中國被動式超低能耗建筑發展現狀及展望

于 震，劉 偉

（1.中國建筑科學研究院有限公司，北京 100013；2.南京工業大學，南京 211816）

隨著中國快速發展的城鎮化進程和經濟轉型，建筑能耗在中國終端能源消耗占比不斷提高。根據中國建筑節能協會在2015年發布的建筑能耗報告，建筑能耗8.57億tce，占中國能源消耗的20%左右。此外，中國建筑還消耗了中國鋼鐵產量的50%，用水量的33%，以及水泥產量的70%［1］。

中國被動式超低能耗建筑的發展受到德國被動房技術體系的啟發和影響。被動房是德國被動房研究所提出并管理的一套比較完整的技術體系，該技術體系強調通過應用更好的圍護結構保溫、高性能門窗、高效熱回收新風系統、高建筑氣密性和無熱橋設計建造，僅使用非常少的一次能源，實現更好的室內環境品質。德國被動房強調通過被動式建筑設計，而不是通過應用復雜的機電系統或可再生能源來實現建筑能耗的降低，這一理念符合一直以來被倡導的“被動優先，主動優化”的基本原則，在中國被政府和產業界廣泛接受。首批被動式超低能耗建筑示范工程的成功實施，使得中國被動式超低能耗建筑技術體系快速發展，獲得了廣泛的政策支持，其市場潛力也得到了開發單位、設計單位、施工單位及相關產品制造企業的密切關注，在過去5年間，相關市場得到了快速的發展［2］。

盡管市場蓬勃發展，政策大力支持，學術界和產業界對于被動式超低能耗建筑的爭論卻從未停止。很多專家認為被動式超低能耗建筑過于強調高建筑氣密性、機械通風、非常高的外墻保溫性能，不適用于大型公共建筑或濕熱地區的建筑。即使是被動式超低能耗建筑的支持者，對于一些關鍵指標取值、能耗計算的邊界條件、能耗計算方法、關鍵節點做法等關鍵技術問題也存在分歧。

1 被動式超低能耗建筑發展歷程

中國有據可查的第一個被動房是2010年上海世博會的漢堡館，這座2 094 m2的辦公、公寓混合功能的被動房坐落在世博會的城市體驗區。在當時，漢堡館并沒有因為采用了被動房技術體系得到行業的廣泛關注。在展覽結束后，漢堡館被中國企業買下并移往他處。

2009年中國住建部科技發展促進中心和德國能源署簽署了關于被動式建筑在中國發展的合作備忘錄。秦皇島“在水一方”項目和哈爾濱“溪樹庭院”項目入選首批合作示范工程。2012年“在水一方”項目的被動式超低能耗示范樓成功進入市場，迅速得到消費者、產業界及政府的認可。“在水一方”項目在德國專家的幫助下，全面地展示了被動式超低能耗建筑的設計理念和技術集成，德國先進的節能技術、產品和施工工藝得到廣泛的應用，項目驗證了被動式超低能耗建筑在中國目前的房地產市場環境中的技術經濟可行性，為探索適宜我國國情的超低能耗建筑技術路線提供了很好的借鑒。

2014年，中國建筑科學研究院近零能耗示范樓建成并投入使用，這是國內首座明確以近零能耗為建設目標的示范建筑。該項目以有限的增量成本實現了能耗低于同類建筑30%的節能目標。示范項目在短時間內吸引了數千名業內人士的參觀交流，有力地推動了被動式超低能耗建筑在中國的發展。

在2015到2017年間，北京、山東、河北、河南等省市均提出了建設數十萬平方米甚至更多被動式超低能耗建筑的發展規劃，中央和地方政府也支持了多個大型科研項目和設計標準的開展，產業協會和產業聯盟紛紛成立，示范項目不斷涌現，被動式超低能耗建筑步入快速發展時期。

2 相關支持政策

2.1 國家政策

2016年12月國務院頒布《“十三五”節能減排綜合工作方案》，方案的規劃目標是到2020年我國的一次能源消耗總量低于50億tce。與2015年相比，人均一次能源消耗減少15%。方案提出，實施建筑節能先進標準領跑行動，開展超低能耗及近零能耗建筑建設試點工作，推廣建筑屋頂分布式光伏發電。同年，國家發展和改革委員會發布了《城市適應氣候變化行動方案》，文件要求各省積極發展被動式超低能耗綠色建筑，通過采用高效高性能外墻保溫系統和門窗，提高建筑氣密性。

2017年住房和城鄉建設部頒布了《建筑節能與綠色建筑發展“十三五”專項規劃》，規劃要求積極開展近零能耗建筑建設示范，鼓勵開展零能耗建筑建設試點。在全國不同氣候區積極開展超低能耗建筑建設示范。到2020年，建設超低能耗、近零能耗建筑示范項目面積1 000萬m2以上。同年，住建部節能與科技司提出2017年的年度重點工作計劃，計劃包括超低能耗建筑示范，提高建筑節能標準，提升門窗性能，加強綠色建筑國際合作等工作內容。

2.2 省級政策

為響應國家部委政策的要求，許多省市頒布了被動式超低能耗建筑的鼓勵政策。

北京市在《北京市推動超低能耗建筑發展行動計劃（2016—2018年）》中提出，3年內建設不少于30萬m2的超低能耗示范建筑，2018年前完成北京市超低能耗居住建筑、公共建筑、農宅的設計導則或標準，完成相關材料應用技術標準和施工技術規程。對被動式超低能耗建筑提供政府補貼：第一年資金獎勵標準為1 000元/m2，單個項目不超過3 000萬元；第二年資金獎勵標準為800元/m2，單個項目不超過2 500萬元；第三年資金獎勵標準為600元/m2，且單個項目不超過2 000萬元。

河北省是較早推動超低能耗建筑發展的省份之一，《石家莊市建筑節能專項資金管理辦法》補貼政策：2017年建成的超低能耗示范建筑項目，每平方米補貼300元，單個項目不超過500萬元；2018—2019年建成的，每平方米補貼200元，單個項目不超過300萬元；2020年建成的，每平方米補貼100元，單個項目不超過200萬元。定州市《提高住宅建筑節能標準，發展被動式超低能耗綠色建筑的實施方案（試行）》獎勵機制：對達到被動式超低能耗綠色建筑標準的給予20元/m2的獎勵，獎勵總額不超過100萬元。

山東省在《山東省省級建筑節能與綠色建筑發展專項資金管理辦法》中提出，按照被動式超低能耗綠色建筑示范的增量成本（與新建節能建筑相比）的一定比例給予資金獎勵。青島市發布了《組織申報被動式建筑獎勵資金》的通知，對于被動式建筑示范工程，給予200元/m2的獎勵，單個項目300萬元封頂。通過示范項目經驗形成本市被動式建筑工程建設標準或適用性技術研究等技術成果的，給予50萬元的額外獎勵。

除了北京、河北和山東外，江蘇、江西、河南等省份均出臺相關政策鼓勵超低能耗建筑發展。多數專家學者認為超低能耗建筑更適合嚴寒寒冷地區，因此華北各省對超低能耗建筑的推廣更為積極，但一些南方省份也在積極探索研究適用于當地氣候的被動式超低能耗建筑。

3 相關標準和規范

3.1 國家標準

目前國家層面的近零能耗建筑技術導則為住房城鄉建設部于2015年11月頒布實施的《被動式超低能耗綠色建筑技術導則（試行）（居住建筑）》［3］（以下簡稱《導則》）。《導則》借鑒了國外被動房和近零能耗建筑的經驗，結合我國已有工程實踐，明確了我國被動式超低能耗建筑的定義、不同氣候區技術指標及設計、施工、運行和評價技術要點，為全國被動式超低能耗建筑的建設提供指導。

繼《導則》頒布之后，國家標準《近零能耗建筑技術標準》也已獲批編制，由中國建筑科學研究院會同河北省建筑科學研究院主編的國家標準《近零能耗建筑技術標準》是開展建筑節能標準國際對標研究的需要，在編制過程中綜合考慮節能標準、材料標準、設備標準對標準的支撐作用，將為住建部建筑節能未來發展規劃提供技術依據，國家標準計劃于2018年完成征求意見。

3.2 省級標準

各省參考《導則》制定了各自的省級標準。2015年5月河北省率先頒布了地方標準河北省《被動式低能耗居住建筑節能設計標準》，標準參考了德國被動房的設計理念，對房屋的實際能源消耗進行了規定，并提出了一次能源和一次能源系數概念，提出了建筑負荷完整的計算方法，給出了河北省11個城市完整的氣象參數計算數據庫。除設計標準外，河北省還頒布了超低能耗建筑的施工規范、驗收標準、技術標準圖集。河北省超低能耗公共建筑的技術標準也在籌劃編制中。

2016年12月，山東省發布《被動式超低能耗居住建筑節能設計標準》，該標準針對山東省的實際情況進行了適宜性分析，在標準中明確規定了山東17個地市的年供冷需求和年供暖需求指標及能耗指標；明確規定了被動式超低能耗居住建筑室內環境參數：PM2.5濃度≤35 μg/m3，這是PM2.5濃度首次出現在山東省建筑節能標準中。

自2016年起，北京市開始超低能耗建筑標準的編制，北京市將滿足關鍵技術參數指標作為獲取政府補貼的條件，該標準對不同層數的居住建筑給出不同的指標；對公共租賃用房和農村住宅單獨給出指標；除供冷需求、供暖需求和一次能源消耗限值外，給出建筑總一次能源消耗量指標并給出碳排放強度建議指標。北京市《超低能耗居住建筑設計標準》計劃于2018年完成征求意見。

除了北京、河北、山東以外，其他省份也開始編制被動式超低能耗建筑的相關標準，如：河南省《被動式超低能耗居住建筑節能設計標準》、黑龍江省《被動式超低能耗居住建筑節能設計標準》等。

4 中國被動式超低能耗建筑評價標識

為進一步促進我國被動式超低能耗建筑發展，切實推動被動式超低能耗建筑在我國的市場規范化和技術標準化，發揮標識的市場激勵作用，中國建筑節能協會開展了中國被動式超低能耗建筑的評價工作，對達到超低能耗建筑要求的項目授予標識。評價標識工作包括設計和施工2部分。設計部分評價標識在施工圖設計文件審查通過后進行；施工部分評價標識在建筑竣工驗收前進行。建筑竣工驗收一年后，可對超低能耗建筑進行后評估。

申報標識的建筑需依據相關標準，評定其能耗水平并進行相關技術評價，居住建筑需滿足《導則》的相關要求，公共建筑能耗水平應比現行國家標準《公共建筑節能設計標準》中的能耗水平低60%。

評價標識的申請由業主單位、房地產開發單位提出，鼓勵設計單位、施工單位和物業管理等相關單位共同參與申請。評價標識開展的2年中，共34個項目被授予標識。2016年第一批授予被動式超低能耗綠色建筑標識的項目共19個，包括辦公建筑、居住建筑、學校建筑、展覽中心、康復中心等，首批標識評價項目分布于北京、天津、山東、新疆、西藏、吉林、遼寧、河北、江蘇、福建等多個地區。2017年第二批授予被動式超低能耗綠色建筑標識的項目共15個，包括辦公建筑、居住建筑、學校建筑、展示中心等，標識評價項目分布于北京、湖南、內蒙古、河北、山東、山西、天津等多個地區。其中代表性項目有青島中德生態園被動房技術體驗中心、山東城建學院實驗實訓中心、科凈源北京K20園區3號、11號、13號樓、高碑店列車新城一期、首開太原花溪龍苑西28號樓等。

5 關鍵技術問題討論

通過對示范項目、相關政策、標準和評價標識的介紹，可以看出我國的被動式超低能耗建筑進入了快速發展階段。雖然如許多研究人員提出的那樣，被動房或被動式超低能耗建筑是實現近零能耗建筑的最佳途徑之一［4—6］，但學術界和產業界在很多方面沒有達成共識：一些學者認為應通過研究適應當地氣候和建筑類型的技術來推動被動式超低能耗建筑概念的發展；還有些學者堅持認為，德國的被動房屋概念是普適的，能夠適應我國任何地區的建筑。下面就一些重要且經常提到的問題進行討論。

5.1 自然通風和機械通風

對被動式超低能耗建筑的爭論之一是它總是要求建筑設置機械通風系統，并要求具有高效的熱回收系統。在一些情況下，由于通風機的能耗占比過大，導致與普通建筑相比，被動房甚至能耗更高。具有熱回收的機械通風系統可能不適用于較為溫暖的氣候條件。一些研究表明，通風管道和過濾器如不按要求進行清潔，還會影響室內環境健康。機械通風和自然通風應為互補關系，在嚴寒的冬季和非常炎熱潮濕的夏季，打開機械通風系統既可以降低供暖和制冷能耗，又可以保持更好的室內環境。有效控制機械通風與自然通風之間的智能切換對于被動式超低能耗建筑來說非常重要。通風管道和過濾器的清洗維護不僅僅是被動式超低能耗建筑的問題，通風系統生產商和安裝人員必須認真考慮系統后期維護清洗方便性，一些供應商使用智能控制系統結合遠程提醒服務和后續清洗服務，解決新風系統的售后服務問題。

5.2 氣密性

被動式超低能耗建筑比普通建筑有更好的建筑氣密性，以減少空氣滲透造成的供暖能耗。一些學者的研究表明，在某些氣候條件下，更好的氣密性可能會導致房屋塵螨和霉菌的增加，增加出現哮喘和過敏幾率［7，8］。隨著氣密性的提高，機械通風將更頻繁地使用，這也會導致更多的風機能耗［9—11］。建筑物更好的氣密性、更低的空氣交換率會導致更糟的室內環境。被動式超低能耗建筑目前根據人員需要決定通風量，沒有充分考慮室內VOC稀釋和其他因素的通風要求。在非常寒冷、炎熱或受污染的室外條件下，更好的氣密性可確保通風空氣得到妥善處理，從而保持更好的室內空氣質量。當室外環境適宜時，應鼓勵開窗自然通風。存在一些爭議是因為一些學者在研究中認為建筑具有更好的氣密性意味著窗戶不能打開。

5.3 保溫要求

在我國被動式房屋一般建議保溫厚度為150 mm至300 mm，根據我國目前的面積計算方法，用于建筑外保溫面積被計為建筑面積，對于典型的高層住宅建筑，被動式超低能耗建筑所需的額外保溫占用的面積約占計算建筑面積的2%～4%。一些研究質疑被動式超低能耗建筑需要更厚的保溫的必要性，另外還有一些專家擔心在建筑物外墻上使用較厚保溫材料的安全性。在住建部《導則》中提出了性能化設計方法，通過技術經濟分析，確定在給定氣候下特定建筑物的最佳保溫厚度。在某些情況下，建筑保溫對建筑能耗的影響并不是很大，此時應該加強其他方面的性能參數，而不是一味地增加保溫厚度。由于性能化設計往往需要在方案設計階段占用更長的時間，受到時間、設計團隊能力的限制，許多被動式超低能耗建筑項目仍簡單選擇標準推薦的保溫厚度。

5.4 高增量成本

與普通建筑相比，被動式超低能耗建筑的增量成本約為500～1 000元/m2。增量成本占總建筑成本的20%～40%。被動式超低能耗建筑對關鍵部品的性能要求遠高于當前標準值，比如外窗的U值為0.8～1.0 W/m2K或更低，新風熱回收效率高于75%，這些較高的性能指標限制了提供商的數量，進而導致高增量成本。然而，隨著規模的增加，成本必然會逐漸下降。

6 總結與展望

被動式超低能耗建筑技術發展是中德合作的重要成果，近零能耗建筑是未來發展的方向。

被動式超低能耗建筑通過因地制宜地采用高性能保溫隔熱非透明圍護結構，高保溫氣密性外窗，無熱橋、高氣密性、高效熱回收新風系統，充分利用可再生能源等技術手段，可以大幅降低建筑能耗。

中國已經借鑒德國經驗，逐步建立了中國被動式超低能耗建筑的標準、圖集、計算工具、認證體系、推廣政策、施工工法，并開展了大量的示范項目建設。

被動式超低能耗建筑行業的健康發展在未來還存在許多挑戰。比如：當前建筑面積計算規則對提高外圍護結構保溫隔熱性能不利；目前被動式超低能耗建筑的增量成本仍然偏高，增量成本的回收期偏長；在夏熱冬暖氣候區和夏熱冬冷氣候區的被動式超低能耗建筑策略不夠清晰，工程實踐經驗較少；對大型公共建筑和裝配式建筑的被動式超低能耗建筑關鍵技術問題的研究和實踐不足等。

隨著被動式超低能耗建筑的快速發展，學術界和產業界需要迅速采取行動，開展基礎研究和工程應用研究，總結示范工程經驗，發展適合中國的技術體系，支持被動低能耗建筑的發展，引領建筑節能的未來發展方向。D