一文了解丨節(jié)能建筑、超低能耗建筑、近零能耗建筑、零能耗建筑、被動房、主動房
什么是節(jié)能建筑？
建筑節(jié)能有哪些等級？
為什么節(jié)能建筑能做到冬暖夏涼？
什么是綠色建筑？
什么是近零能耗建筑、超低能耗建筑、零能耗建筑？
什么是被動房、主動房？
?被動房與主動房有什么區(qū)別？
一文帶大家了解清楚
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關于建筑節(jié)能
建筑節(jié)能，最初為減少建筑中能量的散失，現(xiàn)在的含義更多地指在建筑中合理使用和有效利用能源，不斷提高能源利用效率。
“建筑節(jié)能”是指在建筑物的規(guī)劃、設計、新建（改建、擴建）、改造和使用過程中，采取節(jié)能措施，采用節(jié)能型的技術、工藝、設備、材料和產(chǎn)品，提高保溫隔熱性能和采暖供熱、空調(diào)制冷制熱系統(tǒng)效率，加強建筑物用能系統(tǒng)的運行管理，充分利用可再生能源，在保證室內(nèi)熱環(huán)境質(zhì)量的前提下，增大室內(nèi)外能量交換熱阻，以減少供熱系統(tǒng)、空調(diào)制冷制熱、照明、熱水供應使建筑能耗降低。
建筑節(jié)能等級
原來我國建筑節(jié)能是以1980-1981的建筑能耗為基礎，按每步在上一階段的基礎上提高能效30%為一個階段。因此通常據(jù)說的第一步節(jié)能是在1980-1981的基礎上節(jié)約30%，通稱為節(jié)能30%的標準。
第二步節(jié)能是在第一步節(jié)能的基礎上再節(jié)約30%，即30%+70%×30%=51%，簡稱為節(jié)能50%的標準。
第三步節(jié)能是在第二步節(jié)能的基礎上再節(jié)約30%，即50%+50%×30%=65%，簡稱為節(jié)能65%的標準。
目前我國住宅和公共建筑普遍執(zhí)行的是節(jié)能65%的標準。北京、天津、新疆等地區(qū)在居住建筑方面已經(jīng)開始執(zhí)行節(jié)能75%的標準。這就是我們經(jīng)常聽說的“三步節(jié)能”“四步節(jié)能”。
為什么節(jié)能建筑能做到冬暖夏涼？
在節(jié)能建筑中，為了降低能耗，除了一般采用高效節(jié)能、便于調(diào)控和計量的空調(diào)、電梯、照明、水泵等設備之外，還加強了圍護結構的保溫和隔熱性能，給房子穿上了“保溫服”。
根據(jù)相關標準規(guī)定，節(jié)能居住建筑，其屋頂?shù)谋啬芰s為一般非節(jié)能建筑的1.5～2.6倍，外墻的保溫能力約為2.0～3.0倍，窗戶的保溫能力約為1.3～1.6倍，一般都要求采用帶密閉條的雙層或三層中空玻璃窗戶，這種窗戶的保溫性能和氣密性要比一般窗戶好得多。
因此，在冬季可以防止室內(nèi)熱量的散失；在夏季，可以起到隔熱的作用。從而保證室內(nèi)冬暖夏涼，明顯改善室內(nèi)熱環(huán)境。
綠色建筑
綠色建筑是指在全壽命期內(nèi)，最大限度地節(jié)約資源（節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材）、保護環(huán)境、減少污染，為人們提供健康、適用和高效的使用空間，與自然和諧共生的建筑。建筑節(jié)能，最初為減少建筑中能量的散失，現(xiàn)在的含義更多地指在建筑中合理使用和有效利用能源，不斷提高能源利用效率。
近零能耗建筑
適應氣候特征和場地條件，通過被動式建筑設計最大幅度降低建筑供暖、空調(diào)、照明需求，通過主動技術措施最大幅度提高能源設備與系統(tǒng)效率，充分利用可再生能源，以最少的能源消耗提供舒適室內(nèi)環(huán)境，且其室內(nèi)環(huán)境參數(shù)和能效指標符合《近零能耗建筑技術標準》GB/T 51350-2019規(guī)定的建筑。
其建筑能耗水平應較國家標準《公共建筑節(jié)能設計標準》GB 50189 - 2015和行業(yè)標準《嚴寒和寒冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設計標準》JGJ 26- 2010、《夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設計標準》JGJ 134 -2016、《夏熱冬暖地區(qū)居住建筑節(jié)能設計標準》JGJ 75-2012降低60%～75%以上。
近零能耗建筑理念以建筑能耗作為最重要的評價指標，評價目標明確。各個國家根據(jù)不同的氣候環(huán)境，因地制宜地提出了不同的室內(nèi)環(huán)境參數(shù)和能耗指標。但相同的是，大部分國家都優(yōu)先選用部署分布式清潔能源，以及數(shù)字化、智能化技術體系來降低建筑的供暖供冷需求。
超低能耗建筑
超低能耗建筑是近零能耗建筑的初級表現(xiàn)形式，其室內(nèi)環(huán)境參數(shù)與近零能耗建筑相同，能效指標略低于近零能耗建筑。
其建筑能耗水平應較國家標準《公共建筑節(jié)能設計標準》GB 50189 -2015和行業(yè)標準《嚴寒和寒冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設計標準》JGJ26- 2010、《夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設計標準》JGJ 134-2016、《夏熱冬暖地區(qū)居住建筑節(jié)能設計標準》JGJ 75-2012降低50%以上。
2021年6月，住建部發(fā)布《住房和城鄉(xiāng)建設部等15部門關于加強縣城綠色低碳建設的意見》，明確表示：提升建筑屋頂光伏比例，推廣分布式光伏、智能光伏應用。
北京市發(fā)改委發(fā)布的《關于加強騰退空間和低效樓宇改造利用，促進高精尖產(chǎn)業(yè)發(fā)展的工作方案（試行）》中明確，要想獲得資金支持，項目改造后綜合節(jié)能率達到15%及以上。具備可再生能源利用條件的項目，應有不少于全部屋面水平投影40%的面積安裝太陽能光伏，供暖采用地源、再生水或空氣源熱泵等方式。對建筑本體、照明、空調(diào)和供熱系統(tǒng)實施節(jié)能低碳改造，使用光伏、熱泵等可再生能源，積極打造超低能耗建筑。
傳統(tǒng)建筑冬季大多數(shù)采取集中供暖，能源消耗主要以煤炭為主；而夏季用空調(diào)制冷降溫，所用的電力資源大多數(shù)也都是依靠煤電等化石能源。
光伏建筑通過在建筑物的立面和屋頂安裝光伏產(chǎn)品，實現(xiàn)建筑從“耗能者”向“產(chǎn)能者”轉(zhuǎn)變。建筑、光伏深度融合催生了BIPV市場的加速發(fā)展，新型光伏發(fā)電建材從外觀、色彩、造型上不但能完全滿足建筑美觀需要，同時兼具光伏發(fā)電需求和建筑節(jié)能減排需求，徹底改變建筑的未來。
零能耗建筑
零能耗建筑能是近零能耗建筑的高級表現(xiàn)形式，其室內(nèi)環(huán)境參數(shù)與近零能耗建筑相同，充分利用建筑本體和周邊的可再生能源資源，使可再生能源年產(chǎn)能大于或等于建筑全年全部用能的建筑。
凈零建筑是一種平衡碳排放和碳清除的結構。通常，安裝本地可再生能源系統(tǒng)和電力存儲對于這些項目來說是不可或缺的。另一部分是通過使用最大限度地提高建筑物的絕緣、能源和溫度控制的材料來提高能源效率。與能源表和熱傳感器等智能技術相結合，凈零建筑是最先進的，可以通過能源生產(chǎn)和儲存產(chǎn)生收入。目的是降低能源消耗和能源成本，利用自然通風和采光，建造一座近乎零能耗的建筑。
以假設的夏熱冬冷地區(qū)辦公樓為例，采用多種節(jié)能技術控制建筑物的圍護結構和設備，概略計算其負荷，結果如表1所示。
基于表1負荷，假定辦公樓全年供冷和供暖滿負荷當量小時數(shù)均為600 h，采用系統(tǒng)季節(jié)性能系數(shù)3.0的熱泵系統(tǒng)，可以達到全年供暖、供冷能耗15 kW·h/(m2·a)的水平。如果只計算供暖能耗，則只有4 kW·h/(m2·a)，數(shù)值上遠低于歐洲超低能耗建筑供暖能耗標準。但歐洲標準中的kW·h是熱量單位，15 kW·h/(m2·a)相當于我國一次能源(折合標準煤，下同)消耗1.8 kg/(m2·a)。我國以火力發(fā)電為主，4 kW·h/(m2·a)折合一次能源消耗為1.3 kg/(m2·a)。如果供暖用的是系統(tǒng)效率70%的燃氣鍋爐，則一次能源消耗要達到2 kg/(m2·a)左右，高于歐洲標準。
假設全年人均工作時間為法定的2 000 h(每月167 h)，則辦公樓的設備能耗為40 kW·h/(m2·a)，照明能耗為10 kW·h/(m2·a)。這里的能耗都是電耗。
考慮各種不可預知因素，則這一超低能耗辦公樓的總能(電)耗為70 kW·h/(m2·a)，折合一次能源為22.4 kg/(m2·a)。從上面的假定可以看出，這一假想辦公樓的節(jié)能潛力基本用盡了。比如新風熱回收效率要達到70%是非常困難的。
如果上述假想辦公樓要達到凈零能耗建筑標準，就需要用可再生能源來提供等于或大于70 kW·h/(m2·a)的能耗。對于單體建筑而言，比較可行的可再生能源應用技術是太陽能光伏(PV)發(fā)電。
按照1m2光伏板功率130W左右，以上海地區(qū)全年滿負荷日照小時數(shù)1000 h計算，滿足70 kW·h/(m2·a)的能耗需求至少需要0.5～0.7 m2的光伏板面積。對多層和高層公共建筑，不可能在建筑紅線內(nèi)安裝這么大面積的光伏板。而對大空間單層公共建筑(如機場車站)，又因為內(nèi)部負荷加大，以及屋頂?shù)膫鳠嶝摵稍黾?，也無法滿足能耗需求(見圖1)。只在負荷比較小的倉儲類大空間工業(yè)建筑中有過成功案例。
由圖1可以看出，僅靠單體建筑紅線內(nèi)有限的空間資源，只在小規(guī)模、低負荷建筑中才有可能利用可再生能源的補償實現(xiàn)凈零能耗。而在城區(qū)層面，則可以通過公共空間資源的共享，將可再生能源的供應視為城區(qū)的基礎設施，利用城區(qū)不同建筑間的負荷參差率減少總裝機容量，利用多種可再生能源生產(chǎn)的波動性和儲能設施調(diào)節(jié)供應量，實現(xiàn)多能互補。
關于被動房
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(huán)境研究所沃爾夫?qū)?middot;費斯特博士提出了一種新的理念：要在不設傳統(tǒng)采暖設施而僅依靠太陽輻射、人體放熱、室內(nèi)燈光、電器散熱等自然得熱方式的條件下，建造冬季室內(nèi)溫度能夠達到20℃以上，具有必要舒適度的房屋。他們將這種房屋稱被動房。
被動房并無明確定義，由設計的技術準則確定，其技術路線為通過大幅度提升圍護結構熱工性能和氣密性，應用高效新風熱回收技術，將建筑供暖需求降低到15KWH（㎡.a）以下，從而可以使建筑物擺脫傳統(tǒng)的集中供熱系統(tǒng)。
簡單來說，“被動房”是通過地面、墻體、門窗的保溫隔熱、新風系統(tǒng)以及太陽能、地熱能等可再生能源實現(xiàn)室內(nèi)四季的恒溫、恒濕、恒氧、恒靜和恒潔的建筑。
通過采用先進節(jié)能的設計理念和施工技術，極大限度地提高建筑的保溫、隔熱和氣密性能，并通過新風系統(tǒng)的高效熱(冷)回收裝置將室內(nèi)廢氣中的熱(冷)量回收利用，從而顯著降低建筑的采暖和制冷需求。
被動房的主要優(yōu)勢：
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優(yōu)良熱工性能的熱外殼：
由于空氣流動及墻體保溫，一年四季，溫度都能維持在25℃左右，室內(nèi)物品還可免受潮霉侵擾。
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三玻兩腔的被動式門窗：
既達到保溫性能又保證了采光要求。
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無熱橋處理：
減少熱能散失，提升保溫性能，使建筑對制冷和采暖的要求降到最低。
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優(yōu)秀的氣密性：
有效減少房內(nèi)灰塵。
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高效熱回收率的新風機組：
凈化室內(nèi)空氣，保持空氣中舒適的溫度和濕度，減少二氧化碳和廢氣排放，為城市減霾。
以某被動式房屋項目為例，80000m²的建筑面積每年可節(jié)約標煤547t，減少二氧化碳排放1423t，節(jié)約采暖費195萬元。與傳統(tǒng)供熱系統(tǒng)相比，一個供暖季節(jié)可節(jié)約能耗30.53kW·h/㎡，總體節(jié)能比例達到92%，大大高于現(xiàn)有的節(jié)能住宅。
除了節(jié)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(nèi)外壓差50Pa的狀態(tài)下），保證房屋內(nèi)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：
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室內(nèi)溫度20~26℃
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室內(nèi)相對濕度在40%~60%
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超溫頻率≤10%
關于主動房
丹麥、法國、德國等國家提出“主動房”(Active House)概念，強調(diào)通過日光照射和蓄能，而不只是增強保溫，增加冬季室內(nèi)舒適度。強調(diào)舒適、環(huán)境和能源三者的統(tǒng)一，有一打分賦值的評價體系。
盡量使用回收建材，借助太陽能發(fā)電板等新技術新產(chǎn)品，實現(xiàn)對清潔能源、可再生能源的利用——產(chǎn)能房不僅節(jié)能減碳，還可發(fā)電賺錢。
在德國和美國，都有這樣的產(chǎn)能房已經(jīng)被建造并試驗使用中。在那里，設計師計算出所需的太陽能板面積，并且找出屋頂傾斜的最佳角度來產(chǎn)生最多的電力。
主動式太陽能建筑是指是運用光熱、光電等可控技術利用太陽能資源實現(xiàn)收集、蓄存和使用太陽能，進而以太陽能為主要能源的節(jié)能建筑。主要包括太陽能采熱和光伏發(fā)電在建筑中的應用。主動式太能建筑的新型技術措施主要包括熱管集熱器、相變材料蓄熱、輔助熱源、自動控制系統(tǒng)以及太陽能熱泵采暖系統(tǒng)。
以某主動房項目為例，占地面積636平米，地基面積116平米，地板面積150平米，太陽能集熱器24平米，相對普通的“被動房”，更能減少環(huán)境污染，利用主動式太陽能系統(tǒng)，可以大大地節(jié)約住宅樓用電量，這種理念——與被動房的設計相對應——重心放在太陽能采集上。這種太陽能的采集不僅包括采暖與熱水功能，還包括制冷與發(fā)電。
被動房與主動房的區(qū)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(yè)、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(xiàn)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(xiàn)能耗效率與最佳室內(nèi)氣候之間的平衡，同時保證建筑以動態(tài)方式適應周圍環(huán)境，實現(xiàn)碳中和。在這一理念指導下，建筑將自主生產(chǎn)能源，以可持續(xù)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(diào)降低建筑能量需求的前提下，更強調(diào)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：
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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(nèi)新鮮空氣”等較高的硬性指標進行設計指導；
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較之被動房，由于主動房不需要限制主動采暖（或空調(diào)）系統(tǒng)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；
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主動房理念直接把建筑對環(huán)境方面的關聯(lián)，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(tǒng)幫助用戶實現(xiàn)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。
