如何實現(xiàn)被動式超低能耗？

住建部科技發(fā)展促進中心的一份可行性研究報告中提到了建議嚴禁在西藏、青海等地區(qū)進行集中供暖設(shè)施建設(shè)，轉(zhuǎn)換資金投入直接用被動式房屋解決采暖需求；建議限制在淮河以南地區(qū)進行集中采暖設(shè)施建設(shè)，因為該地區(qū)的采暖期過短，大規(guī)模的基礎(chǔ)建設(shè)存在人力和物力上的浪費。

理想的節(jié)能建筑是建筑的運行能耗為“零”的建筑，而被動式超低能耗建筑設(shè)計是實現(xiàn)零能耗建筑的重要前置階段。

我國能源發(fā)展問題

• 人均能源擁有量、儲備量低

• 能源結(jié)構(gòu)依然以煤為主，全國年耗煤量已超過13億噸

• 能源資源分布不均

• 能源利用效率低
  

從我國的建筑方面來講。隨著住房需求及客戶對整體裝修度的要求上升導致我國建筑能耗逐年大幅度上升，已達全社會能源消耗量的32%，加上每年房屋建筑材料生產(chǎn)能耗約13%，建筑總能耗已達全國能源總消耗量的45%。

我們不難看出龐大的建筑能耗，已經(jīng)成為國民經(jīng)濟的巨大負擔。除此之外，我國建筑的單位面積采暖能耗仍然是與我國氣候條件相近的發(fā)達國家的2~3倍，國家迫切需要進一步提高節(jié)能標準來適應國際趨勢。

一方面是隨著我國經(jīng)濟社會的發(fā)展，人們對建筑空間和環(huán)境品質(zhì)的需求不斷提高；另一方面是在快速城鎮(zhèn)化進程中，城鎮(zhèn)建筑缺乏對傳統(tǒng)地域建筑文明的繼承和發(fā)揚，要么“千篇一律”、“千城一面”，要么“貪大求洋”、“媚俗求怪”。

因此需要針對地域氣候條件和社會經(jīng)濟文化背景，保證建筑室內(nèi)環(huán)境的舒適性，傳承建筑風貌和傳統(tǒng)生態(tài)經(jīng)驗，并最大化利用太陽能、風能等自然能源，營造“被動式超低能耗建筑”。

如何實現(xiàn)被動式超低能耗

1.要認知室外氣候

簡而言之就是認知冬天有多冷或者夏天有多熱，冷熱持續(xù)的時間有多長等問題，這些被稱為“室外計算參數(shù)”，而擁有準確可靠的室外計算參數(shù)是發(fā)展超低能耗建筑的重要前提。我國保溫設(shè)計室外計算參數(shù)覆蓋城鎮(zhèn)分布見下圖：

我國保溫設(shè)計室外計算參數(shù)覆蓋城鎮(zhèn)分布圖（圖源：GB 50176-2016《民用建筑熱工設(shè)計規(guī)范》）

室外計算參數(shù)可分為兩類，一類是空氣溫度、空氣濕度等常規(guī)氣象參數(shù)，數(shù)據(jù)主要來源于我國1000多個基本地面觀測臺站；另一類是太陽輻射，其觀測站點還不到基本地面觀測站點數(shù)的6%，也就是說絕大部分地方都沒有太陽輻射數(shù)據(jù)。

與常規(guī)氣象參數(shù)相比，太陽輻射隨海拔、地形、下墊面狀況的變化而變化，其影響機制非常復雜，是當前的“卡脖子問題”。當務之急是挖掘室外氣候要素的時空分布規(guī)律，準確描述其逐時變化特征，并覆蓋到縣一級行政單位，實現(xiàn)“有數(shù)可依”。

2.確定人的舒適條件

人體熱舒適需求是被動式超低能耗建筑的重要基準條件。在一定區(qū)間內(nèi)，夏季空調(diào)設(shè)定溫度每提升1oC，可節(jié)約10%左右的空調(diào)能耗。因此，合理設(shè)定室內(nèi)基準溫度可提升建筑的節(jié)能性能。

我國現(xiàn)行建筑節(jié)能設(shè)計的標準中，對于室內(nèi)溫度的設(shè)定是采用統(tǒng)一的定值（冬、夏季室內(nèi)計算溫度分別為18oC、26oC，幼兒園、養(yǎng)老院建筑等除外），這些溫度指標的界定，未考量人體對環(huán)境的主動適應能力。比如在室外空氣溫度無顯著差異的春、秋兩季，人們在衣著、熱感覺等方面往往存在差異，即“春捂秋凍”。

再比如研究發(fā)現(xiàn)我國干熱干冷氣候條件下吐魯番地區(qū)居民對“熱”的耐受性較強，而對“冷”的耐受性較弱。據(jù)此，可適當調(diào)整建筑室內(nèi)設(shè)計溫度基準來實現(xiàn)建筑節(jié)能。

3.要設(shè)計好建筑本體

充分利用建筑物自身熱工性能的提升，并利用可再生的自然氣候資源作為建筑采暖和降溫的替代能源，是降低建筑能耗的最具生態(tài)屬性的技術(shù)途徑。

被動式太陽能采暖、自然通風、建筑蓄熱、夜間通風、蒸發(fā)冷卻等是普遍適用于我國的被動式技術(shù)，而對“室外氣候”和“人”的認知程度直接影響到這些被動式技術(shù)的應用效果。

以窯洞建筑為例，厚重的墻體能夠有效抵御室外氣候的不利影響，門洞處的圓拱加上高窗使得冬季有更多的陽光進入室內(nèi)，起到調(diào)節(jié)室內(nèi)熱環(huán)境、降低建筑能耗的作用。

再比如南方是否需要通過加大保溫層厚度來提高節(jié)能率呢？事實上，南方由于冬季室內(nèi)外溫差小，通過圍護結(jié)構(gòu)傳熱造成的熱損失相對較小，而且保溫效果太好也會影響夏季室內(nèi)熱量散失，反而會增加能耗。

只有明晰室外氣候、人在被動式控制環(huán)境下的熱舒適需求規(guī)律以及與“氣候”和“人”相適應的被動式超低能耗建筑設(shè)計方法，才能真正實現(xiàn)被動式超低能耗建筑。

目前，很多設(shè)計師及建筑師為了追求視覺沖擊會存在過度設(shè)計、同質(zhì)化設(shè)計以及夸張設(shè)計等，這些設(shè)計不僅照舊了原料浪費更與美好建筑背道而馳。建筑設(shè)計最重要的是人與環(huán)境，視覺反而應是次要的，但很多設(shè)計師都弄混了，這也是為什么需要建筑節(jié)能，需要被動式超低能耗建筑設(shè)計師。