這個神奇的建筑，怎么自帶“冬暖夏涼buff” ？

有一種建筑，不需要空調(diào)和暖氣就能夠?qū)崿F(xiàn)冬暖夏涼。聽起來是不是很神奇？

這種自帶“冬暖夏涼buff”的房子被稱為被動式建筑，和普通建筑相比，更綠色低碳。

一、冬暖夏涼的奧秘

被動式建筑不是哈爾的可移動“城堡”，而是一種新型低碳節(jié)能建筑，不依賴傳統(tǒng)能源，就能全部或部分滿足室內(nèi)供暖、供冷及采光等需求，實現(xiàn)建筑內(nèi)恒溫、恒濕、恒氧等環(huán)境指標。如果把傳統(tǒng)“主動式”建筑比作“玻璃瓶”，保持其內(nèi)部恒溫需要主動進行升溫或者降溫，這個過程會消耗能源。那么，被動式建筑就像“保溫瓶”，無論外界是炎熱的夏季還是寒冷的冬季，其內(nèi)部都能保持恒定的溫度。

為什么被動式建筑這么神奇？一是無熱橋設計理念使被動式建筑圍護結(jié)構克服了普通建筑熱損失較大的“弱點”。圍護結(jié)構保溫性能和氣密性較好，采用新型保溫隔熱材料、高性能保溫墻體、高性能多層節(jié)能玻璃等措施，被動式建筑像穿了一層密封好的厚厚棉衣，大大降低了傳熱系數(shù)。二是采用自然通風和采光等被動式技術，充分利用可再生能源，建筑擺脫了對傳統(tǒng)化石能源的依賴。三是高效熱回收新風系統(tǒng)持續(xù)往室內(nèi)輸送新鮮空氣，提高了能源利用率的同時保障了室內(nèi)空氣品質(zhì)。

圖1 被動式建筑“黑科技”

二、“被動房”的起源和發(fā)展

被動式建筑技術有很古老的歷史，比如，有著厚厚的墻壁和屋頂?shù)母G洞，保溫、隔熱性能良好，冬暖夏涼。“被動房”（Passive House）的概念從德國20世紀80年代低能耗建筑理念基礎上建立起來，由德國被動式房屋研究所（PHI）和瑞典隆德大學的科研人員提出，其特點在于不用主動的采暖和空調(diào)系統(tǒng)就可以維持舒適室內(nèi)熱環(huán)境。1991年第一座“被動房”在德國達姆施塔特建成，其他國家也陸續(xù)推出了本土被動式建筑技術標準以及啟動了“被動房”建設工程。

我國第一座被認證為“被動房”的建筑是2010年上海世博會“漢堡之家”?！皾h堡之家”建筑面積3150m2，高約18米，外觀像四個打開并組合在一起的紅色“抽屜”。建筑外立面采用高隔熱隔音、強密封性的建材，屋頂安裝約450m2的光伏發(fā)電設備，采用具備制冷、除濕、熱回收功能的新風系統(tǒng)，并通過地源熱泵系統(tǒng)制冷供暖。一系列節(jié)能新材料、新技術、新設備的應用，使得建筑幾乎無需主動供應能量，卻能讓室內(nèi)人員感覺四季如春。

圖2 “漢堡之家”建筑外觀

科技館里的“被動房”展品

隨著被動式建筑以及其中新技術的推廣，相關科普展品、展覽也逐漸興起。例如，中國科學技術館4層挑戰(zhàn)與未來展廳“綠色之家”展品就是一個“被動房”。游客不僅可以看到這座超低能耗住宅的內(nèi)部結(jié)構及節(jié)能技術，而且可以通過“建造節(jié)能房屋游戲”親自設計不同能耗的住宅。選擇節(jié)能效果不同的墻體、屋頂、窗戶、地板、照明系統(tǒng)、空氣循環(huán)系統(tǒng)后，系統(tǒng)會自動生成游客設計的住宅，并判斷住宅是節(jié)能型還是非節(jié)能型。

圖3 “綠色之家”展品

四、未來的“低碳建筑”

建筑可持續(xù)問題本質(zhì)是能源問題，直觀體現(xiàn)在舒適、健康以及高效的建筑熱環(huán)境中。被動式建筑技術挖掘了建筑領域未來發(fā)展的新方向，既兼顧了建筑低碳節(jié)能，也優(yōu)化了室內(nèi)環(huán)境品質(zhì)。發(fā)展被動式超低能耗建筑是未來建筑節(jié)能降碳的重要方向，也是推動區(qū)域能源轉(zhuǎn)型和推進碳達峰碳中和的重要方式。當然，由于“被動房”建筑和相關標準由國外引進，它在我國的發(fā)展要兼顧當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展水平和建設成本、建筑及材料技術、氣候特點、人們居住習慣、室內(nèi)環(huán)境標準等，比如不同氣候區(qū)的差異導致了較難實施統(tǒng)一的被動式建筑能耗指標。研究如何利用“被動房”技術原理，因地制宜進行屬地化建筑設計、探索實踐及創(chuàng)新升級，對被動式建筑在我國的發(fā)展有重大意義。

作者：王文淵，中國科學技術館，助理研究員

審核專家：王祎，北京市建筑設計研究院股份有限公司，高級工程師