科普 | 被動房，主動房，零能耗建筑，你搞清楚了嗎？

一、什么是被動房

早在20世紀80年代初，瑞典隆德大學博·亞當姆森教授和德國達姆施塔房屋與環境研究所沃爾夫岡·費斯特博士提出了一種新的理念：要在不設傳統采暖設施而僅依靠太陽輻射、人體放熱、室內燈光、電器散熱等自然得熱方式的條件下，建造冬季室內溫度能夠達到20℃以上，具有必要舒適度的房屋。他們將這種房屋成為被動房。

挪威制造的弗拉姆（FRAM）號極地考察船是歐洲第一件實現“被動房”理念的作品。這艘用橡木制造的船，長35m，載重量800t，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，即可保持船內較為舒適的溫度。實現這一效果主要依靠優秀的保溫結構，船壁和甲板構造厚達40~50cm，由多層材料組成，窗戶由三層玻璃構成。如今，這艘船作為一座博物館在奧斯陸被保護起來。今天我們借這艘船起航，開啟被動式低能耗建筑的巡禮。

德國被動房研究所的官網上對“被動房”的定義：

“A Passive House is a building, for which thermal comfort (ISO 7730) can be achieved solely by post-heating or post-cooling of the fresh air mass, which is required to achieve sufficient indoor air quality conditions without the need for additional recirculation of air."(“僅僅通過新風系統的后冷卻或熱補償來實現熱舒適，無需額外的空氣再循環。”)

打個比方，被動房就像是一只保溫杯，無論是夏天裝著冰水，還是冬天裝著熱水，它都能鎖住內在環境溫度，不使能量流失。而我們現在居住的普通住宅，就好比是一只玻璃杯，裝入熱水一會就會變涼，需要我們繼續給它加溫才能保持溫度，這便是一個“主動”的過程，會消耗電氣、天然氣等能源。

被動式低能耗建筑就是將自然通風、自然采光、太陽能輻射和室內非供暖熱源得熱等各種被動式節能手段，與建筑圍護結構高效節能技術相結合建造而成的。

簡言之，即要滿足“采暖能量來自于自身”的要求，從而達到舒適的室內溫度，滿足“冬暖夏涼”的要求，不需要再安裝供暖制冷設施“主動”提供能量。

二、被動房有什么特點？

了解了被動房的定義，那它的特點也是顯而易見的，那就是——節能、舒適。

節能這點毋庸置疑。被動式房屋能耗比現有節能住宅更低，充分利用可再生能源。從“被動式節能屋”的認證標準可以發現，它對能耗有非常高的要求：

取暖/制冷能耗：不超過15kW·h/(m2·a)。

綜合初級能耗：不超過120kW·h/(m2·a)，包括取暖/制冷、熱水、家用電器等。超過以上能耗的部分，使用可再生能源。

以某被動式房屋項目為例，80000m2的建筑面積每年可節約標煤547t，減少二氧化碳排放1423t，節約采暖費195萬元。與傳統供熱系統相比，一個供暖季節可節約能耗30.53kW·h/㎡，總體節能比例達到92%，大大高于現有的節能住宅。

除了節能，被動式住宅還有一大特點便是舒適。被動式房屋換氣不少于0.6h-1（室內外壓差50Pa的狀態下），保證房屋內的二氧化碳濃度能夠在健康水平（1000×10-6）。除此以外，被動式房屋還滿足：1.室內溫度20~26℃      2.室內相對濕度在40%~60%    3.超溫頻率≤10%

三.被動房的基本原則

德國被動房為實現被動式節能，需要滿足5項基本原則：

1.通風熱回收      2.良好氣密性      3.超級節能窗      4.良好保溫性      5.無熱橋設計

“被動房”建筑強調在建筑能量需求邊界上采取措施最大程度地降低建筑能量需求，最大程度的減少熱損失，從而最小程度地依賴建筑能源系統，降低建筑的能源消耗。被動式超低能耗建筑的理念認為降低能耗的關鍵在于降低需求，而不是提高能源供應的數量和效率。

四、被動房需要主動能源系統嗎？

從德國“被動房”定義來看，“被動房”并不是完全沒有主動系統，除了高效率的主動式熱交換通風系統外，“被動房”還可以通過地熱能和太陽能等可再生能源的使用最大程度地減小一次能源的消耗，而這些系統在設計與運行中都會有“主動”設備的介入，雖然少但并不是沒有。很多人常常把“被動房”與“被動式設計”混淆。

《被動式建筑設計技術與應用》一書中指出“被動式建筑設計”是指在滿足室內舒適度要求的前提下，針對建筑節能的目標，利用自然方式，不需任何機械動力來降低能源消耗的設計方法，如自然通風、建筑遮陽、屋頂綠化、自然采光等。”

五.被動房≠被動式設計

“被動式設計”是“被動房”實現其技術理念的重點手段，其實在被動房的設計中，“被動式設計”與“主動式設計”兼而有之，不過它理念上更為強調“被動式設計”，弱化了“主動式設計”。被動房在德國本土及周邊國家得到大力推廣與國家級的認可，有其理念上的先進性但更得益于德國得天獨厚的氣候條件，我們來看一下德國某地的全年溫度：

夏季宜人的氣溫（20~22℃）使得德國絕大部分地區夏季幾乎不存在冷負荷與濕負荷，這也使得德國的被動房主要解決的就是降低采暖能耗，夏季根本無需設計空調，德國很多地區的五星級酒店里也沒有空調。下表是柏林某獲得了“德國被動房建筑設計獎”的公寓，可以看到，該建筑冷負荷需求為0。被動房當然可以應用在干熱地區或濕熱地區，但是付出的技術代價與設計成本也會相應增加。

六、被動房與主動房的區別

相對“被動房”理念，2006年，以丹麥、芬蘭、德國、美國等國家的建筑師、工程師、建材企業、科研人員等為主，在布魯塞爾又提出了“主動房”（Active House）的建筑理念。

“主動房”理念倡導建筑應該實現氣候平衡、居住舒適、具備充足的日光照明和新鮮的空氣，即實現能耗效率與最佳室內氣候之間的平衡，同時保證建筑以動態方式適應周圍環境，實現碳中和。在這一理念指導下，建筑將自主生產能源，以可持續地利用資源，有效改善人們的健康水平和居住舒適度。

“主動房”與“被動房”相比，在強調降低建筑能量需求的前提下，更強調可再生能源在建筑中的應用。相比“被動房”，“主動房”的特征主要在于：

把“舒適、健康、安全”作為建筑設計的主要指標，并提出“熱舒適、濕度舒適、聲學舒適、光舒適、室內新鮮空氣”等較高的硬性指標進行設計指導；

較之被動房，由于主動房不須限制主動采暖（或空調）系統的使用，在保證超低能耗（二次能源能耗)的前提下，達到目的的技術手段更豐富；

主動房理念直接把建筑對環境方面的關聯，設為能源荷載，進行定性的專門考量。

舉個例子：

左邊是“被動房”，右邊是“主動房”，“主動房”跟“被動房”并不是完全對立，主動房也包含了一些“被動房”理念，比如氣密性、較好的保溫性能等，但是“主動房”更加關心居住者對建筑的“主動”控制，也因此具有更多自動化機械（暖通）系統幫助用戶實現更高程度的舒適性，“主動房”也因此造價相對較高。

殊途同歸，“主動房”和“被動房”理念的目標都是“低能耗建筑”，兩者有著不同的適用條件，無法做出誰比誰好的普適判斷。

七、被動房與零能耗建筑的關系

由于零能耗建筑實現上較為困難且成本高，歐洲目前公認更加廣泛可實施的為“近零能耗建筑”（nearly zero energy buildings）。德國“被動房”就是一種“近零能耗建筑”。（除了德國的“被動房”，還有意大利的“氣候房”以及瑞士的“迷你能耗房”均屬于“近零能耗建筑”）