看國外是如何做超低能耗建筑

文章出處：未知人氣：發(fā)表時(shí)間：2020-07-20

由于“零能耗建筑”在實(shí)現(xiàn)上還較為困難且成本較高，歐洲目前公認(rèn)的更加廣泛的可實(shí)施的為“超低能耗建筑”（Nearly Zero-energy Buildings）。

對(duì)于“超低能耗建筑”，各國定義不同，如德國的“被動(dòng)房”（Passive House，也翻譯為微能耗建筑、零能耗建筑），指在滿足規(guī)范要求的舒適度和健康標(biāo)準(zhǔn)的前提下，全年供暖通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的能耗在0-15千瓦時(shí)/（平方米·年）的范圍內(nèi)、建筑物總能耗低于120千瓦時(shí)/（平方米·年）的建筑；瑞士的“近零能耗房”（Minergie，也稱迷你能耗房，或迷你能耗標(biāo)準(zhǔn)），要求按此標(biāo)準(zhǔn)建造的建筑其總體能耗不高于常規(guī)建筑的75%，化石燃料消耗低于常規(guī)建筑的50%；意大利的“氣候房”（Climate House，Casaclima），指全年供暖通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的能耗在30千瓦時(shí)/（平方米·年）以下的建筑。

總之，“超低能耗建筑”一詞及相關(guān)定義從最早提出，到被各國科研界廣泛重視、國際組織試圖通過國際合作對(duì)其進(jìn)行統(tǒng)一定義，經(jīng)歷了30余年的發(fā)展過程。隨著太陽能供熱技術(shù)、太陽能光電技術(shù)、建筑蓄能技術(shù)、區(qū)域蓄能技術(shù)、能源管理系統(tǒng)等技術(shù)的不斷升級(jí)，定義的內(nèi)涵和外延也在不斷變化。

近些年，隨著氣候變化和低碳發(fā)展的概念深入人心，一些國家提出了“超低/零能耗建筑”的中長期發(fā)展目標(biāo)、技術(shù)路線等政策法規(guī)文件。主要經(jīng)濟(jì)體通過相關(guān)項(xiàng)目的設(shè)置和推廣逐步推進(jìn)“超低/零能耗建筑”相關(guān)工作。

01
德國

被動(dòng)房的定義為“被動(dòng)房是一個(gè)節(jié)能、舒適的建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，比既有建筑節(jié)能90%以上，比新建建筑節(jié)能75%以上；利用高性能圍護(hù)結(jié)構(gòu)、太陽得熱、熱回收等技術(shù)使建筑不再需要傳統(tǒng)的供熱系統(tǒng)，并通過通風(fēng)系統(tǒng)供應(yīng)持續(xù)的新風(fēng)”。

從定義可以看出，被動(dòng)房通過采用高性能的圍護(hù)結(jié)構(gòu)將建筑熱需求降低，僅需充分利用太陽能和室內(nèi)的得熱即可解決冬季供暖問題。同時(shí)通過采用高效熱回收系統(tǒng)的新風(fēng)系統(tǒng)向室內(nèi)提供清潔的新鮮空氣，營造良好舒適的室內(nèi)環(huán)境。即使在極端寒冷的前期下，被動(dòng)房僅需要使用很少的輔助能源就能滿足室內(nèi)舒適度要求?？梢钥闯霰粍?dòng)房主要著眼于解決冬季供暖問題，所應(yīng)用技術(shù)也以解決供暖為主，對(duì)應(yīng)用在夏季需要主動(dòng)供冷的地區(qū)的研究較少。

德國被動(dòng)房的概念最早源于瑞典隆德大學(xué)的Bo Adamson（1986年）參加中瑞合作項(xiàng)目工作時(shí)，為改善我國長江流域室內(nèi)建筑環(huán)境惡劣的現(xiàn)狀提出的解決方案。1988年被動(dòng)房概念首次被提出，1991年第一棟被動(dòng)房在德國達(dá)姆施塔特被建造，經(jīng)歷了20多年的發(fā)展，德國被動(dòng)房已經(jīng)成為具有完備技術(shù)體系的自愿性超低能耗建筑標(biāo)準(zhǔn)。目前，已經(jīng)有60000多棟的房屋按照被動(dòng)房標(biāo)準(zhǔn)建造，其中有約30000棟建筑獲得了被動(dòng)房的認(rèn)證，主要以住宅為主，也涵蓋辦公、學(xué)校、酒店等類型的建筑。

德國被動(dòng)房研究所（Passive House institute， PHI）是被動(dòng)房研究和認(rèn)證的權(quán)威機(jī)構(gòu)。德國被動(dòng)房的認(rèn)證要求簡潔凝練，其認(rèn)證的要求為：

供暖能耗：供暖能耗≤15千瓦時(shí)/（平方米·年）或熱負(fù)荷≤10瓦/平方米；當(dāng)采用空調(diào)時(shí)，對(duì)供冷能耗的要求與供暖能耗一致；
建筑一次能源用量≤120千瓦時(shí)/（平方米·年）；
氣密性必須滿足N50≤0.6（注：即在室內(nèi)外壓差50帕的條件下，每小時(shí)的換氣次數(shù)不得超過0.6次）；
超溫頻率≤10%（注：超溫頻率定義為全年室內(nèi)溫度高于25攝氏度的小時(shí)數(shù)與全年時(shí)間的比值）。被動(dòng)房認(rèn)證中僅需要對(duì)建筑氣密性進(jìn)行實(shí)際測(cè)試，其他參數(shù)僅通過計(jì)算即可，因此被動(dòng)房并不對(duì)建筑實(shí)際能源消耗進(jìn)行要求。

PHI還對(duì)被建筑材料、建筑設(shè)備、認(rèn)證工程師、設(shè)計(jì)單位、施工單位進(jìn)行了認(rèn)證。保證了被動(dòng)房認(rèn)證結(jié)果的可靠性和權(quán)威性。德國被動(dòng)房標(biāo)準(zhǔn)體系作為被動(dòng)超低能耗建筑標(biāo)準(zhǔn)體系中最為成熟的一員，在世界范圍內(nèi)受到極大的關(guān)注，很多國家都學(xué)習(xí)和參考德國被動(dòng)房體系開展適用于本國特色的建筑標(biāo)準(zhǔn)體系的研發(fā)和推廣。

02
丹麥

由于對(duì)全球變暖的擔(dān)憂和對(duì)長期能源供應(yīng)安全的渴求，上世紀(jì)90年代，丹麥政府提出“到2050年丹麥將成為化石能源零依賴的國家”。建筑節(jié)能被作為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的核心手段，丹麥通過提出嚴(yán)格的建筑節(jié)能要求，加強(qiáng)對(duì)既有建筑改造，稅收政策調(diào)控等政策措施，建筑能耗大幅下降。

近年來丹麥政府通過不斷提高建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)要求，推進(jìn)超低能耗建筑的普及，開展建筑節(jié)能工作。2000年丹麥也引入了被動(dòng)房的理念，被動(dòng)房的認(rèn)證參考了德國被動(dòng)房的標(biāo)準(zhǔn)和指標(biāo)，認(rèn)證由德國被動(dòng)房研究所的合作單位——丹麥被動(dòng)房研究所負(fù)責(zé)。

03
瑞典

瑞典政府通過支持研究機(jī)構(gòu)推廣超低能耗建筑。Minergie是由瑞典政府支持的一系列超低能耗建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。1994年Minergie的理念被提出，同年兩棟示范建筑完成。1997年Minergie理念獲得瑞典政府的認(rèn)可。2001年參照德國被動(dòng)房技術(shù)體系的Minergie-P標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布。

截止到2009年，約有15000棟建筑獲得了Minergie認(rèn)證。Minergie標(biāo)準(zhǔn)體系由Minergie、Minergie-p、Minergie-A和Minergie-ECO等組成。其中Minergie-p標(biāo)準(zhǔn)是在德國被動(dòng)房技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)上進(jìn)行了適當(dāng)?shù)恼{(diào)整以適合瑞典的氣候條件和國情的被動(dòng)式超低能耗建筑標(biāo)準(zhǔn)，Minergie-P相比于德國被動(dòng)房標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)不同類型建筑的供暖能量需求分別做了詳細(xì)規(guī)定，并對(duì)增量成本及熱舒適做了規(guī)定。

瑞典于2012年9月27日頒布了《瑞典零能耗與被動(dòng)屋低能耗住宅規(guī)范》，這是目前為止世界上第一部也是唯一的被動(dòng)房屋的規(guī)范。該規(guī)范中提出的主要指標(biāo)如下表所示：

瑞典被動(dòng)房屋指標(biāo)

04
美國

美國能源部建筑技術(shù)項(xiàng)目在《建筑技術(shù)項(xiàng)目2008-2012規(guī)劃》中提出，建筑節(jié)能發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)是使“零能耗住宅”（Zero Energy home）在2020年達(dá)到市場可行，使“零能耗住宅”（Zero Energy home）在2025年可商業(yè)化。

“零能耗住宅”指通過與可再生能源發(fā)電發(fā)熱系統(tǒng)連接，建筑物每年產(chǎn)生的能量與消耗的能量達(dá)到平衡的低層居住建筑。“零能耗建筑”既包括“零能耗住宅”，又包括中高層居住建筑和公共建筑。其技術(shù)路線為使用更加高效的建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)、建筑能源系統(tǒng)和家用電器，使建筑物的全年能耗降低為目前的30%左右，再由可再生能源對(duì)其供能。

2007年12月，美國通過《能源安全與獨(dú)立法案》（Energy Security and Independence Act，ESIA）提出“凈零能耗公共建筑”（Zero-net-energy Commercial Building），在ESIA第422節(jié)（a）（3）中其定義為：良好設(shè)計(jì)、建造和運(yùn)行的高性能公共建筑，可以最大限度的降低能源需求，使用不產(chǎn)生溫室氣體的能源供能即可達(dá)到能量供需平衡，且不對(duì)外界排放溫室氣體，經(jīng)濟(jì)可行。

通過推動(dòng)“凈零能耗公共建筑倡議”（Zero-Net-Energy Commercial Buildings Initiative），到2030年，所有新建公共建筑達(dá)到凈零能耗狀態(tài)；到2040年，50%的公共建筑達(dá)到零能耗；2050年，所有美國公共建筑達(dá)到凈零能耗。

2008年10月，美國國家科學(xué)技術(shù)學(xué)會(huì)（National Science and Technology Council，NSTC）建筑技術(shù)研發(fā)分委會(huì)代表美國能源部、商務(wù)部、國防部等十余個(gè)國家部委和總統(tǒng)辦公室、國家科學(xué)基金、國家可再生能源實(shí)驗(yàn)室、橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室、西北太平洋國家實(shí)驗(yàn)室、勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室等成員提出《聯(lián)邦零能耗高性能綠色建筑研究發(fā)展規(guī)劃》，NSTC指出美國聯(lián)邦政府在綠色建筑領(lǐng)域的科技資金支持約為1.93億美元/年，只占聯(lián)邦科研資金的0.2%，還需要進(jìn)一步增加科研投入。

NSTC提出為了進(jìn)一步推動(dòng)零能耗高性能綠色建筑，美國應(yīng)在建筑節(jié)能、節(jié)水、節(jié)材、提升室內(nèi)環(huán)境、能耗預(yù)測(cè)與檢測(cè)、支撐工具研發(fā)6大領(lǐng)域開展的14項(xiàng)優(yōu)先工作，也提出了美國邁向零能耗建筑的路徑，即通過節(jié)能技術(shù)將建筑終端用能降低60%-70%，用太陽能滿足剩余的30%-40%能源需求。

美國在2008年提出了“零能耗公共建筑發(fā)端計(jì)劃”，要求在2030年所有新建公共建筑、2040年既有公共建筑的50%要完成零能耗化的技術(shù)改造。為了加快零能耗建筑的發(fā)展，美國正在積極地進(jìn)行著既有建筑物的節(jié)能改造。

05
歐盟

歐洲以德國被動(dòng)房研究中心（PHI）等為例，已經(jīng)形成了體系化、規(guī)模化的被動(dòng)式建筑標(biāo)準(zhǔn)和認(rèn)證體系。

歐盟于2010年7月9日發(fā)布的《建筑能效指令》（修訂版）（Energy Performance of Building Directive recast，EPBD）在歐盟內(nèi)部影響力巨大，它要求各成員國應(yīng)確保在2018年12月31日后，所有的政府擁有或使用的建筑應(yīng)達(dá)到“超低能耗建筑”，在2020年12月31日前，所有新建建筑達(dá)到“超低能耗建筑”（Nearly Zero-energy Buildings）。

《建筑能效指令》定義零能耗建筑為“具有非常高的能效”的建筑，《指令》還要求“超低能耗建筑”能耗表達(dá)單位應(yīng)使用千瓦時(shí)/（平方米·年）。歐洲暖通學(xué)會(huì)聯(lián)合會(huì)（REHVA）的JarekKurnitski等專家將“超低能耗建筑”進(jìn)一步定義為：以各國實(shí)際情況為基礎(chǔ)，在充分考慮節(jié)能技術(shù)成本效益比的前提下，其一次能耗大于0千瓦時(shí)/（平方米·年）的建筑。

歐盟專家還對(duì)零能耗計(jì)算的邊界范圍、一次能源轉(zhuǎn)換系數(shù)、是否應(yīng)考慮區(qū)域供熱供冷等系統(tǒng)、是否應(yīng)考慮電器使用能耗進(jìn)行了探討研究。雖然歐盟各國對(duì)“超低能耗建筑”定義和技術(shù)路徑都不同，但大多數(shù)國家還是給出了相對(duì)明晰的發(fā)展目標(biāo)，發(fā)展目標(biāo)主要針對(duì)新建建筑，具體見下表：

部分歐洲國家“超低能耗建筑”發(fā)展目標(biāo)

06
英國

2006年12月，英國政府宣布所有政府出資的新建建筑應(yīng)在2016年達(dá)到零碳排放標(biāo)準(zhǔn)。2007年，英國可再生能源建議委員會(huì)向英國可再生能源學(xué)會(huì)提交報(bào)告，提出：真正的“零碳居住建筑”（Zero-Carbon Home）應(yīng)無需電網(wǎng)輸入能源且不對(duì)大氣排放CO2，其供暖需求應(yīng)通過建筑設(shè)計(jì)降至最低并通過可再生燃料和技術(shù)滿足，其電力需求也應(yīng)降至最低并通過可再生能源發(fā)電滿足。

2007年，英國政府引入由英國建筑科學(xué)研究院（BRE）建立的《可持續(xù)家庭評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》（Code for Sustainable Homes Rating），此評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的9個(gè)核心指標(biāo)之一為能源使用與碳排放。

后續(xù)版本的《可持續(xù)家庭技術(shù)導(dǎo)則標(biāo)準(zhǔn)》（Code for Sustainable Homes Technical Guide）將“零碳居住建筑”定義為：居住建筑中所有能源消耗產(chǎn)生的凈CO2排放為零或更低，其熱損失系數(shù)（Heat Loss Parameter，綜合考慮了墻體、窗戶、氣密性和建筑設(shè)計(jì)等因素）應(yīng)為0.8 瓦/（平方米·開）或更低，以年為計(jì)量單位下，其家用電器和炊事排放CO2應(yīng)為0，能源消耗計(jì)算應(yīng)包括供冷供熱、熱水系統(tǒng)、通風(fēng)、室內(nèi)照明、炊事和所有家用電器。

由于英國政府對(duì)“零碳居住建筑”有補(bǔ)貼，其土地印花稅的文件中也對(duì)“零碳居住建筑”進(jìn)行了更加詳細(xì)的定義，定義基本和《可持續(xù)家庭技術(shù)導(dǎo)則標(biāo)準(zhǔn)》一致，但有兩條有細(xì)微區(qū)別：（1）要求建筑物供暖負(fù)荷低于15千瓦時(shí)/（平方米·年），（2）需要計(jì)算非建筑影響能耗。

英國建造的零能耗建筑的示范住宅——創(chuàng)新公園，旨在推動(dòng)零能耗建筑的發(fā)展。政府積極推進(jìn)相關(guān)的標(biāo)識(shí)評(píng)價(jià)制度，并對(duì)零能耗居住建筑給予補(bǔ)貼。

07
韓國

韓國政府考慮到目前的其國家的經(jīng)濟(jì)技術(shù)水平，零能耗建筑的推廣實(shí)施不能一蹴而就，而越早開始提升建筑能效，碳排放降低越大。為此，韓國制定了詳細(xì)的階段性發(fā)展目標(biāo)，逐步實(shí)現(xiàn)零能耗建筑。

2009年7月6日，韓國政府發(fā)表了“綠色增長國家戰(zhàn)略及五年計(jì)劃”，針對(duì)零能耗建筑目標(biāo)做出三步規(guī)劃：

到2012年，實(shí)現(xiàn)低能耗建筑目標(biāo)，建筑制冷/供暖能耗降低50%；
到2017年，實(shí)現(xiàn)被動(dòng)房建筑目標(biāo)，建筑制冷/供暖能耗降低80%；
到2025年，全面實(shí)現(xiàn)零能耗建筑目標(biāo)，建筑能耗基本實(shí)現(xiàn)供需平衡。

韓國國土交通部聯(lián)合其它六部委于2014年7月17日頒布了《應(yīng)對(duì)氣候變化的零能耗建筑行動(dòng)計(jì)劃》。該計(jì)劃制定了韓國零能耗建筑的推廣策略，并制定了詳細(xì)的階段性發(fā)展目標(biāo)，分析了零能耗建筑推廣的主要困難，制定了相應(yīng)的促進(jìn)政策和激勵(lì)措施。同時(shí)，對(duì)參與計(jì)劃的國土交通部及其他部委作了明確分工，確保項(xiàng)目順利實(shí)施。

08
日本

日本于2009年提出加速發(fā)展零能耗，在2010年的能源基本計(jì)劃中提出到2020年新建公共建筑全部達(dá)到零能耗建筑標(biāo)準(zhǔn)，到2030年全部新建建筑物整體上平均實(shí)現(xiàn)零能耗。同時(shí)，強(qiáng)化節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，加大資金力度，以政策和稅收激勵(lì)制度鼓勵(lì)發(fā)展零能耗建筑。

09
中國

超低能耗建筑、乃至零能耗建筑相關(guān)技術(shù)是全球目前建筑節(jié)能發(fā)展的重要方向，通過提高建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的性能，被動(dòng)優(yōu)先，主動(dòng)優(yōu)化，降低建筑的能耗。發(fā)展被動(dòng)式超低能耗建筑是促進(jìn)資源綜合利用，建設(shè)節(jié)約型社會(huì)，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的必然要求；是節(jié)約能源，保障國家能源安全的關(guān)鍵環(huán)節(jié)；被動(dòng)式超低能耗建筑勢(shì)必將引領(lǐng)下一步建筑節(jié)能的發(fā)展，以及新一代綠色建筑技術(shù)的提升。

我國也在積極探索適合我國國情的零能耗建筑發(fā)展路線，其中超低能耗建筑和被動(dòng)式超低能耗建筑是我國建筑節(jié)能發(fā)展的必經(jīng)階段。

2002年開始的中瑞超低能耗建筑合作，2010年上海世博會(huì)的英國零碳館和德國漢堡之家是我國建筑邁向更低能耗的初步探索。2011年起，在中國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部與德國聯(lián)邦交通、建設(shè)及城市發(fā)展部的支持下，住房城鄉(xiāng)建設(shè)部科技發(fā)展促進(jìn)中心與德國能源署引進(jìn)德國建筑節(jié)能技術(shù)，建設(shè)了河北秦皇島在水一方、黑龍江哈爾濱溪樹庭院、河北省建筑科技研發(fā)中心科研辦公樓等建筑節(jié)能示范工程。

2013年起，中美清潔能源聯(lián)合研究中心建筑節(jié)能工作組開展了近零能耗建筑、零能耗建筑節(jié)能技術(shù)領(lǐng)域的研究與合作，建造完成中國建筑科學(xué)研究院近零能耗示范建筑、珠海興業(yè)近零能耗示范建筑等示范工程，取得了非常好的節(jié)能效果和廣泛的社會(huì)影響。

2016年發(fā)布的《中國超低/近零能耗建筑最佳實(shí)踐案例集》，對(duì)我國開展超低/近零能耗建筑工程項(xiàng)目的技術(shù)方案、施工工法以及運(yùn)行效果加以總結(jié)、梳理和提煉。為了建立符合中國國情的超低能耗建筑技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)體系，并與我國綠色建筑發(fā)展戰(zhàn)略相結(jié)合，更好地指導(dǎo)超低能耗建筑和綠色建筑的推廣，受住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部委托，中國建筑科學(xué)研究院在充分借鑒國外被動(dòng)式超低能耗建筑建設(shè)經(jīng)驗(yàn)并結(jié)合我國工程實(shí)踐的基礎(chǔ)上，編制了《被動(dòng)式超低能耗綠色建筑技術(shù)導(dǎo)則（試行）》，并于2015年11月發(fā)布。

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