零能耗建筑技術(shù)研究現(xiàn)狀與發(fā)展展望

王志勇，王 俊，劉暢榮

（湖南工業(yè)大學(xué) 土木工程學(xué)院，湖南 株洲 412007）

零能耗建筑技術(shù)研究現(xiàn)狀與發(fā)展展望

王志勇，王 俊，劉暢榮

（湖南工業(yè)大學(xué) 土木工程學(xué)院，湖南 株洲 412007）

回顧了零能耗建筑的發(fā)展歷程，在分析零能耗建筑內(nèi)涵的基礎(chǔ)上，介紹并討論了國(guó)外零能耗建筑的政策與發(fā)展規(guī)劃。對(duì)零能耗建筑在理論研究、建筑用能策略及優(yōu)化、可行性分析與經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)等方面的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀作了評(píng)述，最后從目標(biāo)規(guī)劃、政策引導(dǎo)、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、技術(shù)體系、產(chǎn)業(yè)支撐、監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)等方面對(duì)我國(guó)零能耗建筑技術(shù)作了研究展望。

零能耗建筑；近零能耗建筑；建筑節(jié)能；可再生能源

當(dāng)前，建筑能耗已超過(guò)工業(yè)能耗和交通能耗，占全球總能源消耗的41%，給能源安全、社會(huì)可持續(xù)發(fā)展帶來(lái)了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。建筑節(jié)能已成為世界范圍內(nèi)節(jié)能領(lǐng)域的重點(diǎn)，建筑節(jié)能未來(lái)的發(fā)展方向是建筑近零能耗，甚至是零能耗。關(guān)于零能耗建筑（zero energy building，ZEB），最早可以追溯到1976年，丹麥技術(shù)大學(xué)的T. V. Esbensen首次提出了零能耗建筑（住宅）（zero energy house）一詞[1]。自20世紀(jì)70年代以來(lái)，歐美各國(guó)極力推動(dòng)零能耗建筑的發(fā)展，且已得到了建筑界的熱切關(guān)注。

1 零能耗建筑的內(nèi)涵與發(fā)展歷程

國(guó)際上許多國(guó)家提出了零能耗建筑及類似概念。1992年，德國(guó)Fraunhofer太陽(yáng)能研究所的K. Voss教授提出了無(wú)源建筑（energy autonomous house，也稱self-suf fi cient solar house）[2]，并且進(jìn)一步提出了零能耗建筑[3]。P. Torcellini對(duì)net zero site energy, net zero source energy, net zero energy costs, net zero energy emissions等4類不同的零能耗建筑的理論定義進(jìn)行了對(duì)比與區(qū)分[4]。類似的零能耗建筑定義還有加拿大的零能耗太陽(yáng)能社區(qū)（net zero energy solar communities），美國(guó)的零能耗住宅（zero energy home）、凈零能耗公共建筑（zero net energy commercial building），英國(guó)的零碳居住建筑（zero carbon home）等[5]。雖然關(guān)于零能耗建筑的定義有些不同，但其內(nèi)涵基本一致，即通過(guò)各項(xiàng)節(jié)能措施的運(yùn)用以及最大限度地應(yīng)用可再生能源，達(dá)到建筑能耗與建筑產(chǎn)能之間的平衡[6]。

實(shí)際上，零能耗建筑往往要求通過(guò)高性能建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)、高效建筑能源系統(tǒng)和精細(xì)化運(yùn)行管理與控制來(lái)實(shí)現(xiàn)。目前，要達(dá)到建筑零能耗的目標(biāo)還比較難，且即使達(dá)到，其建筑成本也較高。鑒于此，目前國(guó)內(nèi)外更加廣泛認(rèn)可的是實(shí)施近零能耗建筑（nearly zero energy building，NZEB）[7]。歐洲不同國(guó)家對(duì)“近零能耗建筑”的定義以及稱謂方式多種多樣，比如1988年瑞典Lund University的B. Adamson和德國(guó)Institut für Wohnen und Umwelt的W. Feist首次提出了被動(dòng)房（passive house）[8]的概念。瑞士的R. Kriesi博士和H. Uebersax博士共同提出了迷你能耗房（minergie）的概念，意大利國(guó)家建筑研究中心的S. Fattor和F. Ruf fi ni博士提出了氣候房（climate house）[9]的概念，丹麥、法國(guó)、德國(guó)等提出了主動(dòng)房（active house）的概念，這些都是近零能耗建筑稱謂的不同表現(xiàn)形式。由此不難發(fā)現(xiàn)，世界上不同國(guó)家對(duì)ZEB的定義都有所差異，而且其內(nèi)涵和外延也有所變化。

2 國(guó)外零能耗建筑的政策與發(fā)展規(guī)劃

當(dāng)前，世界各國(guó)依據(jù)本國(guó)國(guó)情，研究探討或制定了主要針對(duì)新建建筑的零能耗建筑行動(dòng)方案和中長(zhǎng)期發(fā)展目標(biāo)，其中美國(guó)、歐盟、日本、韓國(guó)等，在零能耗建筑的推廣應(yīng)用上取得了一定的成果，對(duì)零能耗建筑的研究與建設(shè)起了較大的促進(jìn)作用。

美國(guó)于2008年發(fā)布了《Zero Net Energy Commercial Buildings Initiative》計(jì)劃。2009年，由《美國(guó)環(huán)境、能源與經(jīng)濟(jì)績(jī)效領(lǐng)導(dǎo)行動(dòng)（Federal Leadership in Environmental, Energy and Economic Performance）》提出了強(qiáng)制性節(jié)能要求：自2020年起，所有計(jì)劃新建或租賃的聯(lián)邦建筑必須以零能耗為導(dǎo)向進(jìn)行設(shè)計(jì)，使建筑物可在2030年達(dá)到凈零能耗；到2040年，50%的既有公共建筑達(dá)到凈零能耗要求；到2050年，所有公共建筑達(dá)到凈零能耗。自2020年起，住宅建筑將實(shí)現(xiàn)以凈零能耗為導(dǎo)向設(shè)計(jì)，到2030年達(dá)到凈零能耗的目標(biāo)。

歐盟于2010年發(fā)布了《建筑能效指令（Energy Performance of Building Directive Recast）》（修訂版），要求各成員國(guó)應(yīng)確保所有政府擁有或使用的新建建筑在2018年達(dá)到近零能耗，所有新建建筑在2020年達(dá)到近零能耗[10]。雖然歐盟各國(guó)對(duì)“近零能耗建筑”的定義和技術(shù)路徑有所不同，但是大多數(shù)國(guó)家還是給出了相對(duì)明晰的發(fā)展目標(biāo)[11]（見(jiàn)表1），并且已經(jīng)開(kāi)始出臺(tái)各種計(jì)劃或有關(guān)法律來(lái)執(zhí)行這項(xiàng)指令，比如英國(guó)推出了永續(xù)住宅技術(shù)規(guī)則（Code for Sustainable Homes）。

日本于2010年發(fā)布了《能源基本計(jì)劃》提出了本國(guó)的零能耗建筑發(fā)展目標(biāo)（見(jiàn)表1）。韓國(guó)2009年發(fā)布的《綠色增長(zhǎng)國(guó)家戰(zhàn)略及五年計(jì)劃》提出：到2017年，實(shí)現(xiàn)被動(dòng)房建筑目標(biāo)；到2025年，全面實(shí)現(xiàn)零能耗建筑目標(biāo)[12]。

表1 部分國(guó)家的零能耗建筑發(fā)展規(guī)劃Table 1 Zero energy building development planning in some other countries

3 國(guó)內(nèi)外零能耗建筑研究現(xiàn)狀

近年來(lái)，零能耗建筑技術(shù)已成為建筑節(jié)能領(lǐng)域研究的前沿?zé)狳c(diǎn)，相關(guān)研究報(bào)道主要見(jiàn)諸于國(guó)外文獻(xiàn)資料，國(guó)外零能耗建筑已經(jīng)形成了相對(duì)完整的知識(shí)體系，主要包括理論研究、建筑用能策略及優(yōu)化、可行性分析與經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)等方面。

3.1 理論研究

理論研究主要包括零能耗建筑的邊界劃分、能耗計(jì)算的邊界范圍、衡量指標(biāo)、能源轉(zhuǎn)換系數(shù)、平衡周期等。A. J. Marszal等認(rèn)為，發(fā)展零能耗建筑面臨兩方面的挑戰(zhàn)：一是對(duì)零能耗建筑進(jìn)行統(tǒng)一清晰地定義，二是能量平衡的界定，并對(duì)比和分析了12個(gè)零能耗建筑的定義以及算法[13]。I. Sartori等從邊界條件、轉(zhuǎn)換系數(shù)、平衡、匹配特性以及測(cè)試等方面對(duì)零能耗建筑的定義進(jìn)行了較為全面的架構(gòu)[14]；提出了零能耗建筑能量平衡方程，明確分析了平衡方程中各項(xiàng)因子的定義及相關(guān)影響因素[15]。P. Torcellini等討論了零能耗建筑的計(jì)算邊界及并網(wǎng)問(wèn)題，并對(duì)4類不同的零能耗建筑的理論定義進(jìn)行了對(duì)比與區(qū)分[4]。P. Hernandez等提出life cycle zero energy buildings的概念，完善了零能耗建筑理論[16]。J. S. Bourrelle通過(guò)對(duì)比建筑物無(wú)需外來(lái)能量和降低外來(lái)能量，強(qiáng)調(diào)了建筑與外部環(huán)境的能量流動(dòng)關(guān)聯(lián)的重要關(guān)系[17]。A. Robert等認(rèn)為零能耗建筑對(duì)天氣依賴嚴(yán)重，僅僅使用典型氣候難以得到建筑能夠達(dá)到零能耗的定論，建議模擬過(guò)往多年的氣象數(shù)據(jù)，進(jìn)而降低氣候參數(shù)對(duì)建筑零能耗的影響[18]。

與國(guó)外相比，我國(guó)對(duì)零能耗建筑的研究才剛剛起步，在理論方面的研究較少。張時(shí)聰?shù)葘?duì)零能耗建筑概念中的邊界劃分、計(jì)算范圍、衡量指標(biāo)等進(jìn)行了詳盡分析[5]。封換換等分析了零能耗建筑既有定義中的衡算指標(biāo)，并對(duì)常規(guī)定義中的時(shí)間、空間2個(gè)研究尺度進(jìn)行了討論[19]。

3.2 建筑用能策略及優(yōu)化

零能耗建筑技術(shù)是多能源系統(tǒng)和多節(jié)能技術(shù)的集成，即開(kāi)源與節(jié)流的集成。開(kāi)源是高效利用可再生能源，節(jié)流是利用建筑保溫體系、氣密性保障技術(shù)、LED照明、地源熱泵空調(diào)技術(shù)、光熱技術(shù)和光伏建筑一體化等主被動(dòng)式技術(shù)，盡最大可能地降低能耗。D. H. W. Li等總結(jié)了零能耗建筑中的可再生能源利用方式以及能源利用效率，指出零能耗建筑涉及2個(gè)方面的設(shè)計(jì)策略：一是可再生能源利用技術(shù)，如地?zé)?、光熱、風(fēng)能和光伏等；二是能源需求最小化技術(shù)手段，如在圍護(hù)結(jié)構(gòu)、機(jī)電系統(tǒng)、室內(nèi)環(huán)境等方面提高能源的利用效率[20]。目前，歐美發(fā)達(dá)國(guó)家正在不斷研究與實(shí)踐零能耗建筑，其被動(dòng)式設(shè)計(jì)技術(shù)以當(dāng)?shù)貧夂驗(yàn)橐罁?jù)，并從材料、構(gòu)造、體系等各方面進(jìn)行了深入研究，形成了較成熟的設(shè)計(jì)、建造和評(píng)價(jià)技術(shù)體系[21-23]。零能耗建筑除了通過(guò)被動(dòng)式技術(shù)使建筑物能耗達(dá)到最小，即“需求最小化”之外，還應(yīng)通過(guò)主動(dòng)式技術(shù)實(shí)現(xiàn)設(shè)備的高效運(yùn)行，利用太陽(yáng)能和地?zé)崮艿瓤稍偕茉春透咝У慕ㄖ茉聪到y(tǒng)，滿足建筑能源的需求，實(shí)現(xiàn)“供給最優(yōu)化”[24-25]。E. Musall等對(duì)德國(guó)、美國(guó)、加拿大等國(guó)家的282棟零能耗示范建筑使用的技術(shù)進(jìn)行匯總后發(fā)現(xiàn)：太陽(yáng)能光電、太陽(yáng)能光熱、建筑遮陽(yáng)、機(jī)械通風(fēng)熱回收、免費(fèi)供冷等技術(shù)應(yīng)用的比例相對(duì)較高，高性能保溫結(jié)構(gòu)和光伏系統(tǒng)、太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)以及熱泵可再生能源應(yīng)用系統(tǒng)等節(jié)能技術(shù)應(yīng)用最為廣泛；其次是自然采光、遮陽(yáng)系統(tǒng)、被動(dòng)通風(fēng)等被動(dòng)式技術(shù)的應(yīng)用[26]。H. Lund等分別從微觀和宏觀角度探討了在零能耗建筑中出現(xiàn)的產(chǎn)、用能不匹配問(wèn)題，并且對(duì)產(chǎn)用能的不匹配率進(jìn)行了量化[27]。S. Attia等分析評(píng)價(jià)了零能耗建筑的既有評(píng)價(jià)優(yōu)化方法和工具，鑒于模擬中出現(xiàn)的高度耦合性以及非線性的性能特征，指出建筑性能模擬應(yīng)采用進(jìn)化算法[28]。S. Bucking等選用混合演化算法對(duì)某零能耗建筑的性能進(jìn)行了模擬分析，并得到了優(yōu)化方案[29]。D. Kolokotsa等分析了影響零能耗實(shí)現(xiàn)的重要因素，例如建筑優(yōu)化方法、建筑性能模擬等[30]。目前國(guó)內(nèi)這方面的研究不多，代表性的文獻(xiàn)有：楊柳等從被動(dòng)式設(shè)計(jì)原理出發(fā)，提煉了實(shí)現(xiàn)超低能耗建筑設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題[31]。LIU Z. B.等分析了太陽(yáng)能熱電制冷技術(shù)在零能耗建筑中的應(yīng)用[32]。

3.3 可行性分析與經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)

分析當(dāng)?shù)氐臍夂蚯闆r和可再生資源狀況，是建造零能耗建筑的基礎(chǔ)工作。通過(guò)對(duì)零能耗建筑研究和實(shí)踐的對(duì)比，總結(jié)技術(shù)體系、新能源利用、政策規(guī)劃等方面的特點(diǎn)，并通過(guò)實(shí)際案例的經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)和后期運(yùn)營(yíng)管理，可為零能耗建筑發(fā)展提供可行性參考，以利于尋找適宜的建造技術(shù)和設(shè)計(jì)策略。目前，國(guó)外這方面的研究比較深入，值得借鑒[33-35]。如A. Audenaert等針對(duì)比利時(shí)被動(dòng)式建筑、低能耗建筑及標(biāo)準(zhǔn)建筑進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)分析[36]。G. C. D. Gra?a 等驗(yàn)證了歐洲南部地區(qū)典型獨(dú)棟住宅實(shí)現(xiàn)零能耗的可行性[37]。Wang L.等運(yùn)用Transys和Energy Plus模擬驗(yàn)證了英國(guó)住宅建筑實(shí)現(xiàn)零能耗的可能性[38]。J. Kurnitski等運(yùn)用凈現(xiàn)值法分析了零能耗建筑在全壽命周期內(nèi)的經(jīng)濟(jì)性，并總結(jié)歸納出適用于零能耗建筑的七步法[39]。黃春成選擇新疆首座超低能耗節(jié)能示范建筑作為研究對(duì)象，用 Ecotect模擬分析了各種節(jié)能技術(shù)在新疆地區(qū)運(yùn)用的適宜性[40]。國(guó)外對(duì)近零能耗建筑的增量成本研究比較成熟，根據(jù)國(guó)外的經(jīng)驗(yàn)，建造近零能耗建筑比普通建筑經(jīng)濟(jì)成本高。因?yàn)槿狈?jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)，我國(guó)對(duì)近零能耗建筑的增量成本目前只能進(jìn)行粗略估測(cè)，在這方面的研究工作還有待進(jìn)一步深入。

4 我國(guó)零能耗建筑發(fā)展面臨的問(wèn)題與展望

在全球資源和能源短缺加劇的大背景下，零能耗建筑由于基本不消耗常規(guī)能源，逐漸受到社會(huì)各界的認(rèn)可和重視，日益成為關(guān)注和研究的焦點(diǎn)[41]。特別是在過(guò)去10 a左右的時(shí)間里，很多發(fā)達(dá)國(guó)家提出了零能耗建筑的發(fā)展目標(biāo)和規(guī)劃，并出臺(tái)了相關(guān)激勵(lì)政策，投入了大量研發(fā)力量并積極付諸工程實(shí)踐，有力推動(dòng)了零能耗建筑的發(fā)展且已取得一定成果。我國(guó)尚處于零能耗建筑發(fā)展的初級(jí)階段，在目標(biāo)規(guī)劃、政策引導(dǎo)、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、技術(shù)體系、產(chǎn)業(yè)支撐、監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)等方面與發(fā)達(dá)國(guó)家之間還有較大差距，還有很多問(wèn)題亟待解決。

4.1 科學(xué)合理設(shè)定基于國(guó)情的中長(zhǎng)期發(fā)展目標(biāo)及規(guī)劃

放眼世界范圍內(nèi)零能耗建筑的發(fā)展，各主要發(fā)達(dá)國(guó)家在政府指令、技術(shù)發(fā)展目標(biāo)等文件中對(duì)零能耗建筑發(fā)展做出了中長(zhǎng)期規(guī)劃，有些國(guó)家還給出了相對(duì)明晰的發(fā)展目標(biāo)。然而，我國(guó)建筑節(jié)能工作起步晚、基礎(chǔ)差、底子薄，節(jié)能評(píng)估與能源消費(fèi)計(jì)量工作相對(duì)滯后，建筑節(jié)能不是一朝一夕的事情。而且，中國(guó)發(fā)展零能耗建筑有其特殊性，室內(nèi)環(huán)境、建筑特點(diǎn)、氣候差異、生活習(xí)慣、用能特點(diǎn)、能源核算方法等方面都與發(fā)達(dá)國(guó)家不同，因此不能盲目照搬國(guó)外的經(jīng)驗(yàn)和做法。清華大學(xué)朱穎心教授在“2011年國(guó)際低碳城市暨可持續(xù)建筑環(huán)境技術(shù)研討會(huì)”上指出，中國(guó)當(dāng)前不適合發(fā)展“零能耗建筑”，因?yàn)橹袊?guó)與發(fā)達(dá)國(guó)家不同，建筑形態(tài)主要是高密度聚居區(qū)，難以提供支撐零能耗建筑的太陽(yáng)能板、地源熱泵管道等技術(shù)手段所需要的用地，而且大型住宅建筑也不宜使用中央空調(diào)，否則能耗會(huì)遠(yuǎn)超分體式空調(diào)；另外，還要根據(jù)地域特點(diǎn)，選擇適合使用地源熱泵或水源熱泵等可再生能源利用技術(shù)，否則反而會(huì)增加能耗。鑒于此，中國(guó)建筑科學(xué)研究院徐偉教授指出：近零能耗是大家普遍認(rèn)同的目前發(fā)展的主要階段，而且我國(guó)實(shí)現(xiàn)建筑近零能耗化也不能一蹴而就，需要考慮中國(guó)的國(guó)情，統(tǒng)籌規(guī)劃，設(shè)定中長(zhǎng)期發(fā)展目標(biāo)，以利于近零能耗建筑在我國(guó)的健康持久發(fā)展。中國(guó)被動(dòng)式超低能耗建筑聯(lián)盟曾提出30-30-30的發(fā)展目標(biāo)，即：到2030年，30%的新建建筑要達(dá)到超低能耗即近零能耗，可再生能源滿足新建建筑30%的能耗，既有建筑通過(guò)改造30%達(dá)到超低能耗。專家估計(jì)，未來(lái)可能需要50 a或許更長(zhǎng)時(shí)間，才能實(shí)現(xiàn)新建建筑的近零能耗化和既有建筑的近零能耗化改造，從而逐步實(shí)現(xiàn)建筑超低能耗。

4.2 健全相關(guān)政策引導(dǎo)和激勵(lì)機(jī)制

發(fā)達(dá)國(guó)家紛紛出臺(tái)相關(guān)的政策和激勵(lì)機(jī)制推進(jìn)零能耗建筑，比如：歐盟部分國(guó)家已明令加強(qiáng)建筑可再生能源應(yīng)用，丹麥從1981年開(kāi)始補(bǔ)貼建筑可再生能源應(yīng)用。美國(guó)則允許在聯(lián)邦層面法律法規(guī)的基礎(chǔ)上，各州可根據(jù)各自實(shí)際情況和氣候條件制定適合于各州的獨(dú)立能耗政策。日本為了促進(jìn)零能耗建筑的發(fā)展，從完善政策法規(guī)制度、強(qiáng)化政策激勵(lì)、支持企業(yè)開(kāi)展技術(shù)研發(fā)、示范帶動(dòng)等方面采取措施，取得了一些值得借鑒的經(jīng)驗(yàn)[10]。日本還制定了從基準(zhǔn)建筑、超低能耗、近零能耗到零能耗的建筑節(jié)能政策路線圖。2012年開(kāi)展了住宅、公共建筑物的零能耗化推進(jìn)事業(yè)，啟動(dòng)零能耗住宅建設(shè)激勵(lì)活動(dòng)。韓國(guó)出臺(tái)了一系列財(cái)稅政策，對(duì)零能耗建筑進(jìn)行補(bǔ)貼，包括從容積率、財(cái)產(chǎn)稅、公積金貸款、企業(yè)所得稅等方面給予財(cái)稅補(bǔ)貼，從被動(dòng)式技術(shù)、可再生能源以及建筑能源管理系統(tǒng)等方面進(jìn)行實(shí)際項(xiàng)目補(bǔ)貼和基金支持，用以抵消零能耗建筑的增量成本。

我國(guó)零能耗建筑的發(fā)展尚處于起步階段，近零能耗建筑在我國(guó)建筑市場(chǎng)推廣仍以政府強(qiáng)制推廣為主。目前，我國(guó)正借鑒國(guó)際經(jīng)驗(yàn)，強(qiáng)化政策激勵(lì)措施，如山東、河北等省市已相繼出臺(tái)了一系列補(bǔ)貼政策促進(jìn)近零能耗建筑的發(fā)展，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部也將研究制定推動(dòng)被動(dòng)式超低能耗綠色建筑發(fā)展的激勵(lì)政策。

4.3 加快相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)體系構(gòu)建和法規(guī)對(duì)接

為了實(shí)現(xiàn)歐盟的能效提升目標(biāo)，各成員國(guó)都積極推進(jìn)零能耗建筑的發(fā)展。歐洲節(jié)能減排發(fā)展較好的國(guó)家已經(jīng)建立了相應(yīng)的超低能耗建筑標(biāo)準(zhǔn)體系，推動(dòng)了歐盟的能效提升工程。德國(guó)的低能耗建筑包括產(chǎn)品質(zhì)量保證與標(biāo)識(shí)研究所認(rèn)證體系下的低能耗建筑、被動(dòng)房、3升房、高能效建筑。德國(guó)被動(dòng)房研究所編制了被動(dòng)房設(shè)計(jì)手冊(cè)、被動(dòng)房計(jì)算軟件、被動(dòng)房評(píng)價(jià)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)、被動(dòng)房部品認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)。瑞典頒布了低能耗建筑（minienergi）和被動(dòng)房2個(gè)自愿性標(biāo)準(zhǔn)。挪威擬定了低能耗建筑和被動(dòng)房標(biāo)準(zhǔn)NS 3700。芬蘭制定了低能耗建筑和被動(dòng)房標(biāo)準(zhǔn)RIL249—2009。奧地利2008年建立了建筑能效認(rèn)證制度，根據(jù)建筑采暖需求將建筑劃分為幾個(gè)等級(jí)，分別為A++，A+，A到G，其中A+相當(dāng)于被動(dòng)房的標(biāo)準(zhǔn)，A++是最優(yōu)等級(jí)。瑞士2003年制定了針對(duì)低能耗建筑認(rèn)證的標(biāo)準(zhǔn)Minergie，認(rèn)證標(biāo)識(shí)分為Minergie、Minergie-P和Minergie-ECO/P-ECO三類，其中Minergie-P相當(dāng)于瑞士的被動(dòng)房。

目前，近零能耗建筑雖然在國(guó)內(nèi)日益受到重視，但是由于缺乏相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范，已經(jīng)建成的被動(dòng)房均參照德國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)設(shè)計(jì)，其核心技術(shù)指標(biāo)都基于歐洲的氣候條件。其實(shí)我國(guó)5個(gè)熱工分區(qū)的氣象條件差異很大，不能盲目參照德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)建立與采暖度日數(shù)、空調(diào)度日數(shù)相關(guān)的被動(dòng)房能耗標(biāo)準(zhǔn)，確定被動(dòng)房室內(nèi)舒適度標(biāo)準(zhǔn)和模擬計(jì)算邊界條件[42]。應(yīng)該根據(jù)自身國(guó)情，充分考慮氣候特點(diǎn)、居民生活習(xí)慣、建筑特點(diǎn)和能耗情況，制定被動(dòng)房能耗指標(biāo)體系[43]，實(shí)現(xiàn)被動(dòng)房設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的本土化，對(duì)接我國(guó)法規(guī)和建筑標(biāo)準(zhǔn)體系，為我國(guó)不同氣候區(qū)的被動(dòng)式超低能耗建筑建設(shè)項(xiàng)目提供設(shè)計(jì)指導(dǎo)[44]。

2015年10月，在充分借鑒國(guó)外被動(dòng)式超低能耗建筑建設(shè)經(jīng)驗(yàn)并結(jié)合我國(guó)工程實(shí)踐的基礎(chǔ)上，我國(guó)居住建筑《被動(dòng)式超低能耗綠色建筑技術(shù)導(dǎo)則（試行）》頒布。其明確了我國(guó)被動(dòng)式超低能耗綠色建筑的定義、不同氣候區(qū)技術(shù)指標(biāo)及設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行和評(píng)價(jià)技術(shù)要點(diǎn)，為全國(guó)被動(dòng)式超低能耗綠色建筑的建設(shè)提供了指導(dǎo)，這標(biāo)志著我國(guó)正式步入近零能耗建筑發(fā)展階段。2016年，國(guó)家工程標(biāo)準(zhǔn)計(jì)劃——《近零能耗建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》正式立項(xiàng)，預(yù)計(jì)該標(biāo)準(zhǔn)2018年完成報(bào)批，2019年實(shí)施。

4.4 構(gòu)建適合國(guó)情的零能耗建筑技術(shù)體系

雖然各個(gè)國(guó)家關(guān)于零能耗建筑的定義、名稱、路線政策和推廣方式不盡相同，但各國(guó)都在尋找適合本國(guó)零能耗建筑發(fā)展的技術(shù)體系和優(yōu)化路徑。我國(guó)現(xiàn)階段處在零能耗建筑發(fā)展初期，技術(shù)研究尚不成熟，還未健全適應(yīng)我國(guó)不同地域氣候特征的零能耗建筑技術(shù)體系，應(yīng)積極借鑒發(fā)達(dá)國(guó)家（地區(qū)）的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)，但必須注重與本國(guó)國(guó)情的緊密結(jié)合。清華大學(xué)江億院士在接受《中華建筑報(bào)》記者采訪時(shí)說(shuō)到：現(xiàn)在世界上已有的建筑節(jié)能新技術(shù)、新方式基本上都可以在國(guó)內(nèi)找到工程應(yīng)用案例，但是所有這些建筑無(wú)一座真正意義上的零能耗或超低能耗建筑，其能耗大都高于同類型的一般建筑。江億院士的尖銳評(píng)論，折射出我國(guó)零能耗建筑領(lǐng)域存在盲目的技術(shù)崇拜和技術(shù)堆砌。

我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、室內(nèi)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)、建筑特點(diǎn)、建筑技術(shù)和產(chǎn)業(yè)水平以及人們的生活習(xí)慣，都和歐美國(guó)家存在較大差異，因此理應(yīng)構(gòu)建符合中國(guó)國(guó)情的零能耗建筑技術(shù)體系。另外，我國(guó)地域廣闊，由于地域性的差異，不同地區(qū)的氣候條件、地質(zhì)條件、水文條件、生活習(xí)慣等均不盡相同。同時(shí)，即便是同一地區(qū)，隨著季節(jié)的變遷、氣象狀況的變化、晝夜的交替，這些都會(huì)導(dǎo)致相同建筑物的可用能源種類及能源效率不同，建筑總體能耗不同。因此，必須考慮技術(shù)的適用性問(wèn)題和地域性問(wèn)題。我國(guó)零能耗建筑技術(shù)體系的優(yōu)化途徑應(yīng)側(cè)重于以下幾點(diǎn)：建筑負(fù)荷及能耗的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，降低建筑負(fù)荷及能耗的被動(dòng)式技術(shù)，高效建筑能源系統(tǒng)，可再生能源高效轉(zhuǎn)換與利用，零能耗建筑運(yùn)行優(yōu)化控制，建筑能耗監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià) 。

4.5 加快自主研發(fā)，引領(lǐng)技術(shù)升級(jí)，提升產(chǎn)業(yè)支撐能力

雖然我國(guó)在節(jié)能建筑建造施工以及建筑材料的研發(fā)生產(chǎn)上已經(jīng)具備了一定的基礎(chǔ)，歐洲被動(dòng)房建筑所要求的材料和設(shè)備，在我國(guó)大多都有相同或者類似的產(chǎn)品。但是與國(guó)外相比，國(guó)內(nèi)相關(guān)材料和產(chǎn)品在生產(chǎn)工藝、性能方面還有一定的差距，配套技術(shù)和產(chǎn)品的研發(fā)以及產(chǎn)業(yè)化水平還有待提高，例如：高效保溫系統(tǒng)的配套密封材料、有效的熱橋處理措施和構(gòu)造等。一些高效節(jié)能設(shè)備及建筑材料仍然需要從國(guó)外引進(jìn)，例如氣密性套環(huán)等。另外，國(guó)內(nèi)很多新型設(shè)備及材料的安裝技術(shù)要求，沒(méi)有可供參照的標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范，這其中有技術(shù)原因，也有市場(chǎng)規(guī)模較小、經(jīng)濟(jì)成本較高的原因?，F(xiàn)階段，我們應(yīng)加大自主研發(fā)力度，通過(guò)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)和擴(kuò)大規(guī)模，提升相關(guān)設(shè)備、材料及產(chǎn)品的性價(jià)比，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、工業(yè)化，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)，提升產(chǎn)業(yè)支撐能力。

4.6 科學(xué)推進(jìn)工程示范、后續(xù)監(jiān)測(cè)和評(píng)估認(rèn)證工作

近年來(lái)，我國(guó)也開(kāi)展了近零能耗建筑的示范工程建設(shè)實(shí)踐。2010年上海世博會(huì)上的“德國(guó)漢堡之家”是引進(jìn)的第一座經(jīng)過(guò)認(rèn)證的近零能耗建筑。2014年，住建部組織開(kāi)展“被動(dòng)式超低能耗綠色建筑項(xiàng)目”，啟動(dòng)了漢堡之家、在水一方、溪樹(shù)庭院、布魯克、幸福堡等項(xiàng)目的建設(shè)。依托中德、中丹、中美等國(guó)際合作平臺(tái)，以及中央和地方政府的積極推動(dòng)，我國(guó)在近零能耗建筑的推廣方面發(fā)展很快，目前全國(guó)在建或者建成的案例大約為100 項(xiàng)，國(guó)內(nèi)掀起了被動(dòng)式超低能耗建筑的應(yīng)用熱潮。我國(guó)近零能耗建筑的發(fā)展雖然比較快，但是與德國(guó)、美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家相比，還相去甚遠(yuǎn)。比如：德國(guó)有6萬(wàn)多座被動(dòng)房；截至到2010年，奧地利的被動(dòng)房也已達(dá)到8 500棟。下一階段，我國(guó)應(yīng)根據(jù)中長(zhǎng)期目標(biāo)，遵守市場(chǎng)規(guī)律，有序推進(jìn)近零能耗建筑的健康發(fā)展。這里，技術(shù)性應(yīng)該不是主要問(wèn)題，關(guān)鍵是經(jīng)濟(jì)性問(wèn)題。在近零能耗建筑的推廣過(guò)程中，如何提高性價(jià)比是一個(gè)需要首先解決的難題。近零能耗建筑的收益和所增加的額外投資是否能夠平衡，從而被市場(chǎng)所接受，這也是影響近零能耗建筑推廣的關(guān)鍵因素。如果不能有效提高被動(dòng)房建筑的性價(jià)比，那它在中國(guó)將難于被市場(chǎng)所接受，而只能成為試驗(yàn)性個(gè)例。

國(guó)內(nèi)一些示范項(xiàng)目的調(diào)研和測(cè)試顯示，近零能耗建筑已經(jīng)展示出初步的成效，大幅度降低了能耗，室內(nèi)環(huán)境也得到較大改善。但是，我國(guó)目前對(duì)既有示范建筑的后續(xù)監(jiān)測(cè)、評(píng)估還有待加強(qiáng)，還需進(jìn)一步加快近零能耗建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、檢測(cè)、評(píng)價(jià)體系的建設(shè)；同時(shí)也要開(kāi)發(fā)評(píng)價(jià)工具，開(kāi)展標(biāo)識(shí)認(rèn)證，完善新建近零能耗建筑或零能耗建筑的節(jié)能檢測(cè)、能耗統(tǒng)計(jì)、施工驗(yàn)收、運(yùn)營(yíng)及評(píng)價(jià)標(biāo)識(shí)工作，以推動(dòng)我國(guó)近零能耗建筑的快速發(fā)展。

5 結(jié)語(yǔ)

零能耗建筑通過(guò)提高建筑和建筑設(shè)備及其系統(tǒng)的節(jié)能性、高效利用可再生能源等各種技術(shù)手段，減少建筑中的一次能源消耗，使建筑物中一次能源凈消耗量為零或近乎為零。隨著可持續(xù)發(fā)展和低碳概念深入人心，零能耗建筑已成為建筑節(jié)能的發(fā)展新趨勢(shì)。我國(guó)應(yīng)堅(jiān)持政策激勵(lì)與市場(chǎng)推動(dòng)相結(jié)合，標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)制與技術(shù)創(chuàng)新相結(jié)合，過(guò)程監(jiān)管與目標(biāo)考核相結(jié)合，推進(jìn)零能耗建筑的快速發(fā)展。

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（責(zé)任編輯：鄧光輝）

Prospects of the Current Research on Building Technologies with Zero Energy Consumption

WANG Zhiyong，WANG Jun，LIU Changrong
（School of Civil Engineering，Hunan University of Technology，Zhuzhou Hunan 412007，China）

Based on an analysis of the connotation of zero energy buildings, a whole review has been made of its historical development, followed by an introduction and investigation of the policies and development planning of zero energy buildings in foreign countries. An overall account has been given of the current research situation at home and abroad of zero energy buildings concerning the theoretical research, building energy strategy and optimization, its feasibility analysis, as well as its economic evaluation. What’s more, a prospect of the research has been made on building technologies with zero energy consumption in China from aspects of its target planning, policy guidance, standard speci fi cation, technical system, industrial support, and monitoring and evaluation systems.

zero energy building；nearly zero energy building；building energy conservation；renewable energy

TU201.5

A

1673-9833(2017)02-0008-07

10.3969/j.issn.1673-9833.2017.02.002

2017-01-21

湖南省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（2017JJ4030）

王志勇（1978-），男，山東濟(jì)寧人，湖南工業(yè)大學(xué)教授，碩士生導(dǎo)師，主要從事綠色建筑理論與技術(shù)，建筑節(jié)能技術(shù)等方面的研究，E-mail：zywang668@126.com