看國外是如何做超低能耗建筑

文章出處：未知人氣：發(fā)表時間：2020-07-20

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

對于“超低能耗建筑”，各國定義不同，如德國的“被動房”（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/（平方米·年）的范圍內(nèi)、建筑物總能耗低于120千瓦時/（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/（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其進行統(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，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)濟體通過相關(guān)項目的設(shè)置和推廣逐步推進“超低/零能耗建筑”相關(guān)工作。

01
德國

被動房的定義為“被動房是一個節(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，被動房通過采用高性能的圍護結(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。可以看出被動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，對應(yīng)用在夏季需要主動供冷的地區(qū)的研究較少。

德國被動房的概念最早源于瑞典隆德大學(xué)的Bo Adamson（1986年）參加中瑞合作項目工作時，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年被動房概念首次被提出，1991年第一棟被動房在德國達姆施塔特被建造，經(jīng)歷了20多年的發(fā)展，德國被動房已經(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房標(biāo)準(zhǔn)建造，其中有約30000棟建筑獲得了被動房的認(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。

德國被動房研究所（Passive House institute， PHI）是被動房研究和認(rèn)證的權(quán)威機構(gòu)。德國被動房的認(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/（平方米·年）或熱負(fù)荷≤10瓦/平方米；當(dāng)采用空調(diào)時，對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/（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攝氏度的小時數(shù)與全年時間的比值）。被動房認(rèn)證中僅需要對建筑氣密性進行實際測試，其他參數(shù)僅通過計算即可，因此被動房并不對建筑實際能源消耗進行要求。

PHI還對被建筑材料、建筑設(shè)備、認(rèn)證工程師、設(shè)計單位、施工單位進行了認(rèn)證。保證了被動房認(rèn)證結(jié)果的可靠性和權(quán)威性。德國被動房標(biāo)準(zhǔn)體系作為被動超低能耗建筑標(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

由于對全球變暖的擔(dān)憂和對長期能源供應(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，加強對既有建筑改造，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房的理念，被動房的認(rèn)證參考了德國被動房的標(biāo)準(zhǔn)和指標(biāo)，認(rèn)證由德國被動房研究所的合作單位——丹麥被動房研究所負(fù)責(zé)。

03
瑞典

瑞典政府通過支持研究機構(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)是在德國被動房技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)上進行了適當(dāng)?shù)恼{(diào)整以適合瑞典的氣候條件和國情的被動式超低能耗建筑標(biāo)準(zhǔn)，Minergie-P相比于德國被動房標(biāo)準(zhǔn)，對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：

瑞典被動房屋指標(biāo)

04
美國

美國能源部建筑技術(shù)項目在《建筑技術(shù)項目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，再由可再生能源對其供能。

2007年12月，美國通過《能源安全與獨立法案》（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、建造和運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到能量供需平衡，且不對外界排放溫室氣體，經(jīng)濟可行。

通過推動“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到凈零能耗狀態(tài)；到2040年，50%的公共建筑達到零能耗；2050年，所有美國公共建筑達到凈零能耗。

2008年10月，美國國家科學(xué)技術(shù)學(xué)會（National Science and Technology Council，NSTC）建筑技術(shù)研發(fā)分委會代表美國能源部、商務(wù)部、國防部等十余個國家部委和總統(tǒng)辦公室、國家科學(xué)基金、國家可再生能源實驗室、橡樹嶺國家實驗室、西北太平洋國家實驗室、勞倫斯伯克利國家實驗室等成員提出《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%，還需要進一步增加科研投入。

NSTC提出為了進一步推動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)測與檢測、支撐工具研發(fā)6大領(lǐng)域開展的14項優(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，美國正在積極地進行著既有建筑物的節(jié)能改造。

05
歐盟

歐洲以德國被動房研究中心（PHI）等為例，已經(jīng)形成了體系化、規(guī)?；谋粍邮浇ㄖ?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)達到“超低能耗建筑”，在2020年12月31日前，所有新建建筑達到“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”能耗表達單位應(yīng)使用千瓦時/（平方米·年）。歐洲暖通學(xué)會聯(lián)合會（REHVA）的JarekKurnitski等專家將“超低能耗建筑”進一步定義為：以各國實際情況為基礎(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/（平方米·年）的建筑。

歐盟專家還對零能耗計算的邊界范圍、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行了探討研究。雖然歐盟各國對“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明晰的發(fā)展目標(biāo)，發(fā)展目標(biāo)主要針對新建建筑，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年達到零碳排放標(biāo)準(zhǔn)。2007年，英國可再生能源建議委員會向英國可再生能源學(xué)會提交報告，提出：真正的“零碳居住建筑”（Zero-Carbon Home）應(yīng)無需電網(wǎng)輸入能源且不對大氣排放CO2，其供暖需求應(yīng)通過建筑設(shè)計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)家庭評價標(biāo)準(zhǔn)》（Code for Sustainable Homes Rating），此評價標(biāo)準(zhǔn)的9個核心指標(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)計等因素）應(yīng)為0.8 瓦/（平方米·開）或更低，以年為計量單位下，其家用電器和炊事排放CO2應(yīng)為0，能源消耗計算應(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“零碳居住建筑”有補貼，其土地印花稅的文件中也對“零碳居住建筑”進行了更加詳細(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/（平方米·年），（2）需要計算非建筑影響能耗。

英國建造的零能耗建筑的示范住宅——創(chuàng)新公園，旨在推動零能耗建筑的發(fā)展。政府積極推進相關(guān)的標(biāo)識評價制度，并對零能耗居住建筑給予補貼。

07
韓國

韓國政府考慮到目前的其國家的經(jīng)濟技術(shù)水平，零能耗建筑的推廣實施不能一蹴而就，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)略及五年計劃”，針對零能耗建筑目標(biāo)做出三步規(guī)劃：

到2012年，實現(xiàn)低能耗建筑目標(biāo)，建筑制冷/供暖能耗降低50%；
到2017年，實現(xiàn)被動房建筑目標(biāo)，建筑制冷/供暖能耗降低80%；
到2025年，全面實現(xiàn)零能耗建筑目標(biāo)，建筑能耗基本實現(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)對氣候變化的零能耗建筑行動計劃》。該計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)的促進政策和激勵措施。同時，對參與計劃的國土交通部及其他部委作了明確分工，確保項目順利實施。

08
日本

日本于2009年提出加速發(fā)展零能耗，在2010年的能源基本計劃中提出到2020年新建公共建筑全部達到零能耗建筑標(biāo)準(zhǔn)，到2030年全部新建建筑物整體上平均實現(xiàn)零能耗。同時，強化節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，加大資金力度，以政策和稅收激勵制度鼓勵發(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，通過提高建筑圍護結(jié)構(gòu)的性能，被動優(yōu)先，主動優(yōu)化，降低建筑的能耗。發(fā)展被動式超低能耗建筑是促進資源綜合利用，建設(shè)節(jié)約型社會，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟的必然要求；是節(jié)約能源，保障國家能源安全的關(guān)鍵環(huán)節(jié)；被動式超低能耗建筑勢必將引領(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)展促進中心與德國能源署引進德國建筑節(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影響。

2016年發(fā)布的《中國超低/近零能耗建筑最佳實踐案例集》，對我國開展超低/近零能耗建筑工程項目的技術(shù)方案、施工工法以及運行效果加以總結(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式超低能耗建筑建設(shè)經(jīng)驗并結(jié)合我國工程實踐的基礎(chǔ)上，編制了《被動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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