被动式建筑

被动式建筑(Passivhaus, Passive House)概念在德国已经有20年的历史了。世界第一幢被动式标准的建筑是位于德国中南部城市达姆施塔特市(Damrstadt) Kranichstein城区的一幢普通的三层高居住建筑，1991年经过节能改造以后投入使用，年终端耗能(Endenergie)降低了约78%，从年能耗略高于160千瓦时每年每平米(kWh/m2a)(按照德国热保护条例95标准建造)降到1992年以后的年均约35千瓦时每年每平米。实测结果除1992年因墙体升温等原因略高之外，其余各年均达到了被动式建筑设计标准参数。

建筑节能和气候保护的紧密关系更加确立了其在能源战略中重要地位，被动式建筑概念也随之开始走红，并在德国开始大面积推广。值得一提的是位于德国海德堡市(Heidelberg)火车总站南侧的新城区Bahnstadt、总面积达到116公顷。这个城市发展项目将全部采用被动式建筑标准建设，2009年开始地面施工，项目开发期为15到20年，目前是欧洲乃至世界最大的被动式建筑群。其口号为“核心社区、能源高效、自然绿色”。

我个人有幸参和一个由德国教育科研部(BMBF)资助的大型中德科研项目(2008-2013)，并透过实践经验观察到德国的建筑节能众多案例，同时也注意到中国建筑节能的喜人进步。被动式建筑是一个理念，关键还是看我们怎么做，所以我把这个题目叫做“被动式建筑中的主动式生活”。

前面的话：写这篇系列杂文『An active life in a passive house 被动式建筑中的主动式生活』完全来自于个人兴趣爱好。希望通过我在这个领域工作经历、科研成果和个人见解能带给大家一个建筑节能的不同视角。其目的是：理性探讨、进步；求知同行、互勉。其形式是系列杂文，也是希望通过较为轻松的形式讲述一个正在逐渐走进每个家庭的生活现实。

说实话，第一次接触到『被动式建筑』这个概念的时候觉得有些异样，颇有丈二和尚摸不到头的感觉，之后参加了德国教育科研部在中国乌鲁木齐市的科研项目和几次国际会议，更是众说纷纭。大家集中纠结于『被动式』这三个字上。最常听到的说法是：『被动式建筑』就是被动方式利用太阳能，这个说法也基本为专业人士所赞同。但是细究，问题就来了：什么

是被动利用太阳能？什么是主动利用太阳能？屋顶架设太阳能板(发热或发电)并为建筑供能算是主动还是被动？时下各种保温窗户(甚至被动式窗)是否属于主动利用太阳能？

带着这些问题，我曾经查阅了资料并于2009年两次走访了在德国达姆施塔特(Darmstadt)市的被动式建筑研究所(Passivhaus-Institut)。众所周知，被动式建筑在德国的气候条件下需要达到一定的技术要求，最常见几项技术参数指标如：供暖需热量* < 15 kWh/m²a(终端能源Endenergie)，压力测试换气次数n50 < 0,6 h-1，一次能源(Primärenergie)需求量* (包括热水供应和家电用电等全部需能量) < 120 kWh/m²a等(*供暖居住面积)(注：在以后文章里将陆续介绍终端能源和一次能源的区别)。另外，被动式建筑对建筑构件要求也非常高，包括高性能外隔热保温材料和隔热保温窗户，避免热桥，建筑“外壳”气密性能，配备高效热回收设备的新风系统等等。但无论如何请记住：参数使用是在德国的气候条件下，切记，切记。

(资料来源PHI)

被动式建筑的核心定义是：最大程度减少热损失，以致无须一个独立的供热设备。如果建筑最大热负荷小于10 W/m2(居住面积)，热需求将全部由新风系统加热的新鲜空气来满足。如果加热的新风是可以满足要求的唯一热源，则称该建筑为被动式建筑。即被动式建筑不再需要主动式供热系统(包括空调设备)。这个概念，或者说是一个理念，而其核心部分是最大程度减小热损失，并同时要求充分利用当地太阳辐射入室(非主动式利用太阳能)，以达到供暖需热量小于等于15 kWh/m²a。而这部分需热量(15 kWh/m²a)将由外部设备来满足，且对是否必须使用可再生能源覆盖并无硬性规定。

这里，有必要强调一下建筑节能的『三部曲』：在现有技术条件下，一、降低能耗，最大程度减小热损失；二、最大程度提高能源转换和使用效率(主要针对供热设备)；三、剩余需能量用可再生能源逐步覆盖或至完全替代。如果要系统性提高建筑整体效率，这个三部曲的顺序不能任意颠倒。理解这点，可以用一个非常极端的例子：一幢建筑不采取任何节能措施，全部采用地热等可再生能源供能，那么这幢建筑就不能称作节能建筑，因为它造成了不必要的资源浪费。

我的个人观点是：无论在科研、还是在实践中，我们不要一味地追求主动和被动的界定，而且特别应该避免无条件的使用技术标准(前面曾提到的在德国的气候条件下的技术参数)以及大面积低效利用可再生能源、特别是太阳能。『被动式』理念，和其他节能建筑概念一样，首先应该特别强调的是用低价格的技术手段最大程度的降低建筑热损失(当然包括夏天的冷损失)。这样，『被动式』这个名字便不再是纠结和争论的核心了。

虽然『被动式』不是品牌，但是它却具有了一定了品牌效应。『被动式』是一个理念，是一个建筑节能方案，它也必将成为未来德国建筑领域的法定设计标准。我希望，通过了解『被动式建筑』，和大家一起走近并走进节能建筑。

绿尚公司在中国主要致力于被动屋理念的建造和推广,能否简单介绍一下什么是被动式建筑？

1988年,当时还在德国建筑师研究所的Feist博士首次提出了“被动式建筑”的概念。这一理念的提出，是不需要外加空调设备的情况下，保持建筑内冬天和夏天舒适的室温。被动式建筑概念的核心标准包括：

1．能耗需求标准是15千瓦小时每年每平方，即保持室内温度在22-26℃的恒温区间内，制热和取暖需求为每年每平方消耗不多于15度电。

2．采暖(制冷)、生活热水和家庭用电的年一次能源消耗≤120 kWh/(m2.a)

3．气密性: n50≤ 0.6 / h

被动屋建筑主要由哪些因素构成？

首先，被动式建筑需要新风系统。该系统能在房间的气密性比较好的条件下，将屋外的空气通过过滤、加湿或者除湿输入房间，改善房间空气，同时保持房间的恒温。第二个重要的因素是气密性。对此，质量控制是一个重要元素。被动式建筑也需要用电，一个重要标准是：房间制冷和制热的年需求不能超过15瓦。15瓦是一个测算值，在这一测试过程中先判断能耗需求不超过15度，排除了太阳能等辅助设施，仅指建筑能耗需求是15度。

好的保温性和紧凑性

建筑围护结构的所有材料必须具有非常好的保温性能。边沿，转角，连接处以及渗透处均需做特别的考虑和处理，来避免热桥的产生。所有建筑围护结构里不透光的建筑材料必须具有很好的隔热性能，并且导热系数（U值，之前称k值）小于0,15 W/(m²K) ，也就是在每一度的温度变化下，每平方米外立面最多会损失0，15瓦的热量。

建筑朝向以及遮阳

合适的建筑朝向和遮阳是被动式建筑优化利用太阳光和其他关键热能的前提条件。这条使用于小型的独栋建筑。大型多层和其他紧凑性建筑也可以在不考虑朝向的情况下，实现被动式建筑。

好的玻璃以及窗框

窗户（玻璃加窗框）必须使用U值为0,80 W/(m²K)，g值为50％（g值＝总能量通过率）这条适用和欧洲，对于中国可以使用U值为1,2W/(m²K)的窗户。

建筑气密性

用高／低50帕的压力对不可控制的缝隙导致的空气泄漏进行测试，空气总泄漏量必须小于每小时建筑体积的0,6。

被动式新风预热／预冷

新风可以先通过地下热量器，即使在最冷的冬天天气，新风也可以先预热到摄氏5度以上。这是一个非常有意义的做法，但是不是必须的。

通过高效的逆流热交换器来实现排出废气的热回增益