浅谈被动式超低能耗建筑与传统建筑的区别

浅谈被动式超低能耗建筑与传统建筑的区别作者：孙伟

来源：《建筑与装饰》2020年第10期

摘要随着经济的飞速发展，资源与能源消耗量的不断上升，资源稀缺日渐成为制约经济发展的短板，面对能源短缺的严峻形势，被动式建筑在中国如雨后春笋般飞速增长，本文就被动式超低能耗建筑与传统建筑的区别，进行探讨。

关键词被动式;超低能耗;传统建筑

随着经济的飞速发展，资源与能源消耗量的不断上升，资源稀缺日渐成为制约经济发展的短板，目前全球面对能源短缺的严峻形势，联合国气候变化大会在丹麦首都哥本哈根开幕之前，中国政府发布声明，到2020年我国单位国内生产总值二氧化碳排放量比2005年降低40%～45%。建筑能耗约占社会总能耗的三分之一，且其能耗总量逐年上升，在全社会总能中所占比例已从20世纪70年代末的10%，上升至近年的30%，而建筑物能耗的大部分被采暖和空调所消耗。

1 被动式超低能耗建筑的概念

目前全社会面临环境污染，资源枯竭，温室效应，人们开始向往低碳节能的生活，我国目前97%以上的房屋都属于高耗能建筑，被动式超低能耗建筑是指适应气候特征和自然条件，采用更高保温隔热性能和建筑气密性的围护结构，运用高效新风热回收技术，室内环境参数和能耗指标满足标准要求，供暖和制冷所需要的能耗较低，节能效率达90%以上，同时也是高度舒适安全的性建筑。超低能耗建筑室内温度保持恒温20℃～26℃，而且温度分布均衡，恒湿40%～60%，即使夏季，也不会有桑拿天的闷热感，恒氧CO2浓度

被动式超低能耗建筑的设计建造基于“被动有限、主动优化”在整个建筑的规划设计全过程中，都贯穿了降低能耗的目标。被动式超低能耗建筑在设计上主要采用的一体化和性能优化的设计原则，以不同的气候和地理环境作为基础，不用的气候、自然资源、居住环境等采用不同的设计方案，实现建筑耗能低，可靠性得到提高。被动式超低能耗建筑推广对于缓解能源紧张，减少二氧化碳排放，减少大气污染意义尤其重大，为人类创造一个空气清新，天蓝水清，气候适宜的居住环境[1]。

2 被動房超低能耗建筑与传统建筑相比之下具有的特点

传统的建筑物，由于冬天需要主动供暖（主要为煤和石油等传统燃料），夏天需要主动制冷（主要是传统的煤火石油等能源），因而是传统意义上的主动方。被动式超低能耗建筑和传统的建筑物之比，具有明显的优势，其高效地热回收装置的新风系统不仅能提供足够新鲜的空

气，还能回收大部分热量，降低公关制冷的能耗需求，大大降低能耗，而良好的围护结构保温。无冷热桥设计和被动式门窗外遮阳系统让建筑内墙表现温度稳定的均衡，良好的气密性和隔声效果，与高品质材料构建与施工装修，让建筑物的质量更好，延迟建筑物的使用年限。

（1）被动式超低能耗建筑良好的建筑隔热性能，采用高效保温系统和无热桥设计。保温层连续不中断的包裹整个采暖空间，相当于给房子穿了一层棉袄，保温又隔热。外围护结构传热系数K≤0.15W/（㎡K），约为我国现行节能75%建筑传热系数的1/3，保温性能更优越。并在保温系统中设置防火隔离带，能够有效保障安全，外墙保温板普遍采用两层粘贴+锚固的方式，两层保温板之间错缝粘接，避免了保温层相邻缝隙间产生热量损失，锚栓选用有阻断热传递的断热桥锚栓，最大程度降低建筑物供暖供冷的需求。建筑物的冷热桥指建筑外围护结构中的传热能力强、热流较密集的部位，热量由此直接穿过墙体散发，造成大量的热量损失，还会使室内容易结露、沾灰、逐渐变黑，从而滋生细菌发霉。传统建筑物普遍采用冷热桥设计，室内热量很容易通过冷热桥散发到室外，超低能耗建筑经过无热桥设计，表面温度均匀，没有明显的热量损失，如与外墙连接的金属结构件与墙体相连的金属构件用隔热垫阻断热传递;女儿墙和悬挑构件用连续的保温防止热桥效应，温度分布均衡，即使寒冷的冬日，外窗内表面温度可以达到18度左右，真正做到零热桥。

（2）被动式超低能耗建筑具有极佳的气密性。被动房具有连续并包围整个采暖空间的气密层，如同给建筑物穿了一件冲锋衣，抗风保暖，减少室内能量流失，避免发霉、结露，同时避免室外噪音，避免室内污染。门窗洞口、穿墙预埋件等位置采用特殊的密闭材料和配件来确保气密层的完整性。

（3）被动式超低能耗建筑采用性能更好的被动式门窗与外遮阳。建筑物中门窗面积占整个建筑面积的1/5，但是通过门窗损失的热量却占整个建筑物热量损失的1/2，被动式超低能耗建筑采用三层Low-E中空玻璃的高效节能门窗，其整窗的传热系数K≤0.8W/（㎡K），门窗采用外挂式安装并用保温层覆盖窗框可以减少热桥效应，避免能量流失，同时窗框内外采用防水隔气模和防水透气膜进行气密性处理，防水、防风、防噪音。外窗台设置耐久性良好的金属窗台板，以免雨水侵蚀造成保温层的破坏。室内充分利用外窗的自然采光满足照明的要求，从而将照明用电降低到最低，被动式超低能耗建筑设计时还需要确定正确的朝向，冬天还可以利用窗玻璃得热提高室内温度，夏季则应通过遮阳设施阻挡室外的阳光的照射，外遮阳可以降低建筑物表面90%以上的太阳直接辐射得热，保证冬季的采暖和夏季的遮阳效果，与传统建筑相比总体上可以节约空调用能25%以上[2]。

（4）被动式超低能耗建筑普遍采用高效带热回收的新风系统系统（HRV），为室内提供新鲜空气的同时不损失室内的热量。通过新风系统，有组织的通风，可以过滤掉空气中的灰尘，是室内干净舒适，新风系统采用智能检测及控制系统，新风系统极大的排除了二氧化碳、异味、雾霾等对室内环境的污染，保证了极高的室内空气质量，同时保证了室内环境处于恒氧、恒湿、恒温、恒净的舒适水平。普遍采用G4初级和H11高效组合过滤持续对新风进行净

化，PM2.5的一次通过净化效果达到99.7%。高效地热交换器采用全热交叉逆流式高效回收排风中热量和水蒸气，热回收效率>75%。

（5）被动式超低能耗建筑室外设置雨水回收系统，室内采用同层排水系统。室外通过收集、利用建筑物屋顶及地表的降雨径流达到综合利用雨水资源和节约用水的目的。传统建筑物一般采用隔层排水，同层排水方案彻底摆脱了相邻楼层间的束缚，产权明晰，无噪音干扰，无渗漏隐患，更加卫生。

（6）被动式超低能耗建筑利用一切可再生能源来降低化石能源的消耗，充分利用可再生能源，以更少的能源消耗提供舒适室内环境，例如风能，地源热泵，太阳能光电系统，太阳能热水系统。光伏发电站每产生一度电，就相当于节约标准煤0.4kg，减排二氧化碳1.11kg，具有明显的节能减排的效果。每台太阳能热水器每年可节约标准煤0.17吨，节约电费780元，减少二氧化碳排放0.47吨。

（7）被动式超低能耗建筑运行采用能耗监测和控制技术，能耗监测系统对建成后的被动式超低能耗建筑的运行所消耗的能耗、使用者的舒适性，室内外温湿度的变化规律、地源热泵系统参数、太阳能光伏等可再生能源参数进行监测，并将监测数据实时传递、记录并进行分析，并进行迅速响应控制，以实现建筑供能系统能效优化，真正实现建筑物更低能耗，减少二氧化碳排放。

（8）被动房具有良好的經济性。被动式超低能耗建筑的成本与传统建筑物相比，除去传统建筑一样的部分外，由于自身特点会增加一部分初期投资，减少一部分设备投资。被动式超低能耗建筑近似于密封状态，空气热回收技术，隔热材料门窗带来成本的增加，减少的成本在于供暖设施的减少和后期运营成本的降低。

3 被动房超低能耗建筑发展趋势

面对温室效应和应对大气污染问题，节能减排对于保护环境具有重要意义，多数国家都在积极开展各方面的有助于节能减排的工程技术，其中通过建筑节能是重要的技术措施，被动式超低能耗建筑是实现节能减排的重要技术手段之一，目前各地政府出台相关的鼓励政策，鼓励被动式超低能耗建筑的发展。绿色建筑的发展和我国能源结构的重大调整，决定了我国走冲动能耗建筑的道路是必由之路，天津地处寒冷地区和夏热冬冷地区，庞大的人口数量和能源量的消耗，更为降低建筑能耗提供了广阔的空间，同时超低能耗建筑驱动了建筑行业在保温材料、门窗制造、新风空调设备，建筑建造工艺的产业升级，同时，存量巨大的机油建筑，长期以来高能耗运行，成为社会的痛点，而节能减排是我国的长期战略，也必然对于建筑存量市场提出超低能耗建筑改造的需求，市场广阔[3]。