張彧，任立，唐獻(xiàn)超/ZHANG Yu, REN Li, TANG Xianchao

1 什么是“凈零能耗”建筑?

1.1 “凈零能耗”建筑的定義

“凈零能耗”建筑（ZEB，zero energy Building）是指建筑或建筑群，其能源負(fù)荷較同氣候區(qū)同類(lèi)建筑大大降低，經(jīng)過(guò)一年以上使用時(shí)間，100%或者更多能源可以通過(guò)可再生能源發(fā)電來(lái)滿(mǎn)足的建筑及建筑群[1]。按照美國(guó)能源部（DOE，Department of Energy）的定義為“凈零能耗建筑通過(guò)可再生能源產(chǎn)生足夠的能源，以滿(mǎn)足其自身年度能耗要求，從而減少不可再生能源在建筑中的使用”[2]。而國(guó)內(nèi)對(duì)“凈零能耗”并無(wú)權(quán)威定義。《“零能耗建筑”定義發(fā)展歷程及內(nèi)涵研究》指出，“零能耗建筑”以年為計(jì)算周期，以終端用能形式為衡量指標(biāo)，建筑物及附近與其相連的可再生能源系統(tǒng)產(chǎn)生的能源總量大于或等于其消耗的能源總量的建筑物[3]。各種定義雖略有不同，但可再生能源在“凈零能耗”建筑中都占有非常重要的地位。

“凈零能耗”建筑與“綠色建筑”的區(qū)別在于：“凈零能耗”建筑在節(jié)能方面比綠色建筑標(biāo)準(zhǔn)更高，提倡可再生能源在建筑中的應(yīng)用，不僅通過(guò)主、被動(dòng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)較少的能源消耗，同時(shí)自身是一種產(chǎn)能建筑，在建筑中盡可能達(dá)到能源使用與能源生產(chǎn)的平衡。

1.2 “凈零能耗”建筑與LEED 以及其他認(rèn)證建筑的關(guān)系

在美國(guó)，比較重要的綠色建筑認(rèn)證體系有美國(guó)綠色建筑委員會(huì)（USGBC）頒發(fā)的LEED 認(rèn)證和美國(guó)環(huán)境保護(hù)協(xié)會(huì)（EPA）頒發(fā)的“建筑之星”認(rèn)證1）。根據(jù)USGBC 工作人員的統(tǒng)計(jì)，超過(guò)30%的“預(yù)認(rèn)證凈零能耗”項(xiàng)目（ZE Emerging）和70%的“已認(rèn)證凈零能耗”項(xiàng)目（ZE Verified）獲得了LEED注冊(cè)或認(rèn)證[4]，進(jìn)一步將LEED 和“凈零能耗”以及綠色建筑聯(lián)系起來(lái)。

2 “凈零能耗”建筑在美國(guó)的發(fā)展

2.1 “凈零能耗”建筑在美國(guó)的數(shù)量增長(zhǎng)

美國(guó)新建筑研究中心（NBI，New Building Institute）2012 年發(fā)布的《通向零能狀態(tài)的更新》中報(bào)告了60 個(gè)商業(yè)和多戶(hù)住宅建筑項(xiàng)目，這些建筑和項(xiàng)目要么被驗(yàn)證為凈零能耗，要么正在努力實(shí)現(xiàn)零能耗[5]。到2018 年，NBI 發(fā)布的“凈零能耗”建筑項(xiàng)目清單達(dá)到近500 個(gè)，數(shù)量呈急速增長(zhǎng)的趨勢(shì)，在6 年中增加了700%（圖1）。美國(guó)機(jī)構(gòu)網(wǎng)站www.greenbuildings.ca.gov 可以搜索每個(gè)州的凈零能耗設(shè)施數(shù)據(jù)，還可以根據(jù)歷史建筑信息測(cè)算能源基準(zhǔn)（Energy Benchmarking）[6]。

2.2 “凈零能耗”建筑在美國(guó)各州的分布狀況

“凈零能耗”建筑在美國(guó)分布廣泛，跨越不同的氣候區(qū)和州。加利福尼亞州、俄勒岡州、紐約州和馬薩諸塞州的數(shù)量處于領(lǐng)先地位，其中加州數(shù)量最多，已認(rèn)證和預(yù)認(rèn)證“凈零能耗”建筑214 個(gè)，比其他州建筑數(shù)量高近10 倍[7]4。俄勒岡州的波特蘭、紐約都會(huì)區(qū)和北大西洋沿岸是另一個(gè)分布相對(duì)密集的區(qū)域（圖2）。

加利福尼亞州是“凈零能耗”建筑運(yùn)動(dòng)的領(lǐng)導(dǎo)者，與其領(lǐng)先的能源政策、明確的節(jié)能目標(biāo)及有效的落實(shí)密不可分。2017 年10 月，《加利福尼亞州行政手冊(cè)》 （SAM，State Administrative Manual）第1815.31 節(jié)要求加州100%的新建筑、新裝修以及租賃的建筑物從2017 年10 月23 日開(kāi)始進(jìn)行“凈零能耗”驗(yàn)證，同時(shí)制定了50%現(xiàn)有建筑面積到2025 年實(shí)現(xiàn)“凈零能耗”的計(jì)劃[8]。

俄勒岡州早期“凈零能耗”建筑試點(diǎn)和激勵(lì)措施有效推動(dòng)了“凈零能耗”建筑運(yùn)動(dòng)快速發(fā)展。俄勒岡州能源信托基金會(huì)，一直為“凈零能耗”建筑提供資金，出現(xiàn)了越來(lái)越多“凈零能耗”建筑，2018 年比2016 年增加了近50%[7]5。

1 “凈零能耗”建筑在美國(guó)的數(shù)量增長(zhǎng)

2 2018年“凈零能耗”建筑在美國(guó)各州的地理分布

3 “凈零能耗”建筑按氣候區(qū)分布（1-3圖片來(lái)源：New buildings institute. 2018 Getting to Zero Status Update and List of Zero Energy Projects. https://newbuildings.org/hubs/zero-net-energy/;）

4 AIA 氣候區(qū)RECS，1978-2005（繪制：任立，根據(jù)美國(guó)氣候區(qū)劃圖及NBI凈零能耗建筑數(shù)據(jù)）

5 已認(rèn)證凈零能耗建筑類(lèi)型占比圖

6 預(yù)認(rèn)證凈零能耗建筑類(lèi)型占比圖

7 已認(rèn)證凈零能耗建筑面積占比圖

8 預(yù)認(rèn)證凈零能耗建筑面積占比圖

9 凈零能耗建筑權(quán)屬占比圖（5-9繪制：任立，根據(jù)NBI統(tǒng)計(jì)的482個(gè)凈零能耗建筑項(xiàng)目清單數(shù)據(jù)）

2.3 “凈零能耗”建筑在美國(guó)各氣候區(qū)的分布

“凈零能耗”建筑遍布美國(guó)大陸各氣候區(qū)，氣候區(qū)3B 和3C 是分布最多的區(qū)域，占總數(shù)42%，大部分屬于加州，除了政策因素也與這里的氣候環(huán)境相關(guān)。美國(guó)大部分地區(qū)屬溫帶大陸性氣候，只有加州為溫帶地中海型氣候，長(zhǎng)年氣候溫和，陽(yáng)光充足，是發(fā)展“凈零能耗”建筑較為適宜的地區(qū)。氣候區(qū)4 和5 也是“凈零能耗”建筑分布較多的地區(qū)，分別占20%和16.8%（圖3、4）。美國(guó)“凈零能耗”建筑主要集中在北緯30°～40°之間氣候較為溫和的地帶，即3、4、5 氣候區(qū)。在氣候區(qū)7 這樣最冷和最極端的地區(qū)，通過(guò)密閉性良好的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)、被動(dòng)式設(shè)計(jì)和使用者行為引導(dǎo)，也有少量“凈零能耗”建筑產(chǎn)生。

3 “凈零能耗”建筑項(xiàng)目清單的數(shù)據(jù)分析

以2018 年美國(guó)新建筑研究中心（NBI）對(duì)482個(gè)凈零能耗項(xiàng)目的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)為準(zhǔn),分“已認(rèn)證凈零能耗”和“預(yù)認(rèn)證凈零能耗”項(xiàng)目?jī)深?lèi)，我們對(duì)美國(guó)“凈零能耗”建筑在建筑類(lèi)型、建筑面積、所有權(quán)類(lèi)型等方面的特征進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)及分析。

3.1 建筑類(lèi)型

美國(guó)“凈零能耗”建筑涵蓋類(lèi)型多樣，如教育、辦公、酒店、藝術(shù)與文化、數(shù)據(jù)中心等。近年一些傳統(tǒng)的高能耗建筑類(lèi)型，如醫(yī)院和餐廳也都積極地往“凈零能耗”努力。包括K-12 學(xué)校，高等教育和普通教育在內(nèi)的綜合教育類(lèi)建筑數(shù)量最多，在“已認(rèn)證凈零能耗”項(xiàng)目中占39%，在“預(yù)認(rèn)證凈零能耗”項(xiàng)目中占37%;其次是辦公類(lèi)建筑，在“已認(rèn)證凈零能耗”項(xiàng)目中占31%，在“預(yù)認(rèn)證凈零能耗”項(xiàng)目中占18%（圖5、6）;多單元家庭建筑的比重排第三，并進(jìn)一步增長(zhǎng)，其他類(lèi)型建筑數(shù)量也有所增長(zhǎng)，如機(jī)場(chǎng)、醫(yī)院、輕工業(yè)、零售業(yè)建筑，甚至出現(xiàn)了滑雪場(chǎng)館這樣特殊的建筑類(lèi)型。

3.2 建筑面積

統(tǒng)計(jì)表明，約80%“已認(rèn)證凈零能耗”建筑面積小于2500m2，反映了“凈零能耗建筑”早期主要以小體量建筑為主（圖7），但在“預(yù)認(rèn)證凈零能耗”項(xiàng)目清單中，情況卻有所不同。2018 年的項(xiàng)目清單顯示，38%以上的“預(yù)認(rèn)證凈零能耗”建筑物面積大于5000m2，建筑規(guī)模的分布更加均勻，建筑數(shù)量顯著增加，說(shuō)明項(xiàng)目規(guī)模正在呈多樣化趨勢(shì)發(fā)展，同時(shí)越來(lái)越多大體量建筑正在加入“凈零能耗”市場(chǎng)（圖8）。

3.3 所有權(quán)類(lèi)型

“凈零能耗”建筑所有權(quán)情況中27%屬于私營(yíng)性公司。在私營(yíng)性“凈零能耗”建筑中，絕大部分是辦公樓和私立學(xué)校，分別占50%和15%，其余35%則主要包含零售和公共設(shè)施。公有建筑中有60%是教育設(shè)施，這與公共建筑中教育建筑的市場(chǎng)比例一致。在全美范圍，高等教育建筑大約占國(guó)家級(jí)公共“凈零能耗”建筑的2/3，而州級(jí)公共“凈零能耗”建筑主要是政府辦公樓和公眾集會(huì)設(shè)施，譬如游客中心，博物館和動(dòng)物園等（圖9）。

4 “凈零能耗”建筑案例——以教育類(lèi)建筑為例

從建筑類(lèi)型而言，綜合教育建筑占2018 年“凈零能耗”主導(dǎo)地位：一是由于教育建筑自身特點(diǎn)及其示范作用；二是由于政府的激勵(lì)和補(bǔ)貼，如加州第1D 號(hào)提案（AB127，2006）批準(zhǔn)的《加州政府戰(zhàn)略發(fā)展計(jì)劃》，提供了1 億美元的獎(jiǎng)勵(lì)性撥款，促進(jìn)在K-12 學(xué)校新建及改造項(xiàng)目中的低能耗行動(dòng)[9]。在此，選取教育類(lèi)建筑進(jìn)行分析。

4.1 胡德河中學(xué)音樂(lè)和科學(xué)大樓

胡德河中學(xué)音樂(lè)和科學(xué)大樓（Hood River Middle School Music and Science Building）位于俄勒岡州波特蘭，為滿(mǎn)足學(xué)校人數(shù)增長(zhǎng)，對(duì)原有主教學(xué)樓以美國(guó)殘疾人法案（ADA）和生活安全法規(guī)進(jìn)行了翻新（圖10）。建筑面積約640m2，建設(shè)總成本170 萬(wàn)美元。項(xiàng)目的能源使用強(qiáng)度EUI（Energy Utilization Index）2）為85.50kw·h/m2/年，可再生能源發(fā)電量（RPI，Renewable Product Index）為84.55kw·h/m2/年，凈EUI 為0.95kw·h/m2/年。項(xiàng)目獲得俄勒岡公用事業(yè)行業(yè)“凈零能耗”試點(diǎn)項(xiàng)目援助，1.5 萬(wàn)美元的能效基金和4.5 萬(wàn)美元的可再生能源基金[10]。

（1）行為節(jié)能

使用者行為是低能耗建筑重要組成部分。建筑提供了一個(gè)生活實(shí)驗(yàn)室，學(xué)生和教師可以更好地理解人與自然系統(tǒng)之間的關(guān)系。設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)與師生合作，將建筑構(gòu)件作為低能耗教育的組成部分，包括顯露的低耗能建筑設(shè)備，可以讓學(xué)生看到其內(nèi)部裝置；同樣通過(guò)輻射板上的有機(jī)玻璃開(kāi)口，學(xué)生可以看到鋼筋和輻射管道如何工作。學(xué)生還可進(jìn)入機(jī)械系統(tǒng)的核心部分，設(shè)備上有明確的標(biāo)記和計(jì)量以供課堂演示（圖11）。

10 胡德河中學(xué)音樂(lè)和科學(xué)大樓外觀

11 胡德河中學(xué)音樂(lè)和科學(xué)大樓暴露的內(nèi)部裝置

12 通風(fēng)采光天窗集成設(shè)計(jì)

13 裸露的木桁架結(jié)構(gòu)（10-13圖片來(lái)源：參考文獻(xiàn)[11]）

（2）設(shè)計(jì)節(jié)能

為在科學(xué)和音樂(lè)課堂達(dá)到最佳日光和能耗效率，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了多項(xiàng)日光研究，最終結(jié)合半透明天窗和傳統(tǒng)窗戶(hù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。淺色的聲學(xué)板將天光反射到教室空間的深處，系統(tǒng)結(jié)合可操作的高低天窗和屋頂通風(fēng)設(shè)備，提供新鮮空氣和被動(dòng)式冷卻，便于橫向和層疊通風(fēng)（圖12）。當(dāng)室外溫度適宜自然通風(fēng)時(shí)，指示燈會(huì)告知大樓使用者，讓學(xué)生參與管理大樓的能源使用。

（3）材料及設(shè)施

建造之初就選用耐用、便宜、便于維護(hù)的環(huán)保型材料和廢舊材料。音樂(lè)和科學(xué)大樓重新利用了1940 年代的廢棄汽車(chē)倉(cāng)庫(kù)材料。經(jīng)過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)的仔細(xì)解析，回收材料占新建建筑材料的8%，包括裸露的木剪刀桁架結(jié)構(gòu)（圖13）。

實(shí)現(xiàn)“凈零能耗”從減少建筑的能源需求開(kāi)始。節(jié)能措施包括52.99m3的地下蓄水池用以收集雨水，提供所有灌溉、馬桶和低流量水龍頭用水，可以節(jié)約89%的建筑用水量[11]。

（4）可再生能源

學(xué)校位于哥倫比亞河峽谷，是世界上著名的風(fēng)帆沖浪勝地。設(shè)計(jì)之初曾考慮將風(fēng)能作為一種可再生資源，然而進(jìn)一步的分析表明更加高效的太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)可行，團(tuán)隊(duì)用35kw 的光伏系統(tǒng)覆蓋屋頂南向的整個(gè)區(qū)域，用以提供足夠的可再生能源。

胡德河中學(xué)音樂(lè)與科學(xué)大樓證明了即使常規(guī)預(yù)算基礎(chǔ)上的零能耗設(shè)施，也具有良好的投資回報(bào)，并為可持續(xù)教育提供了相關(guān)的教育平臺(tái)。

4.2 里查德維爾小學(xué)

里查德維爾小學(xué)（Richardsville Elementary School）始建于1946 年，位于肯塔基州沃倫縣公立學(xué)區(qū)。小學(xué)改造完成于2010 年，其性能指標(biāo)EUI 為57.42kw·h/m2/年，可再生能源發(fā)電量為56.16kw·h/m2/年，凈EUI 值僅為1.26kw·h/m2/年[12]。

（1）設(shè)計(jì)節(jié)能

學(xué)校盡可能減少電氣照明能耗，由于矩形的建筑體量呈東西向排布，因此教室都能獲取較好的自然采光和日照，朝南的教室設(shè)計(jì)了室外采光架，用以柔和進(jìn)入的陽(yáng)光（圖14）。體育館和自助餐廳位于學(xué)校中心，屋頂中央位置設(shè)有凸起天窗，同樣采用自然采光（圖15）。此外，建筑還安裝了數(shù)控感光控制器，用以調(diào)節(jié)電器照明強(qiáng)度。

男人探身，將艾莉扶起。艾莉抽抽鼻子，她聞到一股非常好聞的生煙草氣味。她將男人帶回了家，很難說(shuō)到底是男人勾引了她還是她勾引了男人，一切來(lái)得那般自然，瓜熟蒂落。葡萄酒，燈光，曼妙的輕音樂(lè)。微風(fēng)，月色，男人輪廓分明的臉。喘息，低吟，淡淡的似曾相識(shí)。所有的一切都讓艾莉迷醉，男人的膚色鐵一般黑，身體鐵一般硬。

（2）設(shè)備節(jié)能

學(xué)校HVAC 系統(tǒng)由地?zé)崴礋岜煤蛯?zhuān)用室外空氣系統(tǒng)組成，確保設(shè)備在不需完全負(fù)載能力下運(yùn)行時(shí)，能最大限度地提高能源效率。建筑通過(guò)低流量固定裝置節(jié)約了40%的用水量，包括可滲水路面和污水過(guò)濾再循環(huán)設(shè)備，而“水資源保護(hù)走廊”則允許查看收集和過(guò)濾的雨水量，參與到學(xué)校的低能耗行動(dòng)。

（3）可再生能源

小學(xué)屋頂上安裝了一個(gè)208kw 的薄膜光伏系統(tǒng)，停車(chē)場(chǎng)的遮陽(yáng)結(jié)構(gòu)容納了140kw 的太陽(yáng)能硅晶板（圖16）。整個(gè)系統(tǒng)于2012 年1 月投入使用。2011 年9-12 月，即使只有60%的太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)投入使用，卻足以使得一整年的凈EUI 減少為1.26kw·h/m2/年（圖17）。

（4）行為節(jié)能

設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)請(qǐng)求州政府取消設(shè)置固定計(jì)算機(jī)教室及教室內(nèi)設(shè)置固定計(jì)算機(jī)的要求，成為肯塔基州第一所無(wú)線(xiàn)學(xué)校。通過(guò)拆除教室計(jì)算機(jī)的電源及數(shù)據(jù)布線(xiàn)設(shè)施，實(shí)現(xiàn)了重大的成本節(jié)約。節(jié)省下來(lái)的成本轉(zhuǎn)移到無(wú)線(xiàn)技術(shù)和筆記本電腦推車(chē)上，讓老師們?cè)趯W(xué)校任何地方都可以靈活地與電腦打交道，而不用被固定在某個(gè)教室。最終服務(wù)器機(jī)房和插頭負(fù)載只有9.78kw·h/m2/年，實(shí)現(xiàn)了可觀的成本節(jié)約[13]。

4.3 加登格羅夫聯(lián)合學(xué)區(qū)

加登格羅夫聯(lián)合學(xué)區(qū)（GGUSD，Garden Grove Union School District）是一個(gè)大型低收入學(xué)區(qū)，位于加州圣地亞哥，由一所高中科學(xué)樓改造而來(lái)（圖18）。2018 年深層能源改造完成后，成為生命實(shí)驗(yàn)室及學(xué)校環(huán)境學(xué)生團(tuán)體活動(dòng)中心。項(xiàng)目能源使用強(qiáng)度EUI 為75.72kw·h/m2/年，現(xiàn)場(chǎng)可再生能源發(fā)電量為78.56kw·h/m2/年，凈EUI 約為-2.8kw·h/m2/年[14]。

（1）設(shè)計(jì)節(jié)能

（2）設(shè)備節(jié)能

GGUSD 所在地區(qū)氣候炎熱，一年中某些時(shí)間超過(guò)37.78℃，因此該區(qū)域所有建筑設(shè)施都配有空調(diào)，同時(shí)也導(dǎo)致能耗急劇增加。設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)研究發(fā)現(xiàn)，使用者時(shí)常開(kāi)啟門(mén)窗而沒(méi)有意識(shí)到空調(diào)正處于開(kāi)啟狀態(tài)，浪費(fèi)了大量能源，因此改造后的建筑配備有行為檢測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)從優(yōu)化自然通風(fēng)的角度實(shí)現(xiàn)能耗降低，同時(shí)確保窗戶(hù)開(kāi)啟時(shí)空調(diào)系統(tǒng)無(wú)法被打開(kāi)（圖19）。

（3）可再生能源

聯(lián)合學(xué)區(qū)在圣地亞哥的兩個(gè)站點(diǎn)和相鄰教師停車(chē)場(chǎng)上安裝光伏車(chē)棚。計(jì)劃在圣地亞哥安裝一個(gè)36kw 的光伏系統(tǒng)，在拉爾斯頓安裝一個(gè)77kw 的光伏系統(tǒng)，而且可以基于建筑物級(jí)別計(jì)量的結(jié)果來(lái)細(xì)化這些系統(tǒng)大小，產(chǎn)生可觀的可再生能源[15]。

（4）行為節(jié)能

學(xué)校內(nèi)軟件儀表板實(shí)時(shí)顯示校園電表和數(shù)十個(gè)監(jiān)控測(cè)試點(diǎn)的能源數(shù)據(jù)。學(xué)生、教師和工作人員能夠訪(fǎng)問(wèn)儀表板，查看由于行為改變而導(dǎo)致的實(shí)時(shí)能源消耗狀況。行為檢測(cè)系統(tǒng)引導(dǎo)他們提高低能耗理念，競(jìng)相采取低能耗生活，充分調(diào)動(dòng)使用者的能動(dòng)性。

GGUSD 是一個(gè)具有節(jié)儉文化的低收入地區(qū)，其低能耗改造策略沒(méi)有忽視這一背景，相反，它對(duì)經(jīng)濟(jì)節(jié)儉的重視是其成功的關(guān)鍵。聯(lián)合學(xué)區(qū)的成功表明，在適當(dāng)?shù)臈l件下，“凈零能耗”建筑改造對(duì)任何學(xué)區(qū)都有經(jīng)濟(jì)意義。

5 “凈零能耗”建筑性能指標(biāo)（EUI）

14 建筑外側(cè)的采光架

15 學(xué)校天頂采光的自助餐廳

16 屋頂薄膜光伏系統(tǒng)

17 太陽(yáng)能每月發(fā)電量（mwh）（14-17圖片來(lái)源：參考文獻(xiàn)[12]）

EUI 是衡量建筑是否節(jié)能的重要指標(biāo)。2018 項(xiàng)目清單中“已認(rèn)證凈零能耗”建筑總場(chǎng)地能源使用強(qiáng)度（Site EUI）中位數(shù)為56.79kw·h/m2/年（不包括可再生能源產(chǎn)能量）[7]10。而“預(yù)認(rèn)證凈零能耗”建筑其總場(chǎng)地能源使用強(qiáng)度的中位數(shù)為75.72kw·h/m2/年。對(duì)于教育類(lèi)建筑而言，“已認(rèn)證凈零能耗”教育建筑EUI 值為-19.42kw·h/m2/年；“預(yù)認(rèn)證凈零能耗”教育建筑EUI 值為40.18kw·h/m2/年4）。“已認(rèn)證凈零能耗”建筑比現(xiàn)有美國(guó)商業(yè)建筑物能耗減少60%，比最嚴(yán)格的美國(guó)基準(zhǔn)規(guī)范ASHARE 減少46%的能源使用（圖20）。

教育類(lèi)建筑同樣是中國(guó)公共建筑的重要組成部分，尤其是近年來(lái)各種中小學(xué)及高校新區(qū)的建設(shè)，對(duì)其能耗指標(biāo)的關(guān)注有巨大意義。住房與城鄉(xiāng)建設(shè)部頒發(fā)的《民用建筑能耗標(biāo)準(zhǔn)》僅有關(guān)于辦公、旅館以及商場(chǎng)等建筑的能耗要求，未有關(guān)于教育類(lèi)建筑的能耗標(biāo)準(zhǔn)5）。目前只有地方性的能耗統(tǒng)計(jì)以及能耗約束性條例可以作為參考，譬如《武漢市民用建筑能耗限額指南》指出目前武漢高等學(xué)校的能耗值為56.63kw·h/m2/年，中學(xué)的能耗值為48.58kw·h/m2/年[16]。

6 結(jié)論及建議

6.1 被動(dòng)式設(shè)計(jì)及行為節(jié)能是實(shí)現(xiàn)“凈零能耗”建筑的基礎(chǔ)

被動(dòng)式設(shè)計(jì)越來(lái)越受到美國(guó)建筑師的重視，體現(xiàn)在兩方面：一是自然采光，美國(guó)照明能耗占建筑能耗1/3 以上，自然采光對(duì)減少照明能耗、增加使用舒適度有重要意義；二是自然通風(fēng)，封閉空間、新風(fēng)系統(tǒng)，“全空間、全時(shí)間”的能源使用方式正在得到反思。與現(xiàn)代復(fù)雜的控制系統(tǒng)相比，相對(duì)簡(jiǎn)單的控制系統(tǒng)和技術(shù)更能保證項(xiàng)目的持續(xù)性。

6.2 不同氣候區(qū)實(shí)現(xiàn)“凈零能耗”建筑的技術(shù)差異顯著

“凈零能耗”建筑不僅是低能耗的建筑，同時(shí)也是產(chǎn)能建筑，需要可再生能源的使用。在美國(guó)，太陽(yáng)能光電、風(fēng)能和生物質(zhì)能是主要方式，風(fēng)能利用由于成本太高在實(shí)際項(xiàng)目中還不多見(jiàn)，生物質(zhì)能受地域和場(chǎng)地條件限制采用也不廣泛，因此太陽(yáng)能光電成為“凈零能耗建筑”產(chǎn)能的主體。由于不同氣候區(qū)實(shí)現(xiàn)“凈零能耗”的技術(shù)手段差異顯著，因此，凈零能耗建筑并不適宜在所有地區(qū)推廣，而應(yīng)“因地制宜”地采用。

6.3 “凈零能耗”建筑的類(lèi)型和規(guī)模發(fā)展

美國(guó)早期“凈零能耗”建筑規(guī)模一般較小，80%的建筑規(guī)模在2000m2以下，后期“凈零能耗”建筑面積有所變化，約38%的建筑面積突破5000m2。大體量建筑一般消耗更多的單位面積能耗，其節(jié)能潛力更加顯著，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)大體量建筑的能耗監(jiān)測(cè)及審計(jì)。從“凈零能耗”建筑類(lèi)型而言，美國(guó)綜合教育類(lèi)建筑是“凈零能耗”建筑的主體，其教育意義及行為節(jié)能不可忽視。反觀我國(guó)，對(duì)教育類(lèi)建筑，特別是高校建筑的節(jié)能重視不夠?！?/p>

18 圣地亞哥高中科學(xué)樓

19 圣地亞哥高中HVAC系統(tǒng)設(shè)定點(diǎn)模擬（18.19圖片來(lái)源：參考文獻(xiàn)[14]）

注釋

1）美國(guó)綠色建筑委員會(huì)（USGBC）全稱(chēng)為U.S.Green Building Council；LEED全稱(chēng)為L(zhǎng)eadership in Energy and Environmental Design；美國(guó)環(huán)境保護(hù)協(xié)會(huì)（EPA）全稱(chēng)為U.S. Environmental Protection Agency；建筑之星英文為Energy Star。

2）建筑性能指標(biāo)（EUI，Energy Utilization Index）是指單位建筑面積的年能耗量，是衡量建筑是否節(jié)能的重要指標(biāo)。RPI（Renewable Product Index）指可再生能源的生產(chǎn)強(qiáng)度，用來(lái)定義單位面積內(nèi)每年產(chǎn)生的可再生能源量。NET EUI即為凈EUI，是EUI減去RPI的值。EUI又分為總場(chǎng)地能源強(qiáng)度（Site EUI）和初始能源強(qiáng)度（Source EUI）。Site EUI是指經(jīng)氣候修正后的單位面積終端能耗，初始能源強(qiáng)度是經(jīng)氣候修正后單位面積的一次能源用量，即考慮了能源生產(chǎn)和傳輸損失的能源用量。

3）SRI，Solar Reflectance Index，是顯示材料表面抗拒太陽(yáng)熱能的能力，SRI越高，材料在太陽(yáng)照射下的升溫幅度越小。標(biāo)準(zhǔn)黑色的SRI為0，標(biāo)準(zhǔn)白色的SRI為100，大部分材料的SRI在0-100，也有少數(shù)白色涂料的SRI超過(guò)100。屋面太陽(yáng)能反射指數(shù)越高，夏季升溫越小，從而降低建筑制冷能耗，緩解城市熱島效應(yīng)，這種屋面也被稱(chēng)為涼爽屋面（Cool Roof）。

4）筆者根據(jù)2018年NBI公布的482個(gè)凈零能耗建筑項(xiàng)目清單數(shù)據(jù)整理結(jié)果，分“已認(rèn)證凈零能耗建筑”及“預(yù)認(rèn)證凈零能耗建筑”兩類(lèi)。

5）住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.《民用建筑能耗標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T51161-2016）[S]，2016年12月1日起實(shí)施。