欧洲超低能耗建筑和绿色建筑发展趋势及对我国的启示

宫玮 彭梦月 /GONG Wei，PENG Mengyue

1 前言

欧洲国家为应对气候变化、实现可持续发展战略，都在不断提高建筑能效和绿色水平，德国和比利时是欧洲在上述方面走在前列的典型国家。其中，德国为欧洲超低能耗绿色建筑发展的策源地，其技术水平、工程数量和产业规模居欧盟之首。德国政府正在《2020年气候保护行动计划》（Climate Action Plan 2050）基础上制定2050年气候保护框架，预计到2050年所有建筑实现近零排放，届时建筑领域一次能源需求与2008年相比可减少约80%。同时，德国在上述框架下制定的《建筑能效战略》（Energieeffizienzstrategie Gebäude，ESG）将通过政策、技术和市场等多因素的协调整

合，实现建筑领域能源转型的战略目标。比利时也是欧盟超低建筑发展迅速的国家之一，该国已将被动式超低能耗建筑要求纳入到建筑节能法规中大力推广，且成效显著。在对德国弗莱堡丽瑟菲尔德（Rieselfeld）生态城区、海德堡列车新城（Bahnstadt Heidelberg）、比利时布鲁塞尔（Brussels）等地区的典型超低能耗建筑和绿色建筑项目进行实地考察（图1），并与相关单位进行座谈的基础上，本文对欧洲超低能耗绿色建筑发展现状与趋势进行了总结，并对我国相关工作推动提出了具体建议。

2 欧洲超低能耗建筑和绿色建筑发展现状与趋势

2.1 发展超低能耗建筑已成普遍趋势

在欧洲，以“被动房”为代表的超低能耗建筑、近零能耗建筑发展已是一种普遍趋势。一方面，随着超低能耗建筑技术发展和成熟应用，单体建筑规模逐步扩大，起步时以中低层小型项目为主，发展至今已有很多大型公共建筑案例（图1）。另一方面，逐步实现了由单体建筑的试点示范向区域规模化推动的过渡。例如，比利时从2006年开始推动被动房项目建设，2011年起出台了引导政策，对被动房项目示范项目给予100欧元/m2的补贴，数量和面积逐年迅速增加，并于2015年起强制要求新建建筑全面执行“被动房”标准，实现了规模化推广（图2）。截至2018年底，首都布鲁塞尔已有约139万m2的被动房。德国海德堡列车新城等新建城区的新建建筑项目也全部按照超低能耗建筑标准进行建设。

2.2 建筑能效水平不断提升

在推广以“被动房”为代表的超低能耗建筑的基础上，欧洲新建建筑能效水平还在不断提高，逐步开展了 “零能耗建筑”、“产能建筑”等技术体系的示范应用。同时，越来越多的既有建筑改造为低能耗或超低能耗建筑，并已成为城市传统工业区或低收入家庭聚集区更新建设的亮点，为老旧城区发展提供了新的契机，显著改善了低收入家庭居住环境，吸引了优秀企业、人才的入驻。例如，布鲁塞尔Linné-Plantes项目通过一体化设计方法，将两栋老旧建筑改造成为满足被动房标准要求的经济适用房公寓和幼儿园（图3），使空间规划、采光、通透性融合在一起，重新赋予了建筑与环境新的联系，被称为布鲁塞尔“可持续建筑建造和可持续性既有建筑改造最佳案例”。在超低能耗建筑技术应用方面，该项目从围护结构入手，将外立面除结构以外全部拆除，重新安装了木结构的夹心保温装饰盒（图4～6），填充了300mm的纤维素棉。同时，项目加大了可再生能源的利用比例，公寓南向立面安装了太阳能光伏板，屋面安装了太阳能集热板，并设置了热回收效率为90%的新风系统。此外，项目在地下室和上部主体还采取了热桥隔断的措施（图7）。通过综合采用上述技术措施，改造后的公寓楼采暖需求由原来的160kWh/mä·a下降到了13kWh/mä·a（被动房规划设计软件包PHPP计算），幼儿园的年热能需求由50 000kWh下降到5900kWh。

图1 比利时被动房项目单体规模逐步增加

图2 比利时被动房项目逐年迅速增长情况

图3 项目改造前后对比

图4 窗户与木质夹心保温结构一体化装饰板的节点

图5 木质夹心保温结构一体化装饰板

图6 外窗安装

图7 地下室顶板及延伸保温

图8 内部安装防水隔气膜

图9 形式多样的外遮阳

图10 独立承重的断热桥钢结构阳台

2.3 理论和技术应用不断成熟

欧洲超低能耗建筑和绿色建筑领域已形成比较成熟的理论和技术体系，包括有较完善的产业支撑、高性能材料、绿色高效的施工工艺等。相关技术应用强调以结果为导向，并非简单的技术堆砌，而是讲求因地制宜和精细化设计，实现途径和技术体系灵活多样，产品和工艺选择也不唯一。以外窗防水和气密膜安装工艺为例，项目会根据窗户的安装位置、所在地区的气候条件选择合适的防水膜和气密膜的安装方式（图8）。同时，欧洲超低能耗建筑普遍采用外遮阳，具体形式多样，充分考虑了建筑特征和周边地域环境（图9）。由于德国、比利时的抗震设防要求与我国不同，且大多数住宅为中低层建筑，因此独立承重的断热桥钢结构阳台构件也被广泛应用（图10）。

2.4 相关技术统筹应用

首先，在单体建筑技术应用方面，欧洲推动超低能耗建筑发展的同时，绿色建筑技术、装配式技术、绿色建材等相关理念和技术也同时贯穿于设计和建设的各个环节，实现了协同应用。因此，很多超低能耗建筑可以同时满足DGNB（Deutsche Gesellschaft für Nachhaltiges Bauen，德国可持续建筑评估体系）、BREEAM（Building Research Establishment Environmental Assessment Method，英国建筑研究院环境评估方法）等绿色建筑标准要求。布鲁塞尔环境署大楼就是各类绿色技术统筹应用的典型代表，其建筑面积16750m2，是欧洲最大的被动房项目之一，同时也获得了英国绿色建筑BREEM“杰出”等级认证（BREEAM-Excellent certified）。为满足被动房要求，该项目体型紧凑，外墙采用三明治夹心保温板保温体系，保温材料为20cm的岩棉，中庭玻璃幕墙采用双层玻璃，其他垂直部位的玻璃幕墙为三层玻璃。大楼设有内外活动遮阳，外遮阳可以根据风、光、雨的环境变化自动开启或关闭，当室内温度超过26℃时，外遮阳会自动降下（图11）。同时，大楼采暖制冷采用地源热泵系统，屋面有366块太阳能光伏板（图12），总面积为660m2，年产能量为88 000kWh，占建筑总用电量的18.5%，相当于建筑内所有计算机用电量之和。该项目除致力于提升建筑能效水平外，还采用了中庭采光、雨水收集、节水器具、可再循环利用材料、无障碍设施、智能监控等绿色技术，确保了建筑整体的绿色水平。

在区域建设方面，欧洲十分注重区域设施设备建设与单体建筑技术应用的统筹衔接。例如，德国丽瑟菲尔德生态城区和海德堡列车新城在规划建设过程中，既注重区域绿色生态技术的应用，也十分关注为建筑的绿色化提供基础与条件。丽瑟菲尔德生态城区在整个区域都建立了完善的雨水收集设施（图13），为单体建筑雨水收集利用创造了条件。此外，两个生态城区均在综合考虑区域建筑规模和用能需求的基础上，建立了与单体建筑项目供热需求相匹配并可直接应用的集中供热设施，从而提升了能源利用效率。

图11 自动外遮阳

图12 屋面光伏板

图13 丽瑟菲尔德生态城区绿色雨水设施

2.4 注重以人为本

建筑是人类生活和工作的主要空间。欧洲的超低能耗建筑、绿色建筑在提升建筑自身绿色水平的同时，还将以人为本作为基本的设计理念。如比利时布鲁塞尔环境署大楼首层多功能厅采用了五颜六色的座椅（图14），避免了建筑深色系内饰带来的压抑感。二层是信息中心、培训教室和咖啡餐厅，首层和二层对公众开放且易于到达（图15），不影响在3～7层工作的员工。对于盲人或有视力障碍的人士，该项目还配备了自动语音提示电梯和出口门等无障碍设施。

此外，欧洲很多项目十分注重对人绿色节能行为的引导，以此提升建筑能效水平。如布鲁塞尔贝勒维（Belle-Vue）啤酒厂超低能耗改造项目在初始投入运营时，节能效果显著，运营成本较低。但随着酒店客房入住率的攀升，运营费用增加了一倍，一方面是由于入住率增加带来了能耗的增加，另一方面是由于住客并不了解该建筑为低能耗建筑，存在随意开窗等不节能行为。因此，运营单位在酒店的客房和公共走廊都设置了标识（图16），对建筑的低能耗建筑技术和特点进行说明，以此引导住客的绿色节能行为。

图14 布鲁塞尔环境署大楼多功能厅彩色座椅

图15 布鲁塞尔环境署大楼二层公共空间

3 推动我国超低能耗建筑和绿色建筑的建议

3.1 超低能耗建筑推动建议

与国际领先水平相比，我国超低能耗建筑起步较晚，理论和标准体系初步建立，还需进一步的研究、验证和完善；设计正由规定性设计向性能化设计转变，尚有许多设计理论与方法需进一步完善；工程的实际应用效果还需进一步跟踪、监测和评估；产品体系和工艺相对单一，施工工艺和水平、产品质量性能还需进一步提升。为促进我国超低能耗建筑发展，提出以下建议。

（1）加大基础理论研究和计算工具的开发

以气候特征和自然条件为基础，超低能耗建筑通过利用自然通风、自然采光、太阳能辐射和室内得热等各种被动式技术，并与建筑围护结构高效节能技术相结合最大限度降低建筑采暖制冷需求，同时通过高效热回收新风技术、采暖制冷系统和可再生能源利用为建筑提供辅助采暖制冷。该类建筑以超低能耗满足室内环境舒适性要求，最大限度降低了对传统主动式机械采暖和制冷系统的依赖。目前，国内主要借鉴了欧洲以“被动房”为代表的超低能耗建筑理念、标准和理论，但在这方面基础理论的研究还比较薄弱，积累不足，特别是对超低能耗建筑在高气密性、超低负荷特性下，有关空间形态特征、热湿传递、热舒适性、新风及能源系统的最优运行模式等各参数间的规律和耦合关系等基础理论的研究还比较缺乏。此外，国内还比较缺乏完全能满足实际设计需求且简易准确的计算模拟软件，特别是湿热模拟分析、热桥模拟分析等精细化设计所需的软件，大部分依赖国外进口软件，因此需要这方面加大投入和研究。

（2）推动既有建筑超低能耗节能改造

我国目前超低能耗建筑还是主要聚焦于新建建筑，对于量大面广的既有建筑，囿于成本原因鲜有涉及。欧洲正在大力推动将公共建筑改造为低能耗建筑或超低能耗建筑，此类项目将综合考虑气候条件、经济成本和实际项目的技术条件等因素，优化设计方案以达到最低能耗的目标。目前，将既有建筑改造为低能耗或超低能耗已成为许多欧洲城市传统工业区或平民聚集区进行城市更新的重要内容和亮点之一。我国目前同样也面临着城市更新、老旧小区改造等方面的挑战与任务，可以积极探索既有建筑改造成超低能耗的标准和技术路线，并推动公共建筑的率先垂范。

（3）加强超低能耗建筑产品研发、标准建设和产业的发展

超低能耗建筑技术并非高不可攀的前沿技术，而是原材料好、加工工艺水平高、耐久性好的适应性技术，这些技术在国外已是非常成熟的技术。国内经过近十年超低能耗建筑的推广，产品体系不断丰富，产业链不断完善，比如高性能外墙保温系统、低传热系数高气密性长寿命的门窗系统等，但与国际先进水平相比，我国在该领域还存在产品线单一、性能不稳定、缺乏系统性解决方案等问题。一些关键技术和产品，如降低热桥的预制构件、干挂幕墙和应用于装配式夹芯保温体系中的断热桥拉接件、转接固定件、门窗密封的纤维加强材料、防水隔汽材料、屋面防水隔汽系统、高效热回收的新风系统中热湿交换的膜材料等，还依赖于进口。因此，一方面需要进一步加强国产产品的研发，特别是标准化、工业化预制构件和配件的研发以降低建造成本，另一方面需加强对产品安装配套工艺及配套材料的研发，实现系统性的解决方案。在产品研发的基础上，还需加强标准和图集编制，指导工程应用。

（4）加强宣传和技术培训

在职业技术培训系统比较健全的欧洲国家，对超低能耗建筑的技术宣传和培训依然非常重视。比利时在2015年出台强制性建设“被动房”法规前，许多开发、设计、施工单位对被动房的技术并不了解，主要通过行业协会对人员的培训，逐步使从业人员熟悉掌握了相关技术要求和应用方式。目前，我国可娴熟掌握超低能耗建筑设计方法的设计人员还很缺乏，施工人员则大多是未受过正规职业培训的农民工。因此，需要加大宣传培训的力度，利用线上线下平台、交流会、研讨会、讲座等多种手段形式，不断提高人们对超低能耗建筑理念、技术、标准的认识，通过持之以恒、系统化的技术培训加强全产业链的人才培养和龙头企业的培育，实现建筑节能产业的升级换代。

图16 布鲁塞尔Belle-Vue 啤酒厂超低能耗改造项目低能耗建筑特点介绍标识

3.2 绿色建筑推动建议

（1）推动相关技术统筹应用，更加注重效果

与我国相似，欧洲在推动绿色建筑发展的同时，也十分注重超低能耗建筑、绿色建材和装配式建筑技术的推广应用，倡导项目根据自身情况和周边地域环境特点，通过精细化设计，遵循宜用则用，不宜用则弃的原则，以实现项目经济环境效益最大化为目标，推动不同技术的融合应用和合理衔接。目前，我国各项工作的推动还缺乏统筹，国家和很多地方都采用“一刀切”的方式，对装配式建筑、绿色建材等绿色建筑相关技术提出了应用比例要求，技术协调和衔接并不顺畅，导致很多项目都为了完成不同的目标任务，机械地堆砌各类技术，实际绿色生态效果并不明显。因此，建议我国在相关工作推动过程中还应加强统筹，明确绿色建筑、超低能耗建筑、绿色建材和装配式建筑等不同技术要求之间的衔接关系。同时，绿色建筑评价标准应以性能评价为核心，而非项目是否采用了绿色技术措施为评价依据，使项目有更多自主选择技术的空间，并倡导由建筑专业主导推动精细化设计和各类技术的统筹应用，提升项目绿色性能。

（2）更加关注经济性和获得感，推动市场需求形成

欧洲的绿色建筑不仅注重绿色生态性能的提升，也十分关注经济性和用户的实际获得感。一方面对建筑建造、运营和回收成本进行评估，指导项目有效控制建设和投资风险，通过提高可持续性获得更大经济回报，可引导项目实现绿色性能与经济成本的平衡，激发相关市场主体开展绿色建筑投资建设的积极性；另一方面，十分注重体现社会文化和功能性方面的要求，主要包括建筑舒适度、适用性和人文关怀等方面指标，有效提升了用户的实际获得感和归属感，推动绿色建筑市场需求的形成。我国绿色建筑发展可借鉴欧洲经验，在评价标准制定过程中更加注重体现经济性和建筑适宜性、舒适性方面要求，使用户可以更加直接地感受到绿色建筑在节能减排和健康舒适方面的作用，同时也使投资建设单位更加明确绿色建筑的收益情况，推动绿色建筑供需市场形成，使我国绿色建筑发展由政府主导向市场引导转变。

（3）与区域绿色化衔接，提升整体绿色水平

规模化推动绿色建筑在欧洲已成为普遍趋势，尤其在很多新建城区。但建筑并不孤立存在，其建设需要依托于周边环境，建筑绿色化无法脱离其所在的区域绿色生态水平，只有加强两者衔接才能更好地提升绿色发展水平。因此，我国在新区规划建设过程中，应借鉴德国丽瑟菲尔德生态城区和海德堡列车新城的建设经验，结合区域内绿色建筑的建设规模，充分考虑其对集中供热、雨水收集、再生水处理等绿色公共设施运营服务能力的需求，提前谋划，统筹建设，以提升总体绿色发展水平。目前，江苏、浙江等地已开展了绿色建筑专项规划的编制，并与区域总规、控规，以及能源利用等专项规划实现了有效衔接，其经验值得借鉴。

4 总结

超低能耗建筑和绿色建筑已成为建筑领域发展模式变革的必然趋势。在充分借鉴国外典型国家发展经验的基础上，我国应结合自身实际情况，创新体制机制和推动模式，探索适宜的发展道路，不断提升建筑的资源能源节约水平，从建筑领域满足人民日益增长的美好生活需要。