2015被动式房屋技术发展现状和未来趋势

2015被动式房屋技术发展现状和未来趋势

1　被动式房屋技术概述

1.1被动式房屋技术发展现状

被动式房屋的概念最早由德国达姆施塔特被动房研究所（Passive House Institute，PHI）提出。

1991年，世界上第一座被动式房屋在德国达姆施塔特市（Darmstadt）建成。在当时，几乎没有人相信，在中欧的冬季气候条件下，有一种建筑能够不依赖主动供暖而保持室内舒适的温度和湿度。时至今日，被动式房屋标准早已被公认为是世界上最高等级的建筑节能标准。在应用范围上，即使在某些冬冷夏热的气候带，被动式房屋除了满足冬季供暖，还极大地改善了夏季因空调制冷而耗费高额电能的局面。

随着这项建筑节能标准和相应的工程技术在国际间的应用传播，被动式房屋技术在未来即将进入到另一个技术升级阶段，即Plusenergiehaus（非直译：能源补充型房屋）。相应的，2015年德国被动式研究中心对被动式房屋认证等级进一步细分为“经典标准（Classic）”、“升级标准（Plus）”和“高级标准（Premium）”，认证等级旨在评估达到被动式节能标准（15kWh/m2）的同时，提高可再生能源在房屋总能耗中的比例。

“开源节流”一词非常贴切地概括了被动式房屋的节能技术原理，以及未来的发展理念。被动式房屋技术，是以最大程度降低建筑自身能耗需求为基础原理，从而成为实现“近零能耗建筑”的基础技术框架。根据《2010欧盟建筑法规》规定：自2019年，欧盟范围对所有公共类新建建筑；自2021年，欧盟范围对所有新建建筑将强制执行“近零能耗建筑”节能标准。同时，通过结合利用可再生能源和能源存储技术，推动实现能源补充型房屋（非直译Plusenergiehaus）。在这项技术演进过程中，原有的被动式房屋标准始终作为基础标准来执行，达到“能源需求的最低化”，即能耗“节流”；与此同时房屋自身能够生产能源，形成一套自给自足的能源循环系统，即产能“开源”。这两种技术理念最终目的是：“最大限度地提高能源获取量的同时，最大限度地降低能源消耗量”。

被动式房屋技术以最大程度降低建筑自身能耗需求为基础原理，从而成为实现“近零能耗建筑”的基础技术框架，通过结合利用可再生能源和能源存储技术，可以推动能源补充型房屋的实现。

可以预见，欧洲未来的建筑节能标准，将以被动式房屋标准作为基础执行标准，通过制定相应的建筑节能法规，形成一套在技术上行之有效，同时兼具经济性的新型建筑能源利用模式，逐渐转换为“近零能耗建筑”节能标准。

被动式房屋不仅非常节能，而且可提供非常高的居住舒适度，逐渐受到越来越多的房地产企业和建筑开发商的关注，同样也吸引了来自政府的目光。此外，它为一个亟待解决的现实难题带来实质性贡献：有效减少对地球大气层的CO2排放量，从而在改善城市气候、环境保护领域起到了积极的作用，这恰恰是目前中国城镇化发展中面临的一个熟悉而又严峻的课题。

1.2新能源背景下的应用前景

在未来，新的建筑能源利用模式将改变传统的能源生产和供给方式，以电能为主的能源将通过社区智能配电网络，以分散式供电站的形式覆盖城市用电网络，单栋建筑产生的盈余能源可通过以社区为单位的供能网络就近传输给其他有能源需求的建筑。另外，还能为新能源交通工具（例如电能汽车）移动式充电站的全面覆盖提供广泛的技术支持。

图1　新型可再生能源（来源：https://pixabay.com）

正如仅仅考虑节约资源和能源并非未来的最佳解决方案一样，单一寻找替代性能源，甚至进一步扩大煤炭开采或者发展核能发电技术，并不能真正解决全球能源危机和气候恶化（图1）。世界上有许多国家和地区，虽然仍处在工业发展初期，但当地居民有权利进一步发展经济和改善生活条件。

气候和环境保护是长久以来备受关注的全球性课题，是各个国家无法逃避和忽视的责任。目前全球大部分的温室气体排放来自工业国家，工业国家应为此负主要责任，并应承担相应的限制和“减排”义务。因而，部分工业国家签署了一系列具有广泛共识的国际性协议，以制约其不断攀升的能耗需求：《京都议定书》使温室气体减排成为工业国家的法律义务；《蒙特利尔协定书》旨在采取控制消耗臭氧层物质全球排放总量的预防措施，以保护臭氧层不被破坏。

在德国，建龄在1982年之前的房屋数量占目前总建筑存量的85%，这类建筑的建筑能耗占德国总能源消耗的92%左右，因此，在欧洲，旧建筑改造拥有非常巨大的潜在市场。考虑到建筑业对环境产生的巨大影响，欧盟各成员国对建筑能效准则做出决议：将提高建筑物20%的能源使用效率；减少20%的温室气体排放；可再生能源的使用量平均提高20%；由建筑活动产生的温室气体排放量，承诺至2050年减少约90%（相对于1990年）。为促使各协约国在气候保护和能源节约领域的共识得到真正落实，欧盟各成员国制定了“建筑能效指令”（Energy Performance of Building Directive，EPBD），规定在设定节能要求时，对不同建筑类型进行区分，尤其是新建建筑，并提出对综合能效评估的国际计算准则。作为最低能效标准，该准则依照被动式房屋标准对建筑物制定执行规范，包括外围护结构保温性能、带有热回收功能的通风系统和独立采暖设施。依照建筑法规，一幢建筑要达到低能耗标准，首先体现在总能耗率，要实现“低能耗建筑”或者“零能耗建筑”，则意味着极低或者几乎等于零的能耗需求。

一种来自经济分析学界的思考方法不容忽视：C2G原则与C2C原则。所谓C2G原则（Cradle to Grave）——“从摇篮到坟墓”，是指产品在生产阶段就必须考虑到完整的物质循环周期。大部分产品在使用周期结束后，因无法分解为生物养分，最后需要通过掩埋或是焚化的方式处理，其燃烧产生的废气与废弃物成为污染源。与之相反的则是C2C原则（Cradle to Cradle）——“从摇篮到摇篮”（图2），由化学家迈克尔 · 布朗嘉特和建筑师威廉 · 麦克唐纳提出，是指产品在设计阶段就必须考虑到使用结局，如何将废弃的产品转换为下一个工业循环的开始。相较于C2G原则的单线物质循环和热能利用，C2C原则更关注材料的回收利用，目标是将工业产品的废弃物再次转换为生物养分。

完成有机材料生命循环的前提条件是：可再生能源利用、污水资源管理、企业战略中的社会责任。在德国，新建建筑物需遵守《可再生能源热能法规》（Erneuerbare-Energien-Wärmegesetz，EEWärmeG）的规定：建筑物供暖和制冷供能中，需至少15%来自太阳能，至少30%来自生物质供能，液态或固态生物质能的占用量提升至50%，例如地热能。因此，气候、环境保护理念的真正实现，需要一系列法律、法规的制定、实施与修订作为保障。

图2　C2C“从摇篮到摇篮”原则（来源：wikipedia.de）

图3　空气舒适度衡量

不容置疑的是，以目前的消耗增量，世界范围内的化石类能源将无法再长期满足供应。所谓“新兴经济体”，例如金砖五国，是目前经济发展最为迅速的主要工业国家和经济体，而不幸的是他们同时也是能源消耗量最大的国家。更为紧迫的问题在于，在这些国家巨大的建筑能耗中，相当一部分产生于过短建筑寿命带来的重复建设，以及建筑原材料在重复建造过程中的运输能耗。例如，在中国这样的新兴市场国家，经济高速发展带来巨量的能源需求，同时也将带动能源价格继续大幅上涨。因而，从能源经济角度来讲，被动式房屋这一趋势性建筑类型将带来更多优势。

1.3被动式房屋的核心技术指标

被动式房屋极大降低了由于热能传输以及无组织通风造成的热能损失。在冬季，“被动式”的能量回收主要用于满足供暖需求，也就是获得了“被动式的能源”，包括：利用建筑构件传至室内的太阳辐射能；利用办公设备、照明设备或其他家电设备运作产生的热能；利用建筑物中人体体温的热能。

基于中欧地区的气候条件，被动式房屋的核心技术指标包括：

（1）被动房的年采暖需求≤15kWh/（m2·a），或采暖负荷≤10W/m2；制冷需求≤15kWh/（m2·a），主要针对学校等教育建筑；总一次能源需求≤120kWh/（m2·a），包括所有耗能设备：供暖、制冷、饮用水供给、通风、辅助用电、照明以及其他相关配套电子设备（办公类设备、电梯等）。

（2）建筑围护结构采用低U值，对热能进行低损耗传输：建筑外层构件（底层楼板、外墙、屋顶）U值≤0.15W/（m²·K）；透光建筑构件（外窗）U值≤0.85W/（m²·K）；无热桥施工，热桥界定值UWB≤0.01W/（m²·K）。

（3）被动房可通过以下技术手段实现极低的通风热损耗：提高建筑维护结构的高密封性能，气密性要求为n50≤0.6/h；新风设备热回收率≥75%；通风设备耗电量≤0.45kWh/m3。

对自然能源（例如太阳能）的优化利用是最为古老而原始的建筑设计原则，针对不同地区的太阳高度角和地理环境合理安排朝向和布局，正如“靠近阳光”以利于取暖，“远离阳光”以利于遮荫。一座合格的被动式房屋并非追求达到“高科技建筑”，相反是“低科技建筑”。常规建筑标准评判设计的优劣往往过于看重设备投入，与之相反，被动式房屋的优势在于更低的设备附加支出。在设计和建造过程中，越是始终保持谨慎和简洁的态度，最终建筑实现的质量也就越高。

欧洲长期的被动房实践证明：在施工过程中，与常规建筑相比，被动式建筑发生的施工事故和工程质量问题更少，基本不需要通过重新翻修来弥补初期建造时遗留的隐患。这也是越来越多的中国委托方和客户对被动式建筑感兴趣的原因。

2　被动式房屋的优点

2.1提供舒适的空气

室外空气经过花粉、粉尘过滤设备后进入热交换器完成空气预热，之后持续输入室内，持续换风使得室内CO2浓度非常低（图3）。

通过控制通风系统，以及保温材料的作用，室内空气温差可实现恒定或均匀地减小，并且根据设定调节换风湿度，可实现室内常年保持舒适的温度与湿度。过去由室内采暖（制冷）设备造成的局部较大温差，借助“热空气上升，冷空气下沉”原理实现温控的模式将成为历史。

2.2节约经济成本

被动式房屋的能耗成本、维护和运营成本都极低。另外，造价成本比普通建筑稍微高一点（至少在德国如此），而这部分投资差额很快就可以在节省的能耗开支中收回。

2.3发展潜力巨大

如前文所述，被动式房屋仍然有继续发展的潜力，未来将转变为“Plusenergiehaus”（能源补充型房屋）。通过进一步升级使用可再生能源，并结合存储技术来创建一个高度自给自足和可持续的系统，从而最大程度地生产能源来抵消自身的能源消耗。

被动式建筑技术已经累积超过20年的住宅类建筑项目经验，在各类学校、幼儿园、行政中心、体育场馆、游泳池、博物馆等非住宅建筑方面也拥有大量工程实践。同时，实现“低能耗建筑”或“近零能耗建筑”的项目案例也非常多。我们相信，通过欧盟制定的建筑法令，若干年之后，欧盟范围内将完全按照这样的建筑规范水平来执行建筑的节能控制。

2.4技术与设计互补

不可否认，在过去，一些建筑设计师只是将被动式房屋作为一个技术来源，这导致了建筑文化的流失，因为他们只专注于设计的技术可实施性，而不考虑如何保留原有的建筑文化。而一些拥护者又对被动式技术进行了善意而偏激的解读：“正是因为被动式建筑坚持了高设计标准，所以提高了造价”。这样的观点反而加深了潜在的误解：执行高质量标准的设计原则反而成为一幢建筑丧失原有建筑文化的元凶。

其实被动式技术和设计两者之间并不矛盾，寻找造价成本与设计语言的平衡是建筑行业的本质任务，无数的工程案例证明，造价经济、满足节能要求且达到优质审美品质的解决方案是存在的。

对技术元素的组合、应用无疑是极具创造性的工作，尽管增加保温材料会增加墙体厚度，但并不影响设计出良好的建筑结构和造型；其他被动式房屋构件同样如此，包括太阳能集电器、电路模块及各类通风设备等。这些是进入工业时代以来，身为建筑师必须应对的技术信息和智力挑战。在追求技术的同时，绝不能以牺牲设计为代价，对这两者的掌控也是对所谓“成功建筑师”的衡量标尺。

3　被动式房屋的设计原则、能耗评估和前期数据采集

被动式建筑的高投资成本与能耗设计原则有关，对于造价的控制，很大程度上取决于被动式建筑师介入设计过程的时间点。在中国经常会遇到这样的情况：甲方希望建筑师对一个已完成的施工图方案进行被动式修改，以期使原有的建筑方案达到被动式标准。在这种情况下，很大一部分支出耗费于对原有方案中“错误”的修正，甚至需要推翻原有设计。因此，业主应在项目委托之初就做出是否采用被动式标准的决定。被动式建筑师只有在早期介入方案初始设计，才能避免一些不必要的成本投入。

建筑师在进行建筑能耗计算之前，首先要收集、测量项目所在地区的气象数据；其次，建筑所处环境的差异化需要建筑师尽早构思解决方案，例如何种可再生能源在当地的可实施性，采用分散供暖还是集中供暖；第三，在前期需确定建筑物的功能分区以及每一分区内的实际使用人数，用以计算实际所需能耗与当地气象条件的平衡点，如冬季最佳供暖需求或夏季实际制冷需求，例如在实际供暖量的测算方面，运动场馆类的建筑与幼儿园或老年护理院类的建筑就有很大差异，而办公类建筑的大量室内照明与设备运作已产生大量热能。

考虑到建筑整体的能耗平衡，采光照明能耗不容忽视。特别是针对电能的消耗，问题的关键在于对“照明”还是“采光”的取舍。虽然LED技术是一种非常优良的照明技术，带有电子镇流器的荧光灯管比传统的照明方式能节省更多的电能，但是自然采光仍是最节能的采光方式。最为理想的利用建筑门窗采光的模式是玻璃配比同时具备高g值（透光率）和低Ug值（玻璃保温系数），这种情况可达到最佳的能量平衡。

在人流密集和人群聚集区域，自然采光始终优先于人工照明；而在低人流密集度区域，较为合理的方式是采用感应光源和延时照明技术，因为根据计算，在这样的区域采用自然采光并不是最经济的方法。

不同情况下，透过窗户获取的热量多少及时间点不尽相同，因而采光上出现的“过量”问题同时也会出现在热量需求上。解决方式很简单，可以选择合适的玻璃类型，或者安装可自由调节或智能控制的遮阳装置，通过这些主动的物理手段就完全能够以非常经济的方法实现建筑制冷。

4　诺伊韦克-明爱之家（Caritas-Haus Neuwerk）

4.1欧洲首座被动式老年护理中心

自2003年7月27日以来，德国诺伊韦克明爱之家建成并投入使用已超过12年。这是欧洲第一座以被动式节能建筑标准建造的老年护理中心（图4）。

受业主门兴格拉德巴赫市明爱医疗协会的委托，我们需帮助业主寻觅一块新的建设用地。最终确定的选址位于门兴格拉德巴赫市德诺伊韦克区：新明爱之家临近当地教堂、社区教会图书馆和修道院，建筑几乎隐匿在古树参天的公园环境内（图5）。

建筑外立面的材质，采用红色饰面砖、防腐木条、彩色窗框，搭配遮阳构件，以期达到较为素净的整体风格（图6～8）。

我们希望这个项目成为具有前瞻性的一个“家”，而非人们传统认为的“养老院”。相较于传统的老年护理中心，业主对该项目的品质和定位有更明确的期待。在这种情况下，建筑设计与业主需求的结合更多是一种护理概念的创新尝试，而不是关注于某项特别的工程技术或建筑理念。新护理中心要根据居住者的病情选择合适的住房区域，尤其是“老年失智症”患者（例如阿尔兹海默症），需要在居住群的区分上投入更多的关注。同时新护理中心应该为住户提供一个“新家”的概念，而这一概念的实现，需要满足一些关键词，如温暖、安全、自尊、自主、自由、亲近、家庭氛围等。为此我们在设计初期就对各地的老年护理中心、康复中心做了大量的参观和实地调研，除了收集所有积极正面的经验外，更为重要的是向一切现存的“错误”学习。

图4　区域总平面（来源：RoA GmbH）

新护理中心采用现代化理念的居住群设计方案，同时融合先进的环保技术。新护理中心由8组居住群组成，每组10个床位，总计80个床位。每个居住组中的10名住户组成相对稳定的社交群体，在这样一个接近于传统家庭人数的居住环境中生活（图9）。根据不同群组的活动积极性、医疗护理习惯来制定每个居住组的日常起居计划。

每2～3个居住群体共用一个护理区域，例如医疗室、康复室、护理浴室等护理配套设施。由于需要达到高标准的卫生条件，因而在每个套间中需单独配备老年洁具系统，如带扶手的浴缸、带助力器的坐便器。值得一提的是，随着老年医学和精神类学科的发展，老年卫生护理设施的改进将为提高人类生活质量带来不可估量的贡献。

图5　诺伊韦克明爱之家的入口门厅（来源：RoA GmbH）

护理中心一层规划有办公管理区域、祷告室、沉思室，为住户提供集体祷告和互相交流的空间；老年娱乐室设置在入口附近，祷告室、沉思室安排在建筑过道附近（图10、11）。

图6　建筑立面材质（来源：RoA GmbH）

图7　材质对比

图8　餐厅室外遮阳构件

单元住房的设计方面，每两个单人间可整合为一个较大的双人间，以满足老年夫妇的使用，当然，双人间在某些情况下可以还原为两个独立的单人间（图12）。一旦夫妻当中一方逝世，伴侣可以保留一半居住空间，而不必搬离原先熟悉的居住房间，调换到另一个陌生的居住群。

4.2高品质的居住质量

房屋的运营成本是业主非常在意的，虽然被动式房屋产生的暖气费用极低，但是单凭这一点并不足以成为他们选择被动式房屋标准的最终理由。

图9　10名住户组成的居住组平面（来源：RoA GmbH）

图10　护理中心一层平面（来源：RoA GmbH）

与其说是业主从节能角度做出的选择，不如说他们是因为选择高品质的居住质量而做出的最终决定。老年人使用的居住空间有其特殊需求，一方面老年人由于健康原因无法过多自由地在户外停留；另一方面，老年人从心理上更渴望参与外界互动。观察发现，老年人总是更愿意长时间在窗户附近停留并向外眺望，在这一方面，被动式房屋就赢得了巨大优势：窗户附近不会再有碍事的暖气片和来自暖气热流的“炙烤感”；持续的新鲜空气循环、极低的CO2浓度对于老年人健康的益处更是毋庸置疑的。另外，一个长久以来在医疗、养老类建筑中普遍存在的，至今仍然困扰着人们的一个问题——尿骚味，在被动式房屋中彻底得到解决。

图11　一层门厅

4.3建筑使用经验

4.3.1开窗通风——理论与实际

新老年护理中心投入使用的第一周，虽然护理人员不断地提醒住户“被动式房屋能够不间断地循环新鲜空气，因此不需要开启窗户，频繁的开窗只会增加暖气不必要的浪费”，但绝大多数住户仍然会在房间内打开窗户通风。人们在走廊中交谈时，也习惯性地打开附近的窗户。

3个月后，这样的现象逐渐减少，新的住户们已逐渐适应了新环境，同时也学会操作新风设备。住户很快就能在各自的房间内按照个人舒适度调节通风。只有一个区域除外，即“老年失智症”患者的居住区，住户往往忘记使用通风设备而经常打开窗户。

最终，新建筑的能耗标识达到“极低建筑能耗”，也就是达到了设计时计算系数为5.1kWh/（m²·a）的供暖需求。后期采集的房屋能耗的跟踪数据显示，实际供暖周期中能耗仅超出预期值的15.2%，而这部分热损耗值，与特定居住组频繁开窗现象所造成的热能损失值吻合。在能耗设计模型中对建筑能耗折算预估为0.51L燃油，而实际测量为0.59L燃油损耗。

4.3.2住户体验和个人感受

每当建筑进入“供暖周期”（按通风设备设置为“冬季运行模式”为准），住户经常会抱怨空气过于干燥，这是使用暖气设备的房屋普遍存在的问题。因为无论是在个人居住空间还是公共区域，室内几乎没有放置任何植物。在我们的建议下，运营商及时弥补了这个疏忽，并且适当地降低了室内送风、回风量。这一措施起到立竿见影的效果，冬季空气干燥的问题得到了解决。

4.3.3备受好评的空气质量

建筑物室内空气质量受到住户和护理人员的一致好评。从居住者的直观感受发现：日常起居中，从炊事准备，到食物烹调，直至用餐结束，厨房烹饪和食物气味消散的速度让他们惊讶。而养老院典型的尿味，直至12年后的今天再也没有出现。

而对于护理工作人员，空气质量明显体现在对建筑内部设施的日常维护工作中，例如内墙面的彩色粉刷、厨房橱柜表面的油渍、彩色墙绘的颜料附着，在经历8年使用后几乎没有任何老化现象。

4.3.4适宜的室内温度

一开始，偶尔会有住户抱怨室内温度过高。之后，随着住户逐渐适应新居住环境，并与之建立信任，他们不仅感受到优异的空气质量，同时也认为室内温度非常舒适。

当然，对于温度舒适性的感知具有个体差异性。有一位住户，在居住期间曾搬到另一处老年护理中心，对被动式新家的怀念最终使他搬了回来。甚至一名护理员也表示“希望将来能在这里度过最后的老年时光”。

图12　单人间标准平面（上）与可分隔式双人间平面（下）（来源：RoA GmbH）

4.3.5经济性

2001年11月，我们在设计阶段进行过一次计算，按照当时的建筑法定标准，附加上额外的造价成本，采用被动式房屋标准每年将节省11 000欧元。

经过第一个供暖周期之后的核算，实际节省金额约为12 500欧元/年。这期间能源价格的提高是造成实际核算与设计值之间存在差异的主要原因。

由于诺伊韦克-明爱之家成功的设计成果，最终使这座建筑认证成为世界上第一座“被动屋老人护理中心”，同时为我们接下来另一座采用预制模块式施工的护理类建筑累积了宝贵的经验。

5　圣约瑟夫-明爱之家（Caritas-Haus St. Josef）

5.1旧建筑的改扩建

一座护理类建筑，无论是新建、改建、扩建，除了始终遵守现有的建筑法律规定外，还需要满足一定的额外设计要求，例如圣约瑟夫被动式老年护理中心项目，除了需要按照被动式标准进行翻新、扩建，更是首次采用了预制模块化施工技术（图13）。

圣约瑟夫-明爱之家老年中心项目位于门兴格拉德巴赫市吉森基兴区（Giesenkirchen），共计84个护理床位。

项目设计时，我们决定在走廊和楼梯间区域尽可能不采用昂贵的被动式三层真空玻璃窗户，甚至在某些结构部分刻意降低了保温标准。之前诺伊韦克-明爱之家的成功经验使我们意识到，即使在频繁开窗的情况下，供暖需求仅为5.9kWh/m2，相比被动式节能标准界定值15kWh/m2还有非常大的盈余空间。因此我们有信心，即使在降低一定保温标准、节省部分造价的情况下，建筑也完全能达到被动式标准。

我们的首要任务是对旧建筑进行扩建。原有建筑是一幢可容纳74个床位的旧式养老院，业主和运营承包商同样是门兴格拉德巴赫市明爱医疗协会（图14）。

旧的建筑已经不能满足现代化老年公寓的要求，这既因为护理设施过于陈旧（室内布局、卫浴设备），也基于运营收费方面的考虑（住户人均缴纳的租金已高于平均水平）。业主原本打算对旧建筑进行彻底翻新，但是经过调查和征求住户意见之后，业主的计划遭到了反对，其中核心矛盾是施工期间该如何安置现有住户。最终，相较于临时寻找一处安置房，业主决定新建一栋副楼解决住户置换问题，并在旧建筑中局部拆除1960年代建造的部分（图15）。旧建筑的剩余部分和新建筑共同组成了新的明爱之家。

按照规划，旧主楼的住户将全部搬入新扩建的副楼。之后，旧主楼的部分建筑体拆除至一层，并在相应位置加建二层作为新的礼拜堂。主楼剩余部分完全进行翻新，并通过连廊连接新副楼。当然，厨房、餐厅、入口门厅等公共区域也进行整修和现代化改造（图16、17）。在厨房和餐厅改造期间，由外包餐饮企业提供短期的餐饮供应，新副楼中的大型休息室被作为临时餐厅使用。

在新建的3层副楼公寓中，每层以廊道划分两侧的公寓，每侧的14个套间和1个公共休息室形成居住组团，单个居住组团的住户形成相对固定的社交群，由此建立“新家庭”环境。组成家庭氛围的关键词——安全感、稳定感、自主感，是设计和实施的目标，要让居住者在这里找到归属感，而不是让他们感觉是在一个无名的“老年福利院”度过余生。每个居住组团共同使用厨房和餐厅，以增进相互的亲密感。公寓单间的设计同样预留了空间可变性，每两个独立单间随时可以合并为一个双房套间。

根据业主的要求，所有新建部分与改造部分建筑均需满足无障碍设计。因此模块化施工将面临一个挑战：新建副楼由于采用标准化的模块组件，楼层层高为3.2m；原有旧建筑2层层高只有2.7m，因此需要在楼梯间部分相应增加楼梯踏步来消除高差。

图13　圣约瑟夫-明爱之家竣工实景（来源：RoA GmbH/Kleusberg）

原有的入口门厅与室外地面有1.2m的高差，只能通过入口踏步或者较陡的坡道进入建筑。在新副楼的施工过程中，对场地周边的室外高度进行重新填土调整，使新旧两栋建筑高差一致，同时改善了门厅出入户时的无障碍通行。

图14　圣约瑟夫-明爱之家改造前原貌（来源：RoA GmbH）

图15　圣约瑟夫-明爱之家项目改造阶段示意（来源：RoA GmbH）

图16　现代化的室内

由于扩建和调整室外高度等施工活动必然会牺牲一部分原住户经营已久的心爱的花园。作为补偿，景观规划完成后的公共绿地将划区块归还给相应住户（图18）。特别针对患有“老年失智症”的老人，可优先决定自己中意的花园选址。

图17　餐厅

该项目对施工质量的基本要求与诺伊韦克-明爱之家一致。而在常规老年护理类建筑内的“尿味”同样在圣约瑟夫护理院内没有再出现。

图18　圣约瑟夫-明爱之家景观规划（来源：RoA GmbH）

图19　模块吊装施工（来源：RoA GmbH）

“老年失智症”患者在供暖季可以自由开窗，这虽然会增加不必要的暖气费用，但是仍然应该尊重他们的意愿。在这里居住的老年人完全可以自主决定窗户的“使用权”，因为运营商清楚，开窗浪费的能耗与被动式低供暖需求值相比，完全是微不足道的。

5.2模块化施工

在副楼的新建过程中，相邻的旧楼中仍然有老人居住，因此需要压缩工期，最大程度减小对老人们的影响。考虑到常规建筑施工现场带来的噪音、粉尘、建筑垃圾等一系列因素，我们决定采用钢制模块化施工技术，将原计划20个月的施工时间减少至5个月。

直至今日，采用模块化施工的被动式房屋仍然是屈指可数的。而在2009年做出这样的决定，无论对于业主或是建筑师来说，都需要非常大的勇气与魄力。

单个预制模块长宽尺寸为3.89m×15.25m，高度为3.20m。一个普通模块包含两个带浴室的单人间与部分过道，分段式完成组装施工。所有房间的门、窗、暖气设备、集成式卫浴设备、饰面瓷砖等都是整体预制完成。现场吊装施工时只需对电、暖、水部分完成管网连接即可（图19）。

每个居住模块在工厂完成内墙施工，并且完整地进行密封处理。模块连接处预留了密封接口，安装时只需将相邻单元预留的密封膜叠压粘贴，大大降低了现场组装时的施工难度。

考虑到钢结构的低绝热性能（存在热桥风险）将导致外墙增加保温层厚度，因此当时设计的外墙保温厚度为20cm（10cm岩棉+10cm EPS保温板，λ=0.04W/（m2·K））；外墙U值为0.186W/（m2·K），然而这样的配置未完全达到被动式标准要求。

为了使圣约瑟夫-明爱之家能够毫无风险地达到被动式认证，我们对外墙保温进行了反复计算并提升至22cm，使外墙U值达到0.171W/（m2·K）；采暖需求QH值降低至14.4kWh/（m2·a）。最终由于结构的需要，施工时执行的保温厚度为24cm（10cm岩棉+14cmEPS保温板，λ=0.04W/（m2·K））。这样的配置使外墙U值达到0.159W/（m2·K）；采暖需求QH值为13.9kWh/（m2·a）。

另一个重要的施工环节是，在钢结构模块的焊接过程中，焊接点周围的密封膜极易熔化，因此需要在焊接完成后，用密封膜在这些薄弱环节逐一补充覆盖，保证整体的密封性。

老年理疗类建筑由于其功能的紧凑性和高居住密度特别适合采用被动式建筑。不仅造价经济，而且具有非常高的居住舒适性，在养老院类和医疗护理类建筑中值得推广应用。

Ludwig Rongen，教授，联邦德国注册建筑师&城市规划师，注册被动式建筑设计师，被动式建筑认证师

Sibylle Roßmann，建筑学硕士，工程师

厉峻超，建筑学硕士，工程师

2015-05-13

THE PASSIVE HOUSE TODAY AND BEYOND 2015: DEVELOPMENTS AND TRENDS

路德维希 · 隆恩 茜比勒 · 罗斯曼 厉峻超 / Ludwig Rongen， Sibylle Roßmann， LI Junchao

自首座被动式建筑问世以来，经历24年的发展，被动式建筑标准成为世界范围公认的最高等级建筑节能标准。被动式房屋能够改善城市环境，而这也是目前中国城市面临的重要课题。被动式建筑标准是构成“近零能耗建筑”的基础。依照《2010欧盟建筑法规》规定：自2019年，欧盟范围对所有公共类新建建筑；自2021年，欧盟范围对所有新建建筑将强制执行“近零能耗建筑”节能标准。然而，未来的被动式房屋应该利用自身产生的能源，形成一套自给自足的能源循环系统，最大限度地提高能源获取量的同时，最大限度地降低能源消耗量。此外，被动式房屋未来将为能源需求提供新的能源供应。建筑师群体的任务是实现建筑成本效益和节能指标的同时，追求高质量的建筑美学。为配合实现这一目标，业主需要在项目委托之初就做出是否采用被动式标准的决定。只有在项目初步设计之初即由富有经验的被动式房屋设计师介入，才能对被动式房屋进行成本优化，同时保证高品质的美学标准才成为可能。唯有建立这样的意识，被动式建筑才能在中国社会得到广泛认可。

24 years after realizing the first Passive House， that building standard is the worldwide-acknowledged highest standard in the energysaving building. The Passive contributes to improve the urban climate， which is a very important issue for numerous of Chinese cities currently. The Passive House standard is the base for "Nearly Zero Energy Buildings"， which will become compulsory in Europe concerning the EU Building Directive 2010 from 2019 for all public buildings and from 2021 for all types of buildings. However， in the future， Passive Houses should be used to produce energy itself， to achieve an energy-self-sufficient and a real sustainable system "Maximum energy surplus with low self-consumption of energy of the house" with reasonable cost. In addition， the Passive Houses will become energy producers in order to supply the energy needs in the future. An obvious task of the architectural profession is to implement cost-effective and energy-saving buildings in a high quality as well as in aesthetics. To achieve that goal the client should decide about "Passive House YES or NO" before the preliminary design. Only if an experienced Passive House Designer is involved from the beginning of the preliminary design already， a cost-optimized Passive House， which is also feasible in the high quality standard of aesthetics， would be possible. The final step to a Passive House acceptance in general will not happen in China too before establishing that awareness also among China's society.

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