盧求 / LU Qiu

德國被動房超低能耗建筑技術(shù)體系

盧求 / LU Qiu

1 被動房的起源

被動房最初是指在寒冷的氣候條件下，建筑不需要采暖設(shè)備，僅通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫就能實(shí)現(xiàn)較舒適的室內(nèi)環(huán)境。按照該理念實(shí)現(xiàn)的第一件作品是1883年在挪威建造的弗拉姆（Fram）號極地考察船（圖1）。這艘35m長，用橡木建造的考察船，載重量為800t，配有三桅風(fēng)帆和220馬力的柴油動力螺旋槳，曾是當(dāng)時世界上深入極地最遠(yuǎn)的考察船。在南極、北極極度寒冷的氣候條件下，該船不需要開啟采暖火爐，即可保持船體內(nèi)較為舒適的溫度。實(shí)現(xiàn)這一效果主要依靠優(yōu)秀的保溫構(gòu)造，船壁和甲板構(gòu)造厚度達(dá)40～50cm，由多層材料組合而成，窗戶由3層玻璃構(gòu)成。如今，這艘船作為一座博物館在奧斯陸被保護(hù)下來。

在歐洲寒冷地區(qū)，建造一棟不用采暖就能過冬的房子，對很多人來說是夢想也是挑戰(zhàn)。20世紀(jì)，在北歐和英國，有建筑師、工程師小范圍地嘗試建造不用采暖設(shè)備就可以過冬的住房。1973年，位于哥本哈根的丹麥科技大學(xué)建造了一棟試驗(yàn)性被動房建筑，實(shí)際上它還沒有達(dá)到被動房的水平，只能被稱作低能耗建筑，但它為后來被動房技術(shù)體系的完善積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。早期的被動房實(shí)踐暴露出許多問題，缺少高性能窗戶，人們沒有意識到建筑氣密性的重要性，不少項(xiàng)目采用了復(fù)雜的技術(shù)設(shè)備和構(gòu)造機(jī)關(guān)，使建筑后期的使用和圍護(hù)復(fù)雜且成本高。人們在不斷摸索、嘗試各種技術(shù)組合，進(jìn)行理論研究、模擬計(jì)算，但還是沒能找到最佳技術(shù)組合。為減少熱能損失，必須提高建筑氣密性，通過新風(fēng)系統(tǒng)保證室內(nèi)空氣質(zhì)量，而根據(jù)當(dāng)時的技術(shù)，僅維持室內(nèi)新鮮空氣一項(xiàng)就需要35kWh/（m2·a）的電能，高于現(xiàn)在被動房采暖能耗標(biāo)準(zhǔn)的2倍。

2 德國低能耗建筑的分類標(biāo)準(zhǔn)和近零能耗建筑發(fā)展目標(biāo)

德國經(jīng)過幾十年的努力與實(shí)踐，建筑節(jié)能技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)大幅提高。德國低能耗建筑根據(jù)建筑能耗水平劃分為3個等級。在達(dá)到相關(guān)規(guī)范所要求的建筑室內(nèi)舒適度和健康標(biāo)準(zhǔn)的前提下，建筑物對一次性能源的需求量如表1所示。

表1 不同建筑一次能源需求量

圖1 挪威弗拉姆（Fram）號極地考察船（來源：www.timbowden.com.au）

除此之外，還有兩個重要的概念，零能耗建筑（Zero Energy Building）和產(chǎn)能建筑（Plus Energy Building）。零能耗建筑通常是通過被動設(shè)計(jì)，使建筑的能源需求量降到很低，進(jìn)一步采用可再生能源（太陽能、生物質(zhì)能等），覆蓋所需能源，建筑不依靠外部能源；產(chǎn)能建筑采用可再生能源（太陽能、生物質(zhì)能等），覆蓋所需能源之外，建筑向外部輸出能源。

需要注意的是，這里的能耗是指一次性能耗（primary energy），房屋采暖使用的能耗為終端能耗（end energy），一次性能源（石油、煤、天然氣等）經(jīng)過燃燒和輸送才能把熱能送到房間里，這一過程中有相當(dāng)?shù)膿p耗，因此，如果房間里采暖使用1kWh的能源，則需要大于1kWh的一次性能源供應(yīng)。如果使用電加熱，使用1kWh的電則大約需要消耗3kWh的煤炭，是一次性能源消耗量的3倍。

德國2014版節(jié)能條例于2014年5月1日生效。新版節(jié)能條例在2009版節(jié)能條例的基礎(chǔ)上，提高了建筑節(jié)能要求，分兩步共降低建筑一次性能源消耗量25%。執(zhí)行新版節(jié)能條例后，建筑采暖能耗約為50kWh/（m2·a），即德國新建建筑都必須達(dá)到低能耗建筑的標(biāo)準(zhǔn)。

德國要求自2021年起新建建筑達(dá)到“近零能耗建筑”（Nearly-Zero Energy Building）標(biāo)準(zhǔn)。“近零能耗建筑”是指建筑物具有非常高的節(jié)能性能，建筑物在運(yùn)行過程中按照歐盟建筑能效指令2010/31/ EU附件1方法計(jì)算出的運(yùn)行所需的一次性能源消耗幾乎為零或非常低，而這部分能源消耗的大部分由建筑自身或附近生產(chǎn)的可再生能源提供。

圖2 Bo Adamson（左）和Wolfgang Feist（右）在1998年杜塞爾多夫的第二屆被動房年會上（來源：PHI）

圖3 德國Darmstadt-Kranichstein連排住宅室內(nèi)環(huán)境（來源：PHI）

圖4 世界上第一棟被動房建筑德國Darmstadt-Kranichstein連排住宅（來源：PHI）

德國《節(jié)能法》（EnEG 2013）要求自2019年起新建政府公共建筑達(dá)到近零能耗建筑標(biāo)準(zhǔn)、2021年起所有新建建筑達(dá)到近零能耗建筑標(biāo)準(zhǔn)、2050年所有存量建筑改造成近零能耗建筑。采用被動房超低能耗建筑技術(shù)體系和提升可再生能源使用比例是德國實(shí)現(xiàn)上述宏偉目標(biāo)的主要技術(shù)路線。

3 德國被動房和被動房研究所的誕生

1988年瑞典隆德大學(xué)（Lund University）的阿達(dá)姆森教授（Bo Adamson）和德國的沃爾夫?qū)?· 法伊斯特博士（Wolfgang Feist）在共同進(jìn)行的低能耗建筑研究項(xiàng)目過程中，首先提出完整的“被動房”建筑技術(shù)體系，找到了被動房的最佳技術(shù)組合（圖2）。阿達(dá)姆森教授和法伊斯特博士都是建筑物理學(xué)家和工程師。1990年，在法伊斯特博士的參與下，達(dá)姆施塔特的克蘭尼斯坦區(qū)（Darmstadt-Kranichstein）成功建造了世界上第一棟被動房試驗(yàn)建筑（圖3～5）。這是一座4戶連排私人投資建設(shè)的住宅，每戶156m2，建筑師是博特（Bott），里德（Ridder）和韋斯特邁耶（Westermeyer）。項(xiàng)目受到德國黑森州政府的資助，這座被動房非常成功，至今一直有4個家庭居住在里面，多年實(shí)際運(yùn)行監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，其采暖能耗小于12kWh/（m2·a）。

圖5 德國Darmstadt-Kranichstein連排住宅剖面（來源：PHI）

圖6 德國被動房認(rèn)證標(biāo)識

1996年，法伊斯特博士在德國達(dá)姆施塔特創(chuàng)建了“被動房”研究所（Passive House Institute，簡稱PHI），該研究所作為獨(dú)立的科研學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)，是被動式建筑研究領(lǐng)域的權(quán)威機(jī)構(gòu)，為世界上第一棟被動式住宅、第一棟被動式辦公建筑、第一棟被動式學(xué)校建筑、第一棟被動式體育館、第一棟被動式游泳館、第一棟被動式工業(yè)建筑、第一棟既有建筑被動式改造等提供設(shè)計(jì)咨詢、技術(shù)支持及后續(xù)跟蹤研究。同時，被動房研究所編制出版了被動房設(shè)計(jì)手冊（Passive House Planning Package，簡稱PHPP）、被動房計(jì)算軟件、被動房評價認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)、被動房部品認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，并不斷進(jìn)行設(shè)計(jì)方法和認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的維護(hù)

和更新，并對達(dá)到被動房標(biāo)準(zhǔn)的建筑、建筑部品（門窗、保溫系統(tǒng)、空調(diào)、新風(fēng)設(shè)備等）進(jìn)行認(rèn)證（圖6）。

4 德國被動房的技術(shù)體系

4.1 被動房的定義

在德國，被動房是指建筑僅利用太陽能、建筑內(nèi)部得熱、建筑余熱回收等被動技術(shù)，而不使用主動采暖設(shè)備、實(shí)現(xiàn)建筑全年達(dá)到ISO7730規(guī)范要求的室內(nèi)舒適溫度范圍和新風(fēng)要求。

被動房舒適度核心指標(biāo)包括：室內(nèi)溫度20～25℃；圍合房間各面的表面溫度不低于室內(nèi)溫度3℃；空氣相對濕度：40%～60%；室內(nèi)空氣流速小于0.2m/s。室內(nèi)表面不能出現(xiàn)凝結(jié)水和長霉。德國被動房標(biāo)準(zhǔn)不僅能耗超低，而且室內(nèi)舒適度明顯高于我國現(xiàn)行規(guī)范要求。

被動房核心能耗指標(biāo)包括：被動房的采暖一次能源消耗量≤15kWh/（m2·a），一次能源總消耗量≤120kWh/（m2·a）。

4.2 被動房住宅建筑的設(shè)計(jì)（針對中歐地區(qū)氣候條件）

被動房需要細(xì)致精心的設(shè)計(jì)與施工。設(shè)計(jì)建造被動房，需從以下幾方面入手：緊湊的建筑體型系數(shù)，控制窗墻比，極好的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫隔熱性能（屋面、墻體、地面、門窗），適當(dāng)?shù)恼陉栐O(shè)施，嚴(yán)格的建筑氣密性要求，帶有高效熱回收的通風(fēng)換氣系統(tǒng)（圖7）。在設(shè)計(jì)過程中通常須滿足以下要求：

（1）高效外保溫：不透明的外維護(hù)結(jié)構(gòu)的U值必須小于0.15 W/（m2·K）。即當(dāng)室內(nèi)外溫差為10℃時，外墻散熱量不超過1.5W/m2。

（2）高效外窗：透明的圍護(hù)結(jié)構(gòu)（窗戶、幕墻等，含窗框）的U值必須小于0.8W/（m2·K），總能量穿透率G值小于50%。

（3）東西向窗（±50°）和水平窗（坡度小于75°）的窗地比小于15%，南向窗的窗地比小于25%，超過限值須設(shè)置遮陽系數(shù)大于75%的可移動式遮陽設(shè)施。

（4）舒適新風(fēng)系統(tǒng)，保持室內(nèi)有足夠的新鮮空氣，余熱回收率75%以上。在室內(nèi)出風(fēng)口的送風(fēng)溫度不得低于17℃，必須保證均勻流過所有領(lǐng)域和所有房間（通風(fēng)效率），通風(fēng)設(shè)計(jì)應(yīng)滿足空氣衛(wèi)生要求（DIN1946），通風(fēng)系統(tǒng)的噪聲值要小于25dB。

（5）每個居室、臥室等主要房間至少有一扇可開啟窗戶，盡量保證建筑對流通風(fēng)降溫。

（6）杜絕冷橋，所有建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)，特別是陽臺、挑檐、女兒墻、飄窗等出挑部件必須嚴(yán)格保溫處理。

（7）建筑氣密性達(dá)到0.6倍以下（在室內(nèi)外50Pa壓差情況，換氣量小于每小時0.6倍）。

4.3 被動房核心技術(shù)指標(biāo)

被動房的采暖一次能耗量≤15kWh/（m2·a），或采暖負(fù)荷≤10W/m2；制冷（含除濕）一次性能耗

＜15kWh/（m2·a）+0.3W/（m2·a·K）·TGH（Trockengradstunden）?；蛑评湄?fù)荷≤10W/m2，同時制冷需求

≤4kWh/（m2·a·K）.?e+2x0.3W/（m2·a·K）·TGH–75kWh/（m2·a）。但最高

≯45kWh（m2·a）+0.3W/（m2·aK）·TGH。

按照被動房設(shè)計(jì)手冊（Passive House Planning Package，PHPP）計(jì)算方法計(jì)算。

其中?e：年平均室外溫度℃，TGH：干度時數(shù)，指全年之中，露點(diǎn)溫度和參考溫度（13℃）的差值為正數(shù)時，所有時間的積分?jǐn)?shù)值。

一次能源總消耗量不超過120kWh/（m2·a）（含采暖、制冷、生活熱水、家用電器，輔助電源、公攤用電等，按照被動房設(shè)計(jì)手冊PHPP方法計(jì)算）；建筑氣密性n50＜0.6/h（在室內(nèi)外空氣壓差為50Pa的情況，換氣量小于每小時0.6倍）。

4.4 被動房設(shè)計(jì)計(jì)算模型邊界條件

按照被動房設(shè)計(jì)手冊（PHPP）的要求，被動房設(shè)計(jì)計(jì)算模型邊界條件如下，采暖設(shè)計(jì)溫度20℃，空調(diào)設(shè)計(jì)溫度25℃，人員密度35m2/人，換氣量20～30m3/h人，最小換氣量0.3倍，室內(nèi)CO2含量小于1 000ppm，生活熱水需求60℃，25L/人天，室內(nèi)熱源2.1W/m2，夏天室溫超溫頻率（超過25℃時間）小于10%，等等。

此外，被動房的設(shè)計(jì)建造還需滿足德國其他相關(guān)規(guī)范，如：（1）舒適度標(biāo)準(zhǔn)：《適中的熱環(huán)境——PMV與PPD指標(biāo)的確定及熱舒適條件的確定》（ISO7730）；（2）外墻U值：EN6946；（3）冷橋：ISO10211；（4）外窗：ISO10077；（5）玻璃Ug值：EN673、g-Wert EN 410；等等。

4.5 德國被動房標(biāo)準(zhǔn)對既有建筑改造的評價和認(rèn)證

對既有建筑改造的認(rèn)證（EnerPHit）可以通過兩種方法獲得：

4.5.1 計(jì)算方法

即按照被動房標(biāo)準(zhǔn)提供的計(jì)算方法和邊界條件，通過計(jì)算，證明改造后單位建筑面積的采暖能耗值QH≤25kWh/（m2·a）年。同時須滿足外維護(hù)結(jié)構(gòu)基本傳熱系數(shù)限值要求。

4.5.2 建筑構(gòu)件認(rèn)證

通過使用獲得被動房標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證的構(gòu)件系統(tǒng)，如外保溫系統(tǒng)、外窗系統(tǒng)進(jìn)行改造；或通過提供相關(guān)資料證明建筑構(gòu)件達(dá)到相關(guān)要求。

主要技術(shù)要求：（1）不透明外墻外保溫，傳熱系數(shù)≤15W/（m2·K）；（2）不透明外墻內(nèi)保溫，傳熱系數(shù)≤35W/（m2·K）（內(nèi)保溫系統(tǒng)只適用建筑外保溫法規(guī)上被禁止使用，如歷史保護(hù)建筑、或建筑構(gòu)造上無法實(shí)施、或全壽命周期成本評估不經(jīng)濟(jì)的情況）；（3）外窗傳熱系數(shù)≤0.85W/（m2·K）（安裝到建筑上的綜合U值）；（4）戶門傳熱系數(shù)≤0.85W/（m2·K）（安裝到建筑上的綜合U值）；（5）所有采暖房間都須安裝帶有熱回收設(shè)備的通風(fēng)換氣裝置，系統(tǒng)熱回收效率≥75%；（6）氣密性最低要求n50≤1.0/h，目標(biāo)值n50≤0.6/h；（7）采取適當(dāng)?shù)臉?gòu)造措施，保證建筑內(nèi)墻不出現(xiàn)任何潮濕結(jié)露現(xiàn)象。

圖7 被動房構(gòu)成要素示意（來源：PHI）

5 被動房的優(yōu)點(diǎn)和發(fā)展趨勢

被動房是最初主要針對中歐地區(qū)住宅建筑而研發(fā)的技術(shù)體系（圖8），其最大優(yōu)點(diǎn)是相比其他低能耗技術(shù)體系建設(shè)投資少，運(yùn)維成本低；有較高的熱工舒適度，使用舒適方便，經(jīng)久耐用、不易出現(xiàn)建筑損傷。

目前被動房技術(shù)體系不斷發(fā)展完善，除居住建筑以外，已擴(kuò)展到其他建筑類型，包括辦公、學(xué)校、酒店、體育館、博物館、工業(yè)建筑等，項(xiàng)目也拓展到其他氣候地區(qū)：包括歐洲、亞洲、北美洲、南美洲、澳洲（圖9、10）。

6 被動房的成本增量與資助措施

圖8 德國弗來堡Weingarten-West 1960年代的高層住宅改造成被動式住宅項(xiàng)目（來源：PHI）

圖9 2012年落成的世界上最大規(guī)模的被動式辦公建筑——維也納RHW2辦公樓，使用面積21 000m2（來源：PHI）

圖10 維也納RHW2辦公樓門廳（上）及室內(nèi)（下）（來源：PHI）

被動房的成本增量，主要體現(xiàn)在增加的外保溫、消除冷橋構(gòu)造、高性能門窗、帶熱回收的新風(fēng)裝置和提供氣密性的建筑措施。根據(jù)歐洲低成本被動房標(biāo)準(zhǔn)（CEPHEUS，Cost-Eff cient Passive Houses as European Standards）提供的數(shù)據(jù)，被動房的成本增量為建筑造價的5%～8%，但30年使用運(yùn)行下來，考慮前期成本增量和資金成本，對照30年節(jié)約能源的效果，二者經(jīng)濟(jì)效益基本持平。而被動房可以獲得更好的室內(nèi)舒適度，更好的抵抗能源價格浮動的風(fēng)險，更好的環(huán)境效益。

被動房如果設(shè)計(jì)得好，可以節(jié)省常規(guī)建筑的采暖設(shè)備投入，包括冷熱源設(shè)備和末端設(shè)備的投入。這部分成本基本可以抵消被動房的成本增量，這種情況下，在30年的使用運(yùn)行中，被動房節(jié)約能源部分的成本就非常可觀了。

在德國，復(fù)興銀行（Kreditanstalt Fuer Wiederaufbau）為被動房提供低息貸款。此外，還有很多聯(lián)邦州的區(qū)域財務(wù)資助計(jì)劃。

奧地利對被動房的資助力度更大。國家最高資助可達(dá)被動房建造成本的10%。在蒂羅爾州（Tirol）為被動房提供最高14個點(diǎn)額外的資助，滿足資助條件的住房每平米每個點(diǎn)可獲得8歐元的資助。例如一個四口之家，最高可補(bǔ)貼建筑面積為110m2，即880歐元每個點(diǎn)，14個點(diǎn)相當(dāng)于12 320歐元的補(bǔ)貼（數(shù)據(jù)時間：2007年6月）。

在福拉貝格州（Vorarlberg），如果滿足要求（包括收入、建筑平面、家庭人數(shù)等），對被動房的資助最高可達(dá)1 100歐元/m2，最大面積150m2，最大支持力度為165 000歐元。資助形式為長期低息貸款，貸款時間可達(dá)30年，利率極低，因而這種貸款對于年輕家庭和建筑業(yè)具有強(qiáng)烈的刺激作用。

歐洲被動房技術(shù)發(fā)展到今天，經(jīng)歷了漫長的路徑，有眾多的機(jī)構(gòu)、科研工程技術(shù)人員參與其中。隨著技術(shù)的進(jìn)步與突破，特別是能源價格的增長和建筑環(huán)保壓力的增大，以及政府相關(guān)經(jīng)濟(jì)資助政策的扶植，才有歐洲今天被動房建設(shè)項(xiàng)目的大規(guī)模實(shí)施。

7 有關(guān)被動房的爭議

雖然大規(guī)模被動房項(xiàng)目的建設(shè)大幅降低了建筑采暖能耗，改善了室內(nèi)熱舒適度。但被動房技術(shù)對建筑節(jié)能和環(huán)境保護(hù)方面的貢獻(xiàn)程度在西方國家存在一定爭議。對被動房的批評，也集中在支持被動房一方所宣傳的被動房的優(yōu)點(diǎn)：

（1）相關(guān)被動房的節(jié)能量計(jì)算，常常以二戰(zhàn)以前沒有節(jié)能措施的老房子為比較對象，因而得出被動房所帶來的巨大的節(jié)能效果。對比最新節(jié)能規(guī)范要求下的新建住宅，節(jié)能量并沒有那么大。

（2）經(jīng)濟(jì)比較計(jì)算時，沒有考慮現(xiàn)實(shí)情況，即被動房項(xiàng)目增量成本超過70%是由銀行提供貸款支持，利息成本往往沒有考慮在計(jì)算中。

（3）被動房所增加的保溫和其他技術(shù)設(shè)備沒有在建筑全壽命周期生態(tài)評價指標(biāo)性能（Oekobilanz）中反映出來。

（4）帶熱回收的通風(fēng)裝置、3層雙中空玻璃窗等技術(shù)已越來越多地用在節(jié)能住宅項(xiàng)目上，并不是被動房的專用產(chǎn)品。

被動房室內(nèi)舒適度標(biāo)準(zhǔn)，相當(dāng)于德國“全空調(diào)”（vollklimatisiert）室內(nèi)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)，由此帶來的問題是：舒適的室內(nèi)環(huán)境需要精心設(shè)計(jì)、安裝通風(fēng)系統(tǒng)。內(nèi)部功能需要調(diào)整時就不那么簡單。常規(guī)住宅如果將儲藏間改成衛(wèi)生間，只需要改變使用方式，增加開窗通風(fēng)習(xí)慣或增設(shè)一個排風(fēng)扇即可，而被動房可能不能輕易改動，否則技術(shù)系統(tǒng)就被破壞了。

有人認(rèn)為，與被動房技術(shù)相比，在低能耗建筑的基礎(chǔ)上，結(jié)合太陽能利用，能夠在同樣投資規(guī)模下，達(dá)到同樣能耗水平、獲得一個可以根據(jù)個人需求可調(diào)節(jié)的室內(nèi)舒適環(huán)境，而且運(yùn)行成本還能更

低。通過降低外保溫厚度，還能夠有效改善建筑的生態(tài)評價指標(biāo)性能（Oekobilanz）。

8 被動房建設(shè)及應(yīng)用情況

根據(jù)被動房權(quán)威網(wǎng)站（www.passivhausprojekte.de）2015年1月底的數(shù)據(jù)顯示，已有3 145棟建筑獲得被動房認(rèn)證，包括居住、辦公、學(xué)校、博物館、工業(yè)建筑等類型，總建筑面積超過100萬m2。相關(guān)資料和實(shí)地考察顯示，還有許多建筑按照被動房標(biāo)準(zhǔn)建造，但沒有申請被動房認(rèn)證，如正在建設(shè)的德國海德堡鐵路城（Bahnstadt Heidelberg），項(xiàng)目用地116hm2，包含居住、教育、研發(fā)、商業(yè)、工業(yè)的全部建筑；法蘭克福歐洲新城區(qū)（Europavietel）和雷德貝格新區(qū)（Riedelberg）中相當(dāng)數(shù)量的住宅建筑群都是按照被動房標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，但沒有申請被動房認(rèn)證。估計(jì)已建成的被動房建筑總面積已超過數(shù)百萬平米。

被動房研究所每年舉辦一次世界范圍的被動房年會。近年來被動房年會每年都有超過1 000多位代表參會，行業(yè)內(nèi)影響可謂巨大，亦有不少部品廠家積極參與其中。

9 被動房案例分析

9.1 法蘭克福CAMPO被動房項(xiàng)目（CAMPO am BornheimerDepot）

隨著地鐵的發(fā)展，原有的有軌電車系統(tǒng)逐步被淘汰，在法蘭克福波恩海姆區(qū)（Bornheim），原先的有軌電車車庫和修理廠的荒廢土地被整理出來成為建設(shè)用地。這里距法蘭克福市中心不到5km，政府部門就此建設(shè)項(xiàng)目舉行設(shè)計(jì)競賽，最終由多家建筑設(shè)計(jì)公司分別完成設(shè)計(jì)。規(guī)劃方案形成了傳統(tǒng)地中海城市空間街道尺度，完善了這一區(qū)域的街道空間，保留了原有修理車間等歷史保護(hù)建筑，將其改造成超市、零售商店和小酒館，購物和美食相結(jié)合，形成高質(zhì)量的新城區(qū)（圖11～14，表2）。項(xiàng)目包含當(dāng)時德國內(nèi)城規(guī)模最大的146套被動式住宅公寓。

9.2 海德堡鐵路城（Bahnstadt Heidelberg）

海德堡鐵路城位于海德堡市中心，用地116hm2，是目前世界上最大的被動房建設(shè)項(xiàng)目。這里曾經(jīng)是德國鐵路系統(tǒng)編組、倉儲用地，隨著鐵路運(yùn)輸式微，用地被騰出成為城市開發(fā)用地。2007年進(jìn)行城市規(guī)劃深化設(shè)計(jì)，2010年開始建設(shè)，整個項(xiàng)目將提供居住、研發(fā)、商業(yè)和文化的充滿活力的綜合城區(qū)。

整個城區(qū)規(guī)劃并承諾按照被動房標(biāo)準(zhǔn)建造（表3），包括辦公、實(shí)驗(yàn)室、商業(yè)、電影院、學(xué)校、幼兒園、大學(xué)生宿舍、住宅等建筑類型（圖15～19）。海德堡城建部門與海德堡氣候保護(hù)和能源咨詢機(jī)構(gòu)（Klimaschutz and Energieberatungsagentur Heidelberg）及社區(qū)聯(lián)盟（Nachbargemeinden）合作，共同負(fù)責(zé)被動房的實(shí)施質(zhì)量保障。

第一期開發(fā)用地：60hm2，其中包括：居住9hm2，產(chǎn)業(yè)研發(fā)16.5hm2，校園4.5hm2，開放空間16hm2，社會基礎(chǔ)設(shè)施3hm2，道路用地11hm2，公共設(shè)施包括：2個幼兒園、1個小學(xué)、1個文娛中心和3個兒童游戲場。城區(qū)遠(yuǎn)期通過可再生能源提供市政供暖。園區(qū)還將實(shí)行智能電網(wǎng)系統(tǒng)。

9.3 德國斯圖加特Leonberg產(chǎn)能別墅

圖11 法蘭克福CAMPO被動房項(xiàng)目街區(qū)廣場及商業(yè)（來源：PHI）

圖12 法蘭克福CAMPO被動房項(xiàng)目總平面（來源：PHI）

圖13 法蘭克福CAMPO被動房項(xiàng)目住宅內(nèi)庭園（來源：PHI）

圖14 法蘭克福CAMPO被動房項(xiàng)目住宅平面（來源：PHI）

表2 法蘭克福CAMPO被動房項(xiàng)目技術(shù)指標(biāo)

這座別墅位于斯圖加特附近的萊翁貝格（Leonberg Warmbronn）小鎮(zhèn)，不僅達(dá)到了被動房水平，而且還是一棟成功的產(chǎn)能建筑。該

建筑坐落在山坡上，可以遠(yuǎn)眺平緩的山谷和對面山坡上的景觀（圖20～25）。業(yè)主是費(fèi)仕（Fisch）教授，德國節(jié)能建筑領(lǐng)域的著名專家。這棟建筑突破了人們關(guān)于被動式超低能耗建筑的傳統(tǒng)觀念。早期的被動式建筑相對比較封閉，建筑形象大多比較平庸，室內(nèi)常有過于封閉的感覺。而這棟建筑優(yōu)雅、現(xiàn)代的形象，瀟灑地嵌入山坡樹木景色之中，南向巨大連通的玻璃面使周圍美景融入室內(nèi)，造就了這棟夢幻般的德式別墅。

表3 海德堡鐵路城主要技術(shù)指標(biāo)

圖15 海德堡鐵路城總規(guī)劃（來源：www.heidelberg.de）

圖16 海德堡鐵路城被動房住宅建筑1（來源：盧求 攝）

圖17 海德堡鐵路城被動房住宅建筑2（來源：盧求 攝）

圖18 海德堡鐵路城被動房辦公研發(fā)建筑（來源：盧求 攝）

圖19 海德堡鐵路城被動房住宅內(nèi)庭園（來源：盧求 攝）

我們聽過許多類似的故事，早期建筑大師堅(jiān)持自己的理念，為客戶設(shè)計(jì)了全玻璃別墅，但蓋好之后無法正常使用，夏天太熱、冬天太冷，以至于業(yè)主與建筑師吵翻臉將建筑師告上法庭。可見大面積玻璃如果處理不當(dāng)，建筑師要吃官司。但這棟建筑的業(yè)主本人就是一位出色的建筑機(jī)電設(shè)備工程師，經(jīng)過精心設(shè)計(jì)、模擬計(jì)算，依靠先進(jìn)的建筑材料和技術(shù)系統(tǒng)，使太陽輻射得到有效控制，建筑的采暖、制冷能耗需求很低。四口之家居住在這棟別墅里，一年四季的采暖、制冷、新風(fēng)、照明、家用電器、生活熱水、炊事等所有使用能源，全部來自于屋頂?shù)墓夥l(fā)電，業(yè)主不需要從城市購買任何能源，并且發(fā)電量還可為兩輛私家電動汽車充電，滿足日常交通能源需求（圖26）。

建筑設(shè)計(jì)有完善的能源策略，通過先進(jìn)監(jiān)視系統(tǒng)，與建筑結(jié)合一體的光伏發(fā)電設(shè)施提供的太陽能（光伏發(fā)電和太陽能熱）大于建筑

總能源需求（采暖、生活熱水、照明、通風(fēng)、用電等）。大部分電能供建筑自己使用，多余的發(fā)電量通過智能管理并網(wǎng)（表4）。

圖20 斯圖加特Leonberg產(chǎn)能別墅夜景（來源：Fisch教授）

圖21 斯圖加特Leonberg產(chǎn)能別墅（來源：Fisch教授）

圖22 斯圖加特Leonberg產(chǎn)能別墅餐廳（來源：盧求 攝）

圖23 斯圖加特Leonberg產(chǎn)能別墅廚房（來源：盧求 攝）

圖24 斯圖加特Leonberg產(chǎn)能別墅室外露臺（來源：盧求 攝）

圖25 斯圖加特Leonberg產(chǎn)能別墅起居室（來源：盧求 攝）

10 中國被動房發(fā)展的思考

研究歐洲被動房技術(shù)發(fā)展及其應(yīng)用實(shí)踐，我們可以看出推動其發(fā)展的3方面主要動力。

首先是技術(shù)進(jìn)步，理論研究的深入，計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)提高，技術(shù)系統(tǒng)的完善與簡化，高質(zhì)量的門窗、保溫材料、高效新風(fēng)機(jī)組等產(chǎn)品的研發(fā)與量產(chǎn)；其次是經(jīng)濟(jì)動力，上述技術(shù)的進(jìn)步、產(chǎn)品成本不斷降低，節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的提高，導(dǎo)致增量成本相對更低，被動房的建設(shè)經(jīng)濟(jì)上有吸引力；第三是政府的推動和社會意識進(jìn)步，社會范圍環(huán)保意識的提高，擺脫對化石能源依賴的國家政策、政府資助政策都對被動房大規(guī)模發(fā)展起到重要推動作用。中國被動房超低能耗建筑的大規(guī)模應(yīng)用和發(fā)展，也離不開高質(zhì)量技術(shù)產(chǎn)品、市場經(jīng)濟(jì)吸引力和政府政策支持這3方面的動力。

圖26 斯圖加特Leonberg產(chǎn)能別墅電動汽車（來源：Fisch教授）

表4 德國斯圖加特Leonberg產(chǎn)能別墅主要技術(shù)指標(biāo)

德國被動房標(biāo)準(zhǔn)相當(dāng)高，特別適用于當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件。中國幅員遼闊，有嚴(yán)寒到夏熱冬暖等5個不同氣候帶，中國正在編制被動房標(biāo)準(zhǔn)。我認(rèn)為中國必須建立與采暖度日數(shù)、空調(diào)度日數(shù)相關(guān)的中國被動房能耗標(biāo)準(zhǔn)，確立中國被動房室內(nèi)舒適度標(biāo)準(zhǔn)和模擬計(jì)算邊界條件，而不是一刀切地要求達(dá)到德國標(biāo)準(zhǔn)，采暖能耗≤15kWh/（m2·a）。從科學(xué)角度來看，要求中國被動式建筑強(qiáng)制達(dá)到德國標(biāo)準(zhǔn)也不盡合理，例如哈爾濱的建筑采暖度日數(shù)大于德國，同樣的被動式建筑維持室內(nèi)同樣舒適度，在德國法蘭克福和中國哈爾濱的能耗肯定不一樣；而廣州的建筑制冷除濕負(fù)荷遠(yuǎn)大于德國，建造被動房建筑所面臨的將是全新的挑戰(zhàn)，在這里冬季保溫不是主要問題，夏季遮陽、通風(fēng)、散熱成為主要矛盾， 德國被動房標(biāo)準(zhǔn)沒有在這樣氣候條件下大規(guī)模的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和成熟的解決方案，需要我們探索實(shí)踐，建立相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。

考慮到中國目前的建筑部品和技術(shù)水平，建議被動房標(biāo)準(zhǔn)分步實(shí)施。如初期3～5年時間，可定義為“中國被動房先導(dǎo)項(xiàng)目”，達(dá)到該級別的項(xiàng)目可授予“中國被動房先導(dǎo)項(xiàng)目認(rèn)證”證書。這樣可以降低成本，調(diào)動開發(fā)商和部品制造企業(yè)的積極性，大面積開展工作，積累數(shù)據(jù)，摸索經(jīng)驗(yàn)。只要按照被動房理念設(shè)計(jì)建設(shè)的建筑，其節(jié)能性效果就會顯著提高，對節(jié)能減排有積極作用。研究世界范圍建筑節(jié)能發(fā)展的歷程，對照今天中國面臨的環(huán)境及能源問題的巨大壓力和挑戰(zhàn)，可以預(yù)見被動式超低能耗建筑是中國建筑發(fā)展的必然方向。

[1] 德國被動房研究所（PHI）官網(wǎng)：www.passiv.de.

[2] 德國被動房研究所認(rèn)證項(xiàng)目數(shù)據(jù)庫：www.passivhausprojekte.de.

[3] PHI.The world’s first Passive House, Darmstadt-Kranichstein, Germany.

[4] PHI.Passivhaus-Projektierungspaket (PHPP).

[5] PHI.Kriterien zur Zertif zierung von Passivhaus.

[6] www.heidelberg-bahnstadt.de.

[7] www.heidelberg.de.

[8] Buero EBOEK. Baugebiet Bahnstadt in Heidelberg-St?dtebauliches Energieund W?rmeversorgungskonzept. Ing.

[9] Fisch.Energy Plus Buildings and Districts as Renewable Energy Sources.N.

2015-02-02

GERMAN PASSIVE AND ULTRA-LOWENERGY BUILDING TECHNOLOGY SYSTEM

本文系統(tǒng)介紹了被動房的起源和德國被動房的技術(shù)體系，包括被動房的核心技術(shù)指標(biāo)、被動房計(jì)算模型邊界條件、被動房住宅的設(shè)計(jì)要點(diǎn)、既有建筑被動房技術(shù)改造。分析了被動房的優(yōu)點(diǎn)和發(fā)展趨勢，被動房的成本增量與政府資助措施以及3個項(xiàng)目案例。文章結(jié)尾對中國被動房的發(fā)展提出了思考與建議。

This paper systematically introduces the origin of the passive house and the German passive house technology system, including the core technical specif cation, the design model boundary conditions, key design points of the residential passive house, and the refurbishment of the existing buildings with passive house technology. Furthermore, the paper analyzes its advantages and development trends, its cost increment and the governmental f nancial support measures, as well as three project cases. Finally, it concludes with the author' s thinking and suggestions on the development of passive houses in China.

德國被動房 被動房研究所 被動房技術(shù) 被動房設(shè)計(jì) 既有建筑被動房改造

German Passive House, Passive House Institute (PHI), Passive House Technology, Passive House Design, Refurbishment of the Existing Buildings with Passive House Technology

盧求，洲聯(lián)集團(tuán)-五合國際副總經(jīng)理，德國可持續(xù)建筑委員會（DGNB）國際部董事，清華大學(xué)城市規(guī)劃碩士，德國多特蒙德大學(xué)建筑學(xué)碩士