被動式節能建筑綜合效益研究

周志剛 黃桂林*

(東北林業大學，黑龍江 哈爾濱 150040)

1 概述

中國建筑的平均壽命為25年～30年，較發達國家有較大的差距，如美國平均建筑壽命達到了74年，英國平均建筑壽命更是達到了132年，是中國平均建筑壽命的4倍多[1]。近年來，我國建筑規模日益擴大，其建筑能耗占全國能耗的30%以上，隨著城市建設和新農村發展戰略的推進以及人們對居住場所舒適度要求的不斷提高，建筑能耗的比值還將不斷上升，甚至有可能超越交通、工業等行業位居首位。面對中國建筑“短命癥”“肥胖癥”的狀況造成經濟負擔、能源的大量浪費和環境不可逆轉的嚴重后果，現需要發展一種新型的節能建筑——被動式建筑。被動式建筑是不依賴外部能源而實現建筑的通風、采光、降溫及取暖的建筑，具有低能耗、零能耗甚至負能耗的特點[2]。中德合作被動式建筑示范項目，如哈爾濱“辰能·溪樹庭院”、哈爾濱繼紅小學(哈西分校)在建筑節能降耗方面取得了卓有成效的效果[3]。

我國對被動式節能建筑的研究起步較晚，同時也對被動式節能建筑的綜合效益方法的研究少之甚少。本文通過經濟效益和環境效益兩方面入手為研究被動式節能建筑綜合評價提供參考。

2 研究思路

2.1 經濟效益研究

建筑業經濟效益評價的指標眾多，不同的研究學者研究的角度不同，作為國民經濟不可或缺的經濟型支柱產業，其具有的經濟效益顯而易見。本文通過采取全壽命周期的建造成本和使用成本對被動式建筑的經濟效益進行評價。使用成本分為管理成本、能耗成本、檢修成本、故障處置成本。

2.1.1建造成本

被動式節能建筑采用新材量、新技術、新工藝進行建筑施工，所以，早期建造成本會比普通建筑高出一部分，對于住戶來說，從長遠利益出發，其經濟價值還是非常可觀的。

2.1.2使用成本

被動式節能建筑冬天不用供暖，夏天不用空調，室內空氣常年保持恒溫恒濕、自動過濾和凈化室內空氣，有效去除PM2.5。顯然，被動式節能建筑的使用成本明顯低于普通建筑。本文根據對哈爾濱市幾座典型的被動式節能建筑使用成本進行調查研究來初步估計其使用階段的成本，進而闡述其明顯的效益優勢。

1)管理成本。被動式節能建筑采用新技術、新工藝和新材料，在后期的使用階段成本會明顯高于普通建筑。其中，被動式節能建筑的管理成本為28元/m2,普通建筑為23元/m2。

2)能耗成本。被動式節能建筑并不一定是零能耗建筑，它跟以前一樣還需要少量的熱能，它比通常的普通建筑要節能10倍，即能耗是普通建筑的1/10，所以每年的采暖費和夏季使用空調費也相應減少了。其中，被動式節能建筑的能耗成本為14元/m2，普通建筑為25元/m2。

3)檢修成本。被動式節能建筑在建造過程中會使用新型材料、采用新技術和新工藝，建筑本身會有很好的強度和適用性。但在交付使用達到一定年限后，很多設備、裝置會因為年久老化甚至失效，例如電梯的日常維護、太陽能電池板的換裝和維修，這些都會使建筑本身的使用成本增加。經調研資料統計，被動式節能建筑裝飾工程和主體工程檢修周期分別為8年和20年，裝飾工程檢修費用為3.7元/m2，主體工程檢修費用為16.4元/m2。

4)故障處置成本。被動式節能建筑在各種復雜天氣，不可抗力的作用下所產生的費用、工期是無法預料的，因此全壽命周期的故障處置成本很難確定，隨之，全壽命周期的年限預料也就更加困難。

在基于全壽命周期的經濟效益方案分析中，被動式節能建筑的安全和經濟效益的大小不僅與效益方案舊材料設備有關，還與分析方案中新增材料設備密切相關，然而，不同材料設備的周期不同，同時，被動式節能建筑各單位工程的運營時間也不相同，本文選用材料設備部分達到壽命年限后，用相同的材料設備代替使用，同時達到壽命年限的整體材料設備，整個運算終止。

2.2 環境效益分析

中國能源儲量豐富，疆域遼闊，是世界上國土面積第二大的國家。但中國是世界人口大國，人均占有用地和人均資源占有量并不是很可觀，這就需要政府部門合理規劃用地，施工技術人員發展高層建筑以及超高層建筑，這不僅是國家總體實力的體現還是降低能源消耗的有效方法。本文將被動式節能建筑環境效益分析指標分為兩個部分，分別是資源利用效益和生態環境效益。

資源利用效益：被動式節能建筑屬于綜合性強的工程，與周圍環境、空氣濕度、陽光的照射量有著千絲萬縷的聯系。因此，要評價被動式節能建筑對環境的影響以及環境本身對建筑的影響，不僅要考慮對于能源消耗的等方面的直接作用，還要考慮到被動式節能建筑通過外部環境作用產生的間接效益。

1)年供暖、供冷和照明一次能源消耗量。隨著經濟的增長，人們對生活質量的要求也日益提高，建筑的功能性和舒適性也有了很大的進步，被動式節能建筑主要利用熱回收裝置與自動式通風系統，從而達到室內冬季不冷，夏季不熱的舒適環境，被動式節能建筑年一次能源消耗量60 kWh/m2。

2)土地利用量。土地是一切社會活動的載體，在經濟活動日益增長的今天，土地資源的過度消耗已經超過了土地本身的承載力。國際統計局統計資料顯示，從1979年—2013年，中國平均每年增加人口不少于1 600萬人左右。保護和合理利用現有土地資源量迫在眉睫，各省政府和施工人員大力發展被動式節能建筑，這種做法已經得到了初步成效，但還需加大適用規模和完善施工工藝。被動式節能建筑的基本能源來源于建筑本身，其分離內部能源需求和荷載量，同時最大化利用可再生能源來維持建筑日常運行需要。其中，實現環境保護和提高資源利用率的關鍵性步驟包括如下：

a.不采用礦物資源；b.融合工程和建筑需要，提供太陽能并采取遮陽措施降低室內溫度；c.形成綠色屋頂幫助冷卻屋面，管理雨水徑流；d.外墻金屬板防水，組織熱傳導；e.雨水收集系統供建筑冷卻和灌溉需要。

3 結語

本文通過經濟效益和環境效益兩方面研究被動式節能建筑，對被動式節能建筑在各地區的適用性提高了參考，更是響應了國家“十三五”規劃對新型建筑新要求的規定。被動式節能建筑通過適應氣候特征的高效新風熱回收系統、高效保溫隔熱性能的圍護結構、自然通風、天然采光、合理利用太陽能，最大限度降低建筑能量需要，所用技術具有一定的推廣意義。被動式節能建筑可極大地緩解夏季用電高峰和城市熱島效應。對解決冬季取暖及霧霾等現代城市問題起到了引導性的作用。被動式節能建筑的積極推廣，促進了綠色、智慧生活時代即將開始。