/m2 的能量， 僅為普通辦公樓的1/4。屋頂上安裝的光能利用設備可以提供建筑所需電能的90%， 而地源熱泵裝置則為整個建筑的制冷和供暖供給能量。

2009年，我國住房和城鄉建設部與德國建設部開始合作， 被動房在中國迅速發展。首批4個被動房項目均已建成，并通過認證及驗收，分別是秦皇島在水一方項目、哈爾濱辰能溪樹庭院項目、河北省建科院項目、朗詩布魯克被動房項目。此外，還有18個被動房項目正在建設中，分布于全國各個氣候帶。2015年5月1日正式實施的河北省《被動式低能耗居住建筑節能設計標準》也成為我國第一個有關被動房的標準。

5德國方面得到的啟示

德國在建筑節能方面積累了很多成熟的經驗，從上述德國低能耗住宅和被動屋住宅來看，以下幾點值得注意：

5.1建筑本身的保溫效果

德國低碳住宅的發展過程中，外墻、窗戶、屋頂、地下室等外圍護結構的熱工性能不斷優化，在減小熱橋方面，陽臺等薄弱部位幾乎都與主體結構脫離，保證熱橋最小化。上述兩點，主要依靠材料的進步和設計的構思來實現。

5.2 建筑設備的能耗

建筑設備，尤其是通風系統在降低能耗方面正起到越來越重要的作用。在結構低能耗住宅中，通風系統的作用主要是保證室內空氣交換，對于空氣余熱尚沒有再利用措施。在“被動房”住宅的通風系統中，包括了熱回收功能，并與采暖系統結合進一步減少空氣交換帶來的熱量損失。

5.3可再生能源利用

德國的住宅一方面盡可能降低能耗，另一方面通過利用可再生能源減少常規能源消耗，降低對環境的破壞，同時通過光伏電池、風力發電等措施實現建筑創能。

5.4提高工業化水平，增強經濟適應性

德國在發展低能耗住宅的過程中，多數還采用非標化的生產模式，經濟性不高，在推廣“被動房”住宅階段，就開始嘗試將一些標準化的構件引入設計，如今已經提出了“預制能源盒”的概念，大大提高了建筑工業化的程度。同時，在設計中建筑師也巧妙構思，使之既滿足產業化的要求，又可以根據使用者的需求靈活布置平面和剖面，甚至可以根據設計者的要求選擇建筑立面。這樣既滿足工業化生產的需求，又兼顧到住宅的個性化，提高了經濟性。

6總結

當人們不再為居住發愁的時候，人們對居住環境的要求也越來越高，所以當務之急就成為如何建節能住房、環保住房。我們可以借鑒德國建筑采用節地、節水、節材、節能環保的相關產品和技術，帶動我們的住宅品質和性能提升，推進住房建設和消費模式轉型。被動式房屋不僅非常節能，而且具有非常高的居住舒適度，逐漸受到房地產企業和建筑開發商的關注，同時也吸引了來自政府的目光。此外，它在有效減少對地球大氣層的CO2 排放量，從而在改善城市氣候、環境保護等領域起了積極的作用，這恰恰是目前中國城鎮化發展中面臨的一個熟悉而又嚴峻的課題。可以預見，作為一種更高水平的節能建筑，被動房在我國將得到進一步的推廣和發展。

參考文獻

[1] 劉華新.德國的節能“被動屋”[J].共產黨員，2009（14）.

[2] 計永毅，郭霞.國外零能耗建筑的發展狀況分析[J].建筑經濟，2013（05）.

[3] 陳琳.漢堡之家，主動節能的“被動屋”[N]. 第一財經日報，2010-04-08 （T07）.

[4] 張婷.住建部：“被動式房屋”是未來建筑的發展方向[J]. 智能建筑與城市信息，2015（08）.

[5] 德國擁有成熟的被動屋技術及相關產業鏈[J].中國電力，2014（08）.

[6] 趙楨，陳易.德國低能耗住宅和被動屋住宅簡析[J].住宅科技，2012（11）.

[7] 朱洪祥.德國被動節能屋的設計理念與技術要點[J]. 建設科技，2010（20）.