解读 | 超低能耗建筑那些事儿

首先，我给大家展示一张地图（如下图），大家可以看到各个国家和地区，包括美国、欧洲，以及东亚的韩国、日本，还有整个欧盟国家，现在都非常关注建筑迈向零能耗的进程。特别是美国说要在30年内达到近零能耗NZE的目标，但美国说的这个近零能耗对于房屋而言，实际上并不是不消耗能源，而是指房屋场地等所产生的能源消耗，在年度范围内的代数和等于零叫作近零能耗。

还有丹麦曾说2020年以后的居住建筑全年冷热需求要降低到20kWh/m²，这相当于现在北京、天津四步节能算下来的数值，还要再降低40%～50%的量。

最后就是德国，德国是关于低能耗建筑说得最多的国家，源于德国有一套体系被我们简称为“被动房”，它跟美国的思路并不完全一样，而思路的不一样并不是称呼上的不同，更多的是由于所处的地域、环境，以及资源环境的不同而导致的思路不同。

说到这儿，我想跟大家稍微梳理一下，我们提到的“超低能耗”，美国把它称为“近零耗的建筑”，到英国又被称为“零碳建筑”，因为英国有一个很著名的社区就是世界上最早的一个零碳的建筑小区。

那么“超低能耗”在德国叫作什么呢？——被动房，甚至叫作“微能建筑”，所谓的“被动”在这里面的概念，说白了更适合于北方，通俗的讲就是“把棉袄穿厚了，把袖口轧紧了”，给你一套自主可控制的呼吸系统，其中还包括冬天让太阳尽可能地照射到屋子里来，还有夜里维护结构让得到的热量散不出去，这就是被动房的概念。

还有韩国叫作“零碳住宅”，意思也差不多。所以说各国的说法都不一样，但唯一一样的就是告诉大家要推动发展低能耗建筑或者超低能耗的建筑，让建筑在使用过程中消耗尽可能少的能源，乃至不消耗能源。

大家可能会觉得这是一件遥远的事情，但实际上关于零能耗建筑，并不是一个遥远的事情。为什么这么说？因为我有幸参加了国家科技部的十三五重大专项，其中有一个专项就是零能耗建筑，学习了一些这方面的知识。

其实一开始我也以为这是一件很遥远的事情，什么时候建筑能走向零能耗呢？这太遥远了，但通过学习，我发现事实上这个进程并不是很慢。

比如丹麦到2020年要比2006年降低75%的能耗，荷兰2020年要达到能源中和，也就是消耗的能量和建筑自身产生的能量，最后达到平衡，而德国是到2020年建筑不需要化石燃料就可以使用，在充分降低了建筑能量需求的同时，用可再生能源去满足无需化石燃料运营的建筑，我觉得这个就有点浪漫主义和激进了，即使建筑可以对外供能，但这需要条件，不是城市里几亿平方米的建筑都对外供能，这也不可能实现，当然如果都是乡村，有这个可能。

因为最近的一次，我去美国突然发现，美国很多独立住宅的屋顶上多了一堆一堆的光伏，估计这就是所谓的“有可能变成对外供能”的可能。

美国有一个具体的目标——到2020年实现近零能耗住宅市场化，到2025年实现商业近零能耗建筑低增量成本的运营，到2030年100%新建联邦建筑达到近零能耗的目标。

其实通过美国这一目标可以发现，美国不像我们国家，很多事情不计成本，有的时候甚至不合逻辑，就像前一阵子的“煤改气”，是不是有种“大跃进”的感觉，各级都在比，然后呢？发现天然气不够用了。而且有的农村，竟然标语“售煤非法”，不让买煤，又没有天然气，结果就让老百姓挨冻。

所以美国非常关注在实现近零能耗目标中的成本，这是要大众可接受的，因为只有成本可接受，才能走向市场化，才能真正地被社会接受，这样一种技术、理念才能得到市场力量的推动。

从上图中，大家可以看到美国在实现近零能耗目标中的情况，左下角的小图是基本的理念和途径，可以看出建筑的能量需求在逐渐降低，建筑里可再生能源的贡献率越来越高，两条曲线最后相交。当你的建筑能量需求下降到足够低的程度之后，建筑场地里能够产生的光伏、光热就能满足一定的需求，这才是达到了近零能耗的概念。

接着我来说韩国（上图），韩国更像是德国所说的“被动房”，强调不断地降低建筑的能量需求，由于它的气侯条件很类似于中国东北的气侯条件，所以它用德国的被动技术应该是非常有效的，因为可以实现更好地保温、更强的气密性、可控的新风换气系统，而且因为冬天太阳高度比较低的特点，可以增加南向的太阳得热，实现降低建筑能量的目标，这也是韩国的概念。

从上图中不难看出全球近零能耗建筑当前的分布情况，北美比较多，西欧、东亚也有一部分，而且近零能耗建筑在国际上也已经有了一些案例在使用。

从国际上讲，关于近零能耗建筑有什么样的目标，可以简单总结为几点：

第一、主要是发达国家和经济体政府，而且政府在过去的5～10年相继制订了迈向零能耗建筑的发展目标。

第二、各国都在寻找适合本国的零能耗建筑发展的技术体系和优化路径。（这里我想提一下，其实中国更应该找到适合各地区的低能耗方式，毕竟南北气候差异大，技术路线也不一样。）

第三、各个国家关于零能耗建筑的定义、名称、路线、政策、推广方式，实际上是不一样的。（这里我又要提到我国的情况了，不能一个技术做到底，要因地制宜，这也是一直以来我想表达的观点，包括我们的标准规范，应该更多强调目标，特别是措施要多样化，包括现在的清洁供暖，如果换一种逻辑，也许情况会更好。）

现在我国对低能耗建筑的发展，是一个什么样的态度呢？

其实我国的态度非常积极，这里我列举了国家和地区的一系列政策，包括在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里，就提到了发展被动式房屋等绿色节能建筑。

在住房城乡十三五规划纲要里明确提到，在不同气侯区，尽快建设一批超低能耗和近零能耗的示范工程，然后启动超低能耗社区的建设试点。

北京从去年以来对被动式建筑的推动非常厉害，出台的政策是建一平方米奖励1000元，然后从2018年开始，逐年递减，大概是单一项目的总额不超过3000元，其实这是非常客观的。我们以往对任何单项技术的鼓励大概额度都是在100元/m²，现在对被动建筑的鼓励达到了1000元/m²，山东省、河南省甚至出台了相应的奖励措施，这都说明了国内对低能耗建筑发展的态度。

上图是国内已经有的一些标准体系，包括地方，以及2015年住建部发布的被动式超低能耗建筑的技术导则，然后2016年7月份国家又启动了近零能耗建筑的技术标准，而且河北也出台了河北省自己被动式低能耗住宅建筑的设计标准，山东也出台了相应的标准，这说明什么？大家都很积极。

从被动房来讲，大家耳熟能详且最早的案例是秦皇岛在水一方的项目，之后是哈尔滨西树庭院的一个项目，都是住宅项目。还有天津的一些项目，天津对于超低能耗建筑，或者建筑走向更低能耗这件事也非常重视，还出台过一系列的政策和相应的一些实践项目，像天津生态城的公屋展示中心、解放南路片区的文体中心，包括天津天友建筑设计院的办公楼都是低能耗改造，这些都获得了不错的成果。

从这些项目中我们可以看出，通过我们的努力，让建筑消耗的能源更少是可以实现的，而且通过我们的努力，实现这一目标也未必一定要有非常大的付出，甚至是成本不可回收的代价。

近零能耗/净零能耗/被动房

还有国外的一些国家，如瑞士的近零能耗建筑有一个标准，这个标准是总体能耗下降不高于常规建筑的75%，意大利也有这方面的标准。

美国的近零能耗定义就非常清晰，以一次能源为衡量单元，全年消耗的能源小于或者等于可再生能源产生的节能建筑，意思是说从逻辑上讲，建筑不可能不耗能，耗的能需要平衡。比如说一栋建筑一年用了1000kWh的电，那么你就要想办法再发出来1000kWh的电，不难看出美国人套路的灵活性。

上图是世界上最大的近零能耗建筑——苹果公司在硅谷地区新建的办公建筑，有一个巨大的圆环，号称里面可以容纳4万人办公，也确实实现了一系列降低建筑的能源消耗目标。比如在建筑里充分考虑了自然通风，以及它的可再生能源，或者它要平衡地消耗掉整个屋顶上铺设的光伏。

典型工程案例分析趋势和现状

德国被动房的环境参数是冬季室内空气温度维持在20℃，夏季室内的空气温度在25℃，受控的新风量30m³（h·人），在这种情况下，能源指标叫作供暖负荷，要小于15kWh（m²·a），相当于小于10W/m²。

整个建筑一次能源用量小于120kWh，包括所有炊事、照明、看电视都加在一起，这就对建筑的气密性有很高的要求，比如在室内外压差、房间内外压差50Pa的情况下，换气次数不高于0.6次。

当然并不是要承诺冬天每小时都不低于20℃，也并不能承诺夏天的每小时都不高于25℃，只是低于20℃或者高于25℃的小时数，在总的小时数里不超过10%，这就是所谓的德国被动房的一些指标，这个指标更适合于住宅，对于办公楼并不适用。

对于被动房的技术，我做了一个形象的图解（如上图），我们可以看到虽然墙很厚但是热桥可能产生的热量损失很大，充分解决好的热桥，叫作没有热桥的设计。再一个就是高度的气密性，加上高效率的热回收，热回收装置的效率要求是不小于75%。

相对于被动房还有人提出了主动房，主动房强调的不仅仅是增强保温，还要通过日光的照射和蓄能的措施，来降低建筑物的能量需求。比如天津和北京地区，天津的建筑特点以前叫作小洋楼，小洋楼里的小院很好地利用了气侯，夏天园子里树长得非常茂密，这样就挡住了阳光的照射，冬天这些植物落叶了，南向的房间又有非常充足的阳光照射，可以从自然中为建筑物获得热量。

在建筑物迈向更低能耗的方向上，其实国际上还没有统一的定义，但是目标是一致的，就是通过建筑被动式、主动式的设计和高性能的能源系统，以及可再生能源系统的应用，最大幅度地减少化石能源消耗。

其次，从定义的涵盖范围来看，被动房是属于近零能耗建筑，核心是通过被动的手段来达到近零能耗，而近零能耗建筑比近零能耗增强了向智能电网、分布式能源的概念，跟传统意义的建筑节能在某些方面是有所不同的。比如苹果公司的新办公楼就是广泛采用光伏和燃料电池，再加上一系列的自然通风、遮阳、能量需求等手段，这也是它的一些关键技术。

上图是一家美国可再生能源国家实验室，它本身就是一个很大规模的近零能耗建筑，所谓四净，指的是净零能耗、净零排放、净零能源、净零能源成本。不过实际上还是有点忽悠的成分，但有一些理念是值得我们去考虑的，比如气侯，像硅谷处的地方相对比较干燥，就有一些蒸发冷的技术在里面。

上图是建筑科学研究院近零能耗办公楼，里面的数据确实让我觉得很惊讶，也让我觉得很震撼，这种建筑上做了很多的光伏，从这个角度上来讲，它现在自身消耗的电和光伏产生的电，基本只差了8%左右，真正意义上实现了所谓的近零能耗建筑。

我国超低能耗/近零能耗建筑的发展

上图是我国超低能耗建筑节能的发展路线图，也就是说未来30%的新建建筑要达到超低能耗，可再生能源要满足新建建筑30%的能耗，30%既有建筑改造要达到超低能耗。拿80年代的建筑来说，节能是65%，如果在这个基础上，再一个阶梯一个阶梯地下降，便成了第一步节能75%，第二步节能82.5%，最后节能达到95%，这样也许我国就实现了所谓的近零能耗建筑的目标。