“被动房”的概念是在德国上世纪80年代低能耗建筑的基础上建立起来的,当初的理念是“被动房”建筑应不用主动的采暖和空调系统就可以维持室内舒适的热环境。这对于当地的气候而言是合适的,因为当地海洋性气候较明显,7月平均气温14~19℃,12月至次年3月为冬季,其中1月平均气温是-5~1℃。
随着被动房的普及,尤其是引入我国以后,气候的多样性使被动房理念进一步完善。目前对被动房的共识是:被动房是充分利用自然环境和资源,将自然通风、自然采光、太阳能辐射和室内非供暖热源得热等各种被动式节能手段与建筑外围护结构保温、隔热节能技术相结合建设而成的建筑。被动房在显著提高室内环境舒适度的同时,可大幅度降低建筑能耗。
所谓的“被动”,是指自然通风、自然采光、太阳能辐射、以及室内灯光、炊事、电气设备散热等非供暖热源得热等,不管你是否愿意都必须接受,业主属于被动的一方。被动房就是将上述被动措施进一步优化、并充分利用,可以说被动房是集各种被动措施之大成。如果采取上述措施后还不能满足房屋的舒适性要求,就要开启风机、照明及空调系统,这时业主就属于主动的一方了。
被动房在建设过程中提倡的原则是“被动优先、主动优化、经济实用”。被动房不是零能耗建筑,它是对建筑的增量成本和运维成本综合比较后提出的最佳能耗指标要求。目前国内对居住建筑的能耗要求见表1,对公建还没有类似的指标要求。
表1 被动式居住建筑的能耗要求
气候分区 | 严寒 地区 | 寒冷 地区 | 夏热冬 冷地区 | 夏热冬 暖地区 | 温和 地区 |
年供暖需求kWh/m2·a① | ≤18 | ≤15 | ≤5 |
年供冷需求kWh/m2·a | ≤3.5+2.0×WDH20②+2.2×DDH28③ |
年供暖、供冷和照明一次能源消耗量 | ≤60kWh/m2·a(或7.4kgce/m2·a) |
注:1.指标中的建筑面积为套内使用面积;2.WDH20为一年中室外湿球温度高于20℃时刻的湿球温度与20℃差值的累计值(单位:kKh);3.DDH28为一年中室外干球温度高于28℃时刻的干球温度与28℃差值的累计值(单位:kKh);
为保证节能目标的实现,被动房的建造措施主要有以下五个方面:
1.保温隔热性能更高的非透明围护结构。
2.保温隔热性能和气密性能更高的外窗;
3.无热桥的设计与施工;
4.建筑整体的高气密性;
5.高效新风热回收系统;
另外为降低一次能源消耗量,被动房提倡采用可再生能源。
对潍坊地区,被动房建设标准和现行的节能规范DB37/5026-2014(俗称75%节能规范)对比见表2
表2 被动房标准与现行节能标准比较
| 被动房标准 | DB37/5026-2014标准 |
非透明围护结构 | K≤0.10~0.25W/(m2K) | K屋面≤0.30~0.40W/(m2K) K外墙≤0.35~0.45W/(m2K) |
外窗 | K≤0.8~1.5W/(m2K) | K≤1.5~2.5W/(m2K) |
无热桥设计与施工 | 要求严格 | 不要求 |
整体气密性 | N50≤0.6① | 不要求 |
高效新风热回收系统 | 全热回收效率≥75% | 不要求 |
注:1.N50即在室内外压差50Pa的条件下,每小时的换气次数。
因为气候的多样性,除建设部颁布了《被动式超低能耗绿色建筑技术导则(试行)(居住建筑)》外,各地针对当地的气候条件还编制了相应的标准,如山东省《被动式超低能耗居住建筑节能设计标准》DB37/T5074-2016、青岛市《被动式低能耗建筑节能设计导则(试行)》、河北省《被动式低能耗居住建筑节能设计标准》DB13(J)/T177—2015等,还有一些省市正在编制过程中。
被动房验收主要满足三个条件:
1.被动房能耗计算满足指标要求。目前被动房能耗计算软件主要有PHPP、BEED等;
2.用鼓风门法进行建筑物外围护结构气密性检测,检测结果满足N50≤0.6;
3.用红外热成像仪检测,无明显热工缺陷。
被动房引入我国以后,早期建设了秦皇岛在水一方项目、哈尔滨辰能溪树庭院小区、潍坊未来之家项目等,上述项目都获得了由德国能源署颁发的认证证书。截止目前国内已建设了数十个被动房项目,都取得了良好的经济和社会效益。潍坊苇丰大厦,即原市建设局办公楼,作为我省第一个既有建筑被动房节能改造,也已顺利通过省厅组织的被动房验收,并获得验收专家的高度评价。潍坊丰麓苑项目,作为全国最高的被动房项目,目前正在顺利建设中。
可以想见,被动房的引入将对我国社会带来深远影响,因为被动房提倡的是百年建筑,势必推动建筑材料的研发和精细化施工的推广,彻底改变我国粗放式施工的现状;被动式居住建筑节能率92%以上,极大的节能减排将使房屋采暖彻底摆脱对化石能源的依赖成为可能。所以在2016年2月《中共中央国务院关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》中提出:支持和鼓励各地结合自然气候特点,推广应用地源热泵、水源热泵、太阳能发电等新能源技术,发展被动式房屋等绿色节能建筑。为支持被动房推广,目前北京、河北、山东等地均出台了相应的奖励措施。