我国发展被动式建筑的障碍因素及对策分析

 

 

      1 引言

 

      以二氧化碳为代表的温室气体，导致地球不断变暖。应对气候变化、倡导低碳生活已成为全人类的共识。在这种共识下，低碳经济得到迅速发展，低碳建筑成为继绿色建筑、可持续建筑等之后备受关注的热点问题之一。然而，和绿色建筑、可持续建筑一样，低碳建筑的概念过于宽泛，现实中没有相应的设计标准及评价体系，不能够给建筑师以最大的设计指导。因此，有必要重新使用“被动式建筑”这一概念。被动式建筑以被动式技术的使用为核心，重构人、建筑、气候之间的关系，改变现有的建筑建造模式，实现建筑全生命周期内的低能耗，最大限度地减少温室气体排放。在我国发展被动式建筑，有利于推进实现建筑低碳化。

 

      2 被动式建筑的概念及历史

 

      被动式建筑并不是一个新概念。“被动式”是英文“passive”的直译，原意为诱导、顺从，取其“顺其自然”之意。如果将被动式建筑界定为“顺应自然界的阳光、气温、风的自然原理，尽量不消耗常规能源的建筑”，那么被动式建筑的历史可以追溯到狩猎及农耕文明时代。

 

      2.1 被动式建筑的产生阶段

 

     早在新石器时代，人类在有条件的地方挖掘窖穴、营造半地下洞穴；进入到农耕文明之后，人类结合当地条件，利用木、竹、草甚至大型动物骨骼做材料，运用各种被动式手段建造屋宇，如爱斯基摩人将穴居与火塘组合建造成冰屋、印第安人的Montezuma 堡垒等。这一时期生产力水平相对低下，人类要不断地与自然斗争，来维持本身的生存。在屋宇建造过程中，人们一直不自觉地运用当地资源，依据当地气候条件来进行，人们对自然主要是气候因素（气温、日照、风速、风向等）的应对呈现出一种被动的关系，同时与地球环境保持着基本平衡关系。这一时期的建筑可称为“朴素的被动式建筑”。

 

      2.2 被动式建筑的发展阶段

 

      工业革命之后，特别是进入二十世纪二三十年代后，人们在科学技术上取得了突飞猛进的发展，自然对人类的威胁已越来越弱。随着采暖与制冷技术的成熟，人们可以主动地控制室内温度和湿度，满足人们的舒适要求，这使得气候因素逐渐从建筑设计中隐去。然而这种背离气候的建筑模式消耗和浪费了大量的能源，带来了巨大的环境变化。环境主义者甚至认为，人类反而开始威胁自然，全球性的生态环境的破坏便是例证，因此，人类应该通过文明活动来保护自然。这一思潮也反映在建筑领域。1933年，美国建筑师William Keck 和Fred 设计建造了通过南向窗户进行太阳能采暖的住宅，并第一次提出了“太阳房”的概念。自此，许多美国建筑师致力于被动式太阳能建筑的研究工作及优化设计，编写了设计手册及建筑图集，并建成了一批较具影响的被动式太阳能示范建筑。

 

      2.3 被动式建筑的成熟阶段

 

      二十世纪八十年代以后，能源价格降低、公众财富积累等因素削弱了美国社会各界对被动式太阳能建筑的兴趣，因此被动式建筑的研究与实践转移至欧洲各国。1988年，瑞典的Bo Adamson 和德国Feist 想设计一种不需要“采暖空调主动供冷热”的房屋（passive house 被动房）。此后二十年间，他们展开了系统研究与测试，形成了一整套被动式建筑的技术和施工规范。然而也许是由于语言关系，被动式建筑理念在很长一段时间内并没引起人们注意。直到2005 年，世界能源价格的大幅上涨之后，被动式建筑由于其具有独特的研究出发点和逐渐成熟的设计、建造和评价体系，在欧洲国家受到青睐。2009 年，被动式建筑被部分欧洲国家确定为国家建筑标准或未来城市发展规划，欧洲议会也提议新建建筑必须符合“被动式住宅”的标准。

 

      3 我国发展被动式建筑的障碍因素分析

  

       发展被动式建筑已逐步成为建筑界的主流趋势，而现阶段，被动式建筑的基础研究、设计理念、投资回收期等诸多因素阻碍了其在我国的发展。

 

      3.1 被动式建筑基础研究工作不足

 

      被动式建筑的本质在于在特定的地域气候和太阳辐射条件下，在建筑物能够“自然”运行情况下，室内的空气温度、相对湿度、气流速度和平均辐射温度等四个参数的组合，能够在相对较长的时间内满足人体基本热感觉的需求，当不能满足时，需要供给的热量或冷量相对较小。进行被动式建筑方案设计时，必须具备基本的设计基础条件，主要包括准确可靠的室内外设计基础科学数据、适宜的建筑热工设计和室内外风场计算理论和方法等。而这些设计的基础条件是建立在建筑气候能源资源的分布规律、建筑室内热舒适需求等相关科学研究之上。而目前国内学术界未从根本上研究解决被动式建筑设计中的这些基础科学问题，导致了被动式建筑设计标准缺失，在很大程度上阻碍了其发展。

 

      3.2 被动式设计未被足够重视

 

      被动式建筑要求建筑师在建筑方案形成阶段，结合气候因素，对建筑布局、朝向、能源系统等进行合理决策，形成综合能耗、环境与建筑艺术的方案。然而现代建筑室内热环境的调控理论及方法是建立在“能源与资源无限、自然环境容量无限”理念之上，通过制冷与供热设备，实现人们对建筑室内空间热环境的需求。加之现行的我国建筑节能设计标准并未考虑被动式设计的因素，因此多数建筑师在设计过程中把气候问题作为一个可有可无的参数，忽视甚至放弃地域气候和太阳辐射资源对建筑室内热环境的调节作用，将更多的注意力集中在建筑空间的功能以及美观等方面，认为节能是暖通空调设计师的责任，这种思想一定程度阻碍了被动式建筑在我国的推行。

 

      3.3 被动式建筑投资回收期不明确

 

      根据国外被动式建筑发展的经验，建造被动式建筑比普通建筑经济成本高。A.Audenaert等学者针对比利时被动式建筑、低能耗建筑及标准建筑进行了经济分析，他根据调研案例分别做出了能源价格变化情况下的三类建筑的盈亏平衡时间（Break-even time）表，分析表明：当建筑使用第19年时，被动式建筑能耗和常规建筑能耗相等；第24年时，被动式建筑能耗和低能耗建筑能耗相等；以后的时间里，被动式建筑总耗能低于其他两者（如图1所示）。因此，长远来看，初期额外增加的建造成本能够在可以预见的时期内通过减少采暖等费用支出而得以回收。

 

      但由于被动式建筑在我国属于新兴事物，建造成本增加会使得被动式建筑在市场上处于不利地位，而具体到各地区，被动式建筑是否经济合理、能给消费者带来多大的经济效益、投资回收期有多长等尚不明确，从而使得建筑开发商及社会公众不愿主动接受被动式建筑。

 

      3.4 政府经济激励政策缺失

 

      目前，我国被动式建筑的发展处于起步阶段，对于国内的大多数人来说，这一概念还是较为陌生的。国家有关发展被动式建筑的政策尚未建立，政府部门所制订的节能减排措施，主要针对我国“贫油、少气、多煤”的能源构成而形成的以煤炭为主要消耗能源的多污染结构，而对于发展被动式建筑，尚未制订相关政策。对由于建造被动式建筑而节约能源的相关企业及人员并未有相应的减免税收、给予补贴或其他的激励措施，对于设计不结合气候的建筑也没有采取相应的强制性措施，从而也导致建筑设计师、开发商、消费者等各利益相关主体都不愿接受被动式建筑。

 

      4 我国发展被动式建筑的对策建议

 

      发展被动式建筑，既要充分利用市场调整供需，又要借助政府的力量，采取行政手段，完善相关的法律法规，最终形成政府主导、市场运作、社会参与的良好发展格局。

 

      4.1 加强被动式建筑的基础研究工作

 

      国内对被动式建筑的理论研究相对较少，概念界定较为模糊，基础理论研究缺乏。同时，现有的被动式建筑的标准大部分是基于欧洲冬冷夏凉地区的中性气候特征制定的。我国地域辽阔，从南到北覆盖了多个气候区，气候变化大而且很多地区属于寒冷或酷热的极端气候区，这意味着现行的被动式建筑标准有可能难以实现，因此必须立足于国情，确定有效的变通范围和具体参数，制订符合我国地域特征的被动式建筑的设计标准。

 

      4.2 重视被动式设计

 

      设计师是建筑的灵魂，被动式建筑必须依靠被动式设计才能够实现。我国传统建筑大都体现出被动式设计的原理，如北京的四合院，通过环廊、影壁的围合形成小气候，达到冬暖夏凉，实现节能与舒适。因此，发展被动式建筑，需要建筑设计师尊重自然，结合当地的气候特征，根据不同气候区的太阳辐射、温度、湿度和风等各个因素不同，使建筑布局、空间形式、构造等方面显示出对气候的适应性，从根本上降低能耗。

 

      4.3 建立科学的建筑经济评价体系

 

      利用建筑能耗模拟等技术，运用英国学者约翰•埃尔金顿（John Elkington）1997 年提出的三重底线评价（TheTripleBottom Line）理论，从经济效益、社会效益及环境效益三方面对建筑全生命周期进行综合评价。建筑的全寿命周期，不仅包括从项目选址、规划、设计、施工到运营的过程，还应在此基础上向前及向后延伸，向前延伸至建筑材料的开采到运输、生产过程，向后延伸到建筑拆除后垃圾的自然降解或资源的回收再利用。

 

      4.4 制订有效的经济激励政策

 

     国外经验表明，政府的认可和支持是被动式建筑得以推广的重要保证。欧洲各国政府在推广被动式建筑的初期，给予被动式建筑样板房及示范工程的家庭提供近两万欧元的资金支持。美国的财政补贴、日本的贷款优惠制度等都是国家利用经济手段推动被动式建筑的主要政策。我国各级政府应借鉴国外被动式建筑发展经验，制定相应的减免税收、贴息贷款等经济激励政策，创新投融资体制，筹措开发被动式建筑的资金，推动其发展。

 

      5 结语

 

      被动式建筑基于全新的自然观、科学观及建筑观，寻求人、自然、建筑的和谐统一，将焦点深入并锁定到建筑设计的过程中，强调通过被动式技术的使用以实现绿色建筑、可持续建筑及低碳建筑所设定的目标，从而成为实现上述建筑类型的根本途径。因此，重新使用并重视被动式建筑这一概念，建立被动式建筑的理论框架、设计标准、设计策略及评价体系，制订并实施科学合理且可操作性强的经济激励政策，势在必行，且意义深远。