發展中的被動房

金文

被動房的具體定義

被動房是被動式節能房屋的簡稱，也叫被動式建筑，因為名稱接近，很多人對于被動式建筑和裝配式建筑會產生混淆，裝配式建筑只是建筑的一種建造形式，與現在的鋼筋混凝土現澆的建造方式不同，是采用現場組裝的。被動式建筑則是建筑建造完成以后具有卓越的節能效果，但被動式并不同于節能建筑等相關概念，節能建筑是指遵循氣候設計和節能的基本方法，對建筑規劃分區、群體和單體、建筑朝向、間距、太陽輻射、風向以及外部空間環境進行研究后，設計出的低能耗建筑。節能建筑的定義同時也由一些門窗面積比以及墻體傳熱系統等相關指標來規定。而被動式建筑則是完全不采用任何主動式措施及外來人工輔助能源，完全依靠自身的建筑構造體系及建筑布局來達到四季舒適的目的。

被動房的概念適用于世界各地，無論寒冷地區還是溫暖地區都可建設被動式房屋，其基本的方式是一致的。依據當地的氣候條件，房屋的建筑結構材料的用量會有些差異。在寒冷地區關心的是墻體厚度，保溫層厚度。而在炎熱地區更關心的是制冷方法，例如遮陽、窗戶通風以保證在夏天也能保持舒適的室內環境。任何被動式房屋的個性特點都要依據當地的氣候條件進行優化。

在不同地區直接拷貝應用是不可行的。因為每個地區都有自身的建筑傳統，有自身特有的建筑材料，例如海南當地有一種用來制作房蓋的草，該草具有防腐、抗爛、遮陽效果特別好（太陽曬不透）、廉價等特性，完全可以達到被動式房屋的要求。每個地區都有自身的氣候條件。故此，被動式房屋的建造，要充分利用當地的資源，當地的建筑傳統。在不同地區的建造有成本分析，計算投入的成本（建筑成本）與每年可節省的資源費用（油、電、氣等），可以預計節省的費用多少年可以補回多投入的成本。例如在斯德哥爾摩以北80公里的奧克什貝里亞建造的被動式房屋，它的PHPP軟件計算供熱值為14.6 kWh/㎡.a，而此建筑如果放在慕尼黑只需要一半的供熱就夠了。

我國規定在長江以南的建筑是普遍沒有集中供暖的，采暖線的劃分正是因為建國初期國內能源短缺，缺少供暖南方的冬天室內環境較差，凍傷較為常見，而被動式房屋追求的是，在低耗能的條件下，得到極為舒適的生活環境。保溫窗、隔熱外圍護、熱回收裝置是被動房的主要組成部分，從外表看，它和一般建筑沒什么區別，所以被動式房屋只是一個標準，并不是一個工藝方法。

被動房雖然與綠色建筑同樣都強調建筑節能，但兩者也有不同，綠色建筑的定義是建筑的全生命周期都要達到節地、節水、節能的標準，即綠色建筑對于建造過程也有著相應的節水、節能要求，而被動房則沒有。因此綠色建筑包含被動房，但被動房并不一定是綠色建筑，不過按照2015年發布的《被動式超低能耗綠色建筑技術導則》要求，被動式建筑至少要滿足《綠色建筑評價標準》一星標準。

被動房的起源一艘船

被動房最初是指在寒冷的氣候條件下，建筑不需要采暖設備，僅通過太陽能、人體的熱量和圍護結構保溫實現較舒適的室內環境。最初并沒有嚴謹、完整的定義，但這一想法由來已久。

按照該理念實現的第一件作品是1883年在挪威建造的弗拉姆（Fram）號極地考察船。這艘長35米，用橡木建造的考察船，載重量為800t，配有三桅風帆和220馬力的柴油動力螺旋槳，曾是當時世界上深入極地最遠的考察船。

在南極、北極極度寒冷氣候條件下，該船不需要開啟采暖火爐，即可保持船體內較為舒適的溫度。

實現這一效果主要依靠優秀的保溫構造，船壁和甲板構造厚度達40～50厘米，由多層材料組合而成，包括木材、植物纖維、動物纖維等等，窗戶由3層玻璃構成。如今，這艘船作為一座博物館在奧斯陸被保護下來。

在歐洲寒冷地區，建造一棟不用采暖就能過冬的房子，對很多人來說是夢想也是挑戰。20世紀在北歐和英國，有建筑師、工程師小范圍地嘗試建造不用采暖設備就可以過冬的住房。

1973年，位于哥本哈根的丹麥科技大學建造了一棟試驗性被動房建筑，實際上它還沒有達到被動房的水平，只能被稱作低能耗建筑，但它為后來被動房技術體系的完善積累了寶貴的經驗。在與國外專家交流時，我得知他們當時做了很多奇特的設想，比如在房子外面做上玻璃房，白天最大限度接受太陽輻射熱，將墻體、地面、家具等物體加熱，夜晚用類似被子的東西將玻璃房蓋上，以避免熱量散發，保持室內溫度。此外，還有各種復雜、巧妙地閥門裝置，使玻璃房白天接受的太陽能熱量，傳導到起居室、臥室。此類的措施還有很多，總而言之就是想通過各種辦法達到被動房的標準，但最終并沒能實現。原因有很多，比如早期的被動房實踐暴露出許多問題，缺少高性能窗戶，人們沒有意識到建筑氣密性的重要性，不少項目采用了復雜的技術設備和構造機關，使建筑后期使用圍護復雜且成本高。為減少熱能損失，必須提高建筑氣密性，提高氣密性就必須通過新風系統保證室內空氣質量，而根據當時的技術，僅維持室內新鮮空氣一項就需要35kWh/㎡·a的電能，高于現代被動房采暖能耗標準的2倍以上，由此進行一個死循環，無法達到設想的被動房標準。雖然可以實現冬天不采暖生存下去，但遠遠無法滿足人所需要的室內舒適度。

人們在不斷摸索，嘗試各種技術組合，進行理論研究、模擬計算，直到1988年瑞典隆德大學（Lund University）的阿達姆森教授（Bo Adamson）和德國的菲斯特博士（Wolfgang Feist）在共同進行的低能耗建筑研究項目過程中，首先提出完整的“被動房”建筑技術體系，找到了被動房的最佳技術組合。

1990年，在菲斯特博士的參與下，達姆施塔特克蘭尼斯坦區（（Darmstadt-Kranichstein）成功建造了世界上第一棟被動房試驗建筑。這是一座4戶連排私人投資建設的住宅，每戶156平方米，建筑師是Bott/Ridder/Westermeyer設計公司。項目受到德國黑森州政府的資助，這座被動房非常成功，至今一直有4個家庭居住在里面，多年實際運行監測數據顯示，其采暖能耗小于12kWh/㎡.a。

通過節能技術，被動房基本不需要傳統的冬季集中采暖和夏季空調制冷，就可以讓室內溫度常年保持在20～26℃，濕度保持在30%～60%，室內空氣清新，沒有噪聲干擾，實現“恒溫恒氧恒濕低噪”，在為人們提供舒適和健康室內環境的同時，大大地降低了建筑能耗（公共建筑再節能60%以上，居住建筑再節能80%以上），是真正意義上的可持續建筑。

如果把被動房結合上更多的太陽能發電設備，那么也就實現了“近零能耗”的房屋，因為沒有誰愿意住在一個沒有冰箱和電視的房子里，因此需要太陽能來作為能源補充。

被動房在我國的發展

被動房在中國的首次出現，以及完整的被動房概念開始見諸于中國諸多媒體，最早可以追溯到2010年的上海世博會。作為上海的友好城市，即德國最大的港口城市漢堡，把經過認證的名為“漢堡之家”的被動房作為世博會的禮物贈送給上海，不過當時國內對于被動房仍舊就是知之甚少。

2013年元月秦皇島“在水一方”中德合作被動房示范項目的竣工，可以說從這個項目開始，被動房才真正引起業界的足夠重視了。這個項目是在德國能源署的技術支持下，在住房城鄉建設部的資助和指導下，由秦皇島五興房地產公司來具體組織實施的，應該說這是一個真正由中國人自己建造的本土被動房。而且，從層高方面看，也算得上是世界上最高的被動房了。因為一般國外的被動房基本都是在5層以下的低層被動式建筑，很少有18層高的建筑。

在水一方C區是中德合作“被動式-低能耗住宅”示范項目，總建筑面積80344平方米，一期四棟C12#、C13#、C14#、C15#樓于2012年3月28日開工建設，建筑面積28050平方米。2012年10月項目主體封頂。2012年底，C15#樓樣板間裝修完成。2013年1月，對六間樣板間進行溫度、濕度、二氧化碳含量、房屋氣密性、熱工性能及熱回收通風空調一體機熱回收率等各項測試，測試結果達到德國被動房建設標準。

2013年2月16日，兩個家庭分別入住C15#東、西兩套體驗房進行為期一年的居住測試體驗。經過前半年居住測試，室內溫度、相對濕度、二氧化碳含量、噪音、風速、能耗等內測試的結果均符合德國被動房屋標準。

“被動式-低能耗住宅”與我國現行65%節能標準的建筑不同，不僅對于圍護結構傳熱系數有著嚴格的要求，在控制熱橋、室內環境質量、噪音處理、熱回收效率等現行節能標準未做明確要求的方面，也提出了科學高效的解決方案。

與傳統節能建筑相比，“被動式-低能耗住宅”具有諸多優點：改變建筑節能設計理念，取消傳統的供熱（制冷）系統，用極少的能量即可滿足供熱（制冷）需求;減少二氧化碳排放，有效改善空氣質量和生態環境;能提供適合人體需求的室內溫度、濕度和安靜的空間，并保持室內空氣質量，二氧化碳含量不超過1000PPM（0.1%），確保居住環境舒適。“在水一方”C區項目采用圍護結構的保溫系統使熱量傳導的損失和通風系統中的熱損失最小化，年供暖能耗每平方米可節約30.53千瓦時，每年將節約標煤998噸，節省制冷采暖費用198萬元，減排二氧化碳2595噸。

秦皇島“在水一方”示范項目，通過了中德兩國政府組織的專家驗收，被認為達到了德國被動房的標準，而且在成本控制上也實現了每平方米不超過600元的設計目標。秦皇島項目的示范和帶動效應巨大，引起了上下游產業的關注和行動。

相較于歐洲各國幾十年的建筑節能經驗，我國雖然起步較晚，但發展勢頭迅猛，自2013年開始探索被動式超低能耗建筑以來，中國先后與德國、美國等國家在秦皇島、北京、哈爾濱、青島、珠海等地合作建設被動式超低能耗建筑項目，并取得了相當不錯的進展。

在國家層面上，國務院及各部委多次印發方案和通知，要求推廣建筑節能技術，開展超低能耗及近零能耗建筑試點，并多次發布技術標準。2017年3月，住建部發布《建筑節能與綠色建筑發展十三五規劃》強調，“推進建筑節能和綠色建筑發展是落實國家能源生產和消費革命戰略的客觀要求”，并要求到2020年，建設超低能耗、近零能耗建筑示范項目1000萬平方米以上。“十二五”期間我國已成功實施了被動房節能減排示范項目。到目前為止，獲得國際水平認證（PHI）的示范項目已接近20個，獲得國內認可項目的企業近百家，民間自行建造的被動式低能耗項目千余家。被動房技術在中國的發展儼然已經步入快速通道。

就在今年，第23屆世界被動房大會將在河北高碑店舉辦，由河北奧潤順達承辦。位于高碑店的列車新城是目前全球規模最大的被動式建筑住宅項目，其在建造標準上對標的是德國的海德堡列車新城，是中國被動房技術實踐的一大成果。

被動房的未來

我們應該看到被動房是未來建筑節能發展的一個方向，這給我們的門窗、新風產品指明了發展方向。從目前被動房的建造經驗來看，被動房的實現需要配備高質量的門窗、保溫材料、高效新風系統的等產品，如果要實現“近零能耗”則還需要配置太陽能、熱泵等新能源。這些產品如今都已經能實現國產化，并且都有實際應用案例。

被動房的高造價是其推廣的最大阻力，從純經濟角度計算，被動房所節省的電費與其造價相比是微不足道的，但我們也應該看到其整體社會效應，建筑作為社會能耗的消費大戶，建筑節能是事在必行的，目前的各種節能政策和要求已經很說明問題了，節能環保是大勢所趨，對于當前我們已經相當惡劣的生活環境而言更是迫在眉捷。

被動房的發展將給我們的門窗、新風、建筑光伏等諸多行業帶來發展機遇，也給我們帶來了發展挑戰，即如何進一部降低產品的造價。我們可以做出高性能的被動門、被動窗、高效新風，但能不能做出價格適中的產品則是相當困難的，需要進一步提升我們的技術。如果這些實現被動房的關鍵產品成本下降，那么被動房將會更為普遍的存在。

【文獻標識碼】D

【文章編號】1671-3362（2019）05-0020-04