浅析被动式低能耗建筑的区域性建设——青岛绿色建设科技城的实践和标准化探索

1 被动式低能耗建筑概念诠释

1.1 发展被动式低能耗建筑的大背景

2017 年5 月26 日，习近平总书记在中共中央政治局第四十一次集体学习中强调，推动形成绿色发展方式和生活方式是贯彻新发展理念的必然要求，要形成节约资源和保护环境的空间格局、产业结构、生产方式、生活方式。党的十九大报告将生态文明绿色发展作为我国当前重要国策。全国生态环境保护大会2018 年6 月18日至19 日在北京召开，习近平总书记强调，生态文明建设是关系中华民族永续发展的根本大计。

绿色建筑体系是基于生态系统良性循环原则，以“绿色”经济为基础，“绿色”社会为内涵，“绿色”技术为支撑，“绿色”环境为标志建立的一种新型建筑体系。目标上，它追求人、建筑和自然三者的协调和平衡发展。绿色建筑所代表的是高效率、环境友好而又可持续发展的建筑，自身适应地方生态而又不破坏地方生态的建筑。它所寻求的是一种可持续发展的建筑模式，绿色建筑要赋予建筑生命，是一个能积极地与环境相互作用的、智能型的、可调节的系统。被动式超低能耗绿色建筑，是建筑节能理念和各种技术产品的集大成者，是节能建筑的新模式，它开辟了节能建筑的新纪元。

1.2 地方出台政策

为促进绿色建筑健康发展，提高能源和资源利用效率，推进生态文明建设，全国各地纷纷出台相应的实施意见。例如天津市城乡建设委员会组织编制了《关于加快推进被动式超低能耗建筑发展的实施意见》；张家口市继2018 年6 月22 日发布《住房和城乡建设局关于做好装配式和被动式超低能耗建筑推进工作的通知》后，7 月5 日，再次发布《装配式建筑和被动式超低能耗项目建筑面积及财政奖励实施细则》（以下简称《细则》），《细则》中规定，各级财政奖励资金支持重点是利用资金奖励和容积率奖励的办法奖励本地区建设的装配式或被动式超低能耗项目。近期，郑州市人民政府和江苏省住房和城乡建设厅、省财政厅分别重点对绿色建筑运行标识项目、被动式低能耗建筑项目、装配式建筑项目、建筑信息模型技术应用项目进行支持。

2 被动式低能耗建筑在区域发展的形式

2.1 区域性的具体表现

绿色建筑的建设与发展必须与所在国家、地区的当地条件相适应。在不同地区发展被动式建筑不能脱离当地的实际情况，采用在当地适宜的技术和标准，这正是现代建筑技术区域性表达的最终目的。被动式低能耗建筑的绿色技术区域性表达具体体现在：

（1）利用环保再生材料及天然资源，减少能源消耗。利用地方技术装置，将太阳能，风能转化为人们生活的所需动力的主要来源；减少视觉污染，减少人力物力的滥用及浪费，使建筑的外在和内在均更贴近自然；利用自然元素和天然元素，创造出质朴环保的生活和工作环境。

（2）在区域性的表达中加强绿化设计。改善生态环境的重要手段就是城市与建筑的绿化，要增加绿化覆盖，增加绿地、草皮面积以外，亦考虑立体发展，“往天上走”，向空中拓宽，可以采取屋顶绿化、窗、墙垂直绿化等多个手段。

（3）本土与现代技术的结合。充分考虑区域气候的主要特点，采纳地方文化和地方风俗，利用当地材料，从中探索出现代高新技术与地方适用相结合的绿色建筑办法。

（4）建立生态环境，保护生态平衡。在自然界中，虽然保持原有的环境生态并非易事，但可以引导人们的活动遵守生物因素和环境因素相互联系的规律及定律，合理地利用规划区域自然环境及资源。

河西走廊地区传统生土民居是绿色建筑技术区域性表达的突出案例。河西走廊属大陆性干旱气候，全年干旱少雨，多大风沙天气，冬季漫长且气温极低，而该地区经济水平较为落后，而水资源更是极度缺乏。在这种艰苦的条件下，当地居民学会了如何顺应自然甚至利用改造自然，创造出与自然和谐共生的传统建造模式和技术。

2.2 区域性建设的技术及应用

通过国内外被动式建筑的建造特点，不难总结出常采用的被动式节能技术总体可以分为四大类：场地设计、被动式太阳能技术应用、围护结构的节能、自然采光通风和绿色建材的使用。这些技术不仅适用新建被动式低能耗建筑的建设，也同样适用于旧建筑的绿色化改造，最终形成以楼带片，以片带区，以区带市的状态。

2.2.1 场地设计

场地设计要充分考虑地形、水势、植被覆盖率等环境因素并结合群体建筑的合理布局达到最优化的节能效果。比如利用场地因素来遮挡或吸收太阳辐射，利用和避开主导风向来增加和降低温湿度等。

2.2.2 被动式太阳能

利用建筑本身作为储热装置，通过合理设计以自然热交换方式一一传导、对流和辐射使建筑采暖和降温。被动式太阳能的利用方式有直接得热、集热蓄热墙和阳光房等。

2.2.3 围护结构的节能

（1）通风式双层幕墙通风式双层幕墙指的是附加墙体与原墙体之间形成一个空气层，通过附加墙体的局部开合实现空气间层内空气流动来改善墙体的保温隔热性能。

在挪威科技大学的办公楼改造项目中，原建筑立面是传统的单元点窗，为了提高墙体性能，改造并没有对墙体进行拆除重建，而是在原来墙体外加建了一层独立幕墙，附加幕墙由钢结构和玻璃构成，使建筑立面呈现焕然一新的状态。幕墙对应原窗口位置有可开启的窗口，顶部设有排风，形成了一个可呼吸的自生系统。冬季关闭风口就形成温室，夏季打开风口，效应形成的气流就会把空气间层的热辐射带走。

（2）垂直绿化

墙体做垂直绿化不仅可以改善墙体的保温隔热性能，还能增加绿化节约土地，是相对比较经济的一种墙体改造方式。墙面绿化的做法有很多，如模块式垂直绿化、铺贴式垂直绿化和攀援或垂吊式等。这种绿化方式简便易行、造价低、透光透气性好；板槽式是在墙面上按一定的距离安装各种形状的板槽，在板槽内填装轻质的种植基质，再在基质上种植各种植物。

（3）屋面节能和外门窗节能

屋面是能量损失的重要部位，其能耗占围护结构总能耗的22％。屋面节能改造技术主要包括干铺保温隔热屋面、架空保温隔热屋面和屋顶绿化。门窗的绝热性能最差，它直接影响室内热环境和建筑能耗，单元门或过厅门应改造成既透光又封闭的保温门或外加设门斗；窗户改造可在原有外窗外( 或内) 加建一层，确定合理间距，避免层间结露。

（4）遮阳节能

遮阳可大幅度减少太阳直射光进入室内从而改善室内舒适度并且降低空调等制冷能耗。建筑遮阳分内遮阳和外遮阳，具体的遮阳形式有水平遮阳、垂直遮阳、挡板遮阳、固定翻板遮阳等，合理采用遮阳形式，不仅能起到很好的节能效果，也是建筑立面的重要组成部分。

2.2.4 自然采光通风

提高建筑自然采光最直接的方式就是增大开窗面积和增加开窗数量。当旧建筑不能自然采光或者自然采光条件欠佳时，可以通过增加或改造采光井、采光庭院的方式来改善室内光环境。在德国柏林韦丁区变电站改造项目当中，功能由原来的变电站改造成为办公楼，为了解决办公室自然采光的问题，原变电所两个狭长的排风井被扩大成采光内院，从而改善了面向内院的办公室的采光问题。

2.2.5 用生产耗能低、可回收可降解的建筑材料，或者重复利用原有材料，全寿命周期考量建筑节能

在建筑改造时，适当地保留原有结构或外壳，或者将原有建筑的构件、原址的废弃物进行精心设计巧妙地运用到新建筑中，不仅是一种成本极低的节材方式，也是老建筑的记忆载体。采用以低资源、低能耗、低污染生产的高性能建筑材料，如用现代先进工艺和技术生产的高强水泥、高强钢等，能够大幅度降低建筑物使用过程中耗能的建筑材料。

3 青岛市的被动式低能耗建筑建设

2018 年1 月10 日，国务院正式批复《山东新旧动能转换综合试验区建设总体方案》，同意设立山东新旧动能转换综合试验区。山东新旧动能转换综合试验区上升为国家战略，将建成全国重要的新经济发展聚集地和东北亚地区极具活力的增长极。

青岛作为核心城市之一，基于对形势机遇和基础优势的判断，住建部科技与产业化发展中心、山东省住房和城乡建设厅、市城乡建设委、市北区政府等提出共同打造全国首个“绿色建设科技城”，紧紧围绕习近平总书记在中央城市工作会议上提出的“一个尊重，五个统筹”的城市发展方针，以市北区全域为承载实体，以青岛中央商务区为先行启动示范片区，以既有建筑绿色宜居改造、城市复兴为内生市场空间，以地理信息技术、建筑业新科技和大数据应用的产业化高地为目标推行绿色建筑的规划、设计、建设标准，推动装配式、超低能耗建筑等新技术发展，在全国率先将传统建筑产业的概念内涵和理论外延拓展为在后工业化时代、生态文明背景下与城市和建筑高质量发展密切相关的“建筑科技产业、文化创意产业、绿色金融产业、大健康产业、总部商务产业”五大产业，着力解决城市发展治理痛点，以城带产、以产促城，打造覆盖绿色建设全产业链、生态集群的产城融合最佳实践区，形成全国可示范推广的“中国标准”，进而推动青岛近2000 亿元规模的传统建筑业“旧动能”向以“绿色、科技、文化、金融、智能、创新”等显著特征的“新动能”优化升级，打造我国建筑产业“新旧动能转换”的青岛模式。

3.1 提升新建建筑节能标准

青岛市在被动式超低能耗建筑方面进行探索，正在编制《青岛市被动式超低能耗建筑节能设计导则》，从气密性指标、能耗指标、室内环境参数等多个方面确定被动式超低能耗建筑技术指标。

3.2 建立发展免拆模被动式超低能耗绿色建筑体系

免拆模超低能耗建筑体系是早在20 世纪70 年代就在欧洲得到应用，其宗旨是向建筑业提供一种节能环保的新型建筑系统。该建筑体系是采用绝热混凝土模块（简称ICF）的新型墙体楼板材料、新风隔音楼板、保温隔热材料与节能结构一体化的建筑体系。它不仅可以缩短建筑施工时间、节省开支、保护环境，而且还因绝热保温大大提高居家舒适度。

青岛市市北区与山东领潮新材料有限公司合作免拆模被动式超低能耗绿色建筑体系项目共分三期实施：第一期主要用于设备的采购，该模板将首先用于青岛市北区的新建及旧房改造的样板房内，本期主要从德国和瑞士购买绿色建筑模板制造设备，对设备制造商进行考察，引进绿色建筑高端人才，生产出绿色建筑示范所需的新材料，为中国编制出免拆模被动式超低能耗绿色建筑体系的设计、施工和验收。标准示范区经过验收后，立即启动免拆模板智能设备的生产。第二期主要生产绿色建筑模板的高端智能设备。该项目拟生产100 条左右的智能楼板生产设备流水线，200 条左右的智能墙体生产设备流水线、智能吹塑设备生产线及与免拆模建筑材料磨具相关的生产设备。第三期，将并购德国与瑞士的绿色建筑设备制造商。

以中央商务区为中心建设宜居幸福创新型国际城市核心区，将青岛市市北区建设为城市复兴版的雄安新区。依照对标国际的建设目标与标准，确定绿色城镇化技术门槛，通过技术成果动态收集、评估与认证，建立展现青岛特色并具有国际水准的绿色发展先进技术体系。编制发布技术推广目录，组织技术交流与成果展示，开展技术集成与试点示范、技术咨询与人才培训，促进先进技术成果的推广应用。

3.3 成立青岛绿建建筑科技研究院

为进一步推进绿色建设科技城的建设发展，由住建部科技与产业化发展中心、山东省住房和城乡建设厅、青岛市城乡建设委、市北区政府共同发起了全国首个绿色建设研究院，形成围绕绿色建设产业共性技术研发、技术转移与交易、检测认证、评估推广、市场对接、成果转化、人才培训、国际合作等重要生产性服务业的公共服务平台，通过部、市、区联动机制，从标准规范、技术创新、产品推广、工程示范等领域协同创新，打通绿色建设领域新技术新产品从科学到技术、从技术到产品、从产品到商品的“最后一公里”，使青岛市市北区成为我国绿色建设产业政策、标准、技术、产品、项目、市场、工程、专利、人才、资本十大资源协同创新的先锋试点示范区，以带动绿色新型建筑材料和工艺发展为目标，加快绿色建设科技城全产业链布局，借力领先技术和资源优势，搭建绿色建设产业发展平台，打造全国绿色建设技术转化和应用交流中心，不断提升绿色建设科技城影响力，使青岛成为引领全省乃至全国21 万亿元建筑产业实现新旧动能转换的排头兵。

青岛绿建建筑科技研究院通过国际合作、引进、消化、吸收再创新，将国际上最先进最完整的绿色建筑技术和标准化体系转换成国内先进技术和标准化体系，会极大地推动我国新时期城乡建设科学技术水平提高和可持续发展。

3.4 进行旧城复兴和城市更新项目示范

2006 年，青岛市城乡建委开展了第一批可再生能源建筑应用示范项目建设，青岛发电厂综合楼、法制教育基地、奥帆赛场馆等示范工程建成并投入使用。2007年，青岛市政府发布的《青岛市节能减排综合性工作实施方案》中明确提出“加快新能源、可再生能源推广应用”“推进可再生能源与建筑一体化，组织实施一批示范工程和重点工程”的要求。2007 年与2008 年，青岛市财政每年列支1000 万元用于支持可再生能源建筑应用，国际帆船中心、千禧国际村、团岛区域水源热泵等15 个项目先后被国家列为可再生能源示范项目，总面积达300 万平方米，获得国家财政补贴1.23 亿元，在全国同类城市中规模最大。在示范项目取得成功的基础上，青岛开始了大规模推广可再生能源在建筑中的应用。目前青岛市已建成2 个示范项目，建筑面积8.3 万平方米，其中位于中德生态园的安置房项目为亚洲最大的被动房住宅小区，中德生态园被动房体验中心项目被世界银行和住建部列为“世行低碳宜居示范项目”，已于2016 年9 月投入使用。

3.4.1 旧城复兴——广兴里

1901 年，广东商人古成章出资聘请德国建筑设计师，在博山路兴建了一座两层的商业楼房，这就是“广兴里”的前身，也是大鲍岛早期由华商建造的、最具西方特色的建筑之一。广兴里占地面积约3400 平方米，建筑面积4016 平方米，自20 世纪30 年代以来，广兴里是青岛市市北区功能齐全的里院，满足了居民购物、餐饮、娱乐等诸多消费需求，去购物则可顺便听书喝茶，去看电影也可以顺便购物吃饭，与今日的综合性商业体的经营模式有着异曲同工之妙，街头巷尾甚至流传着“有钱不用出里院”的说法。

2018 年，青岛绿色建设科技城将对广兴里进行改造，完成被动式超低能耗建筑改造，将自然通风、自然采光、太阳能辐射和室内非供暖热源等各种被动式节能手段与建筑围护结构高效节能技术相结合，使历史文化片区焕发出新活力( 见图1)。

图1 广兴里鸟瞰图

3.4.2 城市更新——吴兴路幼儿园

2018 ～ 2019 年，青岛将按照被动式超低能耗建筑标准，结合BIM 技术、海绵城市等技术，采用环保材料、墙体吸表面层及新风系统，将吴兴路幼儿园建设成“会呼吸的房子”。集成绿色技术的叠加效应，产生一加一等于二的整体效应，通过物联网和互联网进行绿色单元各方面调控，使各种分布式绿色设施协同工作，最大限度地发挥综合性节能减排效应（见图2）。

图2 吴兴路幼儿园被动式改造规划示意图

3.5 居民绿色建筑楼宇大众化、亲民化

如果将绿色节能建筑定位为高端化和贵族化就难以推广普及, 也不符合我国国情。事实证明, 绿色建筑发展必须符合中国国情、能被普通老百姓接受、适用技术型的绿色建筑才是中国绿色建筑健康发展的道路。要让绿色建筑更贴近老百姓的生活、让老百姓明白什么才是真正的绿色节能建筑, 让绿色节能建筑进入普通百姓家中、让绿色和节能融入普通百姓的日常生活中。

此外，在青岛绿色建设科技城即将部署建设具有部品研发、产品展示、会展博览、教育培训、文化旅游、商业办公等不同功能的高性能绿色建筑，打造绿色建筑公园，对科技城进行建筑区域化升级改造，加强建筑节能管理，降低建筑物能耗，提高全区能源利用率，逐渐消灭市区内仍在使用的烟囱，促进经济社会可持续发展（见图3、图4）。

图3 绿色建筑公园用地三维倾斜摄影

图4 绿色建筑公园规划示意图

4 总结

被动式超低建筑本身的构造设计，就能达到舒适的室内温度，满足冬暖夏凉的要求。其设计策略主要是采用合适朝向、蓄热材料、遮阳装置、自然通风等，这些策略尽可能地被动接受或直接利用可再生能源，其内涵包括采用各种节能技术构造，最佳的建筑围护结构，极大限度地提高保温隔热性能和气密性，通过技术手段尽可能实现室内舒适的热湿环境和采光环境，最大限度降低对主动式采暖和制冷系统的依赖，从而大大降低建筑对能源的消耗。以人、建筑和自然环境的协调发展为目标，尽可能地控制和减少对自然环境的使用和破坏。被动式房屋不仅适用于住宅，还适用于办公建筑、学校、幼儿园、体育场馆等。被动式超低能耗建筑为人们提供了舒适并且节省资源的建筑，对人类社会健康发展具有深远的意义。

参考文献:

[1] 林宪德《绿色建筑——生态．节能．减废．健康》. 中国建筑工业出版社，2011.

[2] 住房和城乡建设部科技发展促进中心.《中国既有建筑改造与市场化运作》中国建筑工业出版社，2011.

[3] 王清勤，唐曹明.《既有建筑改造技术指南》，中国建筑工业出版社，2012.

[4] 潘西谷，《中国建筑史》中国建筑工业出版社，2008.

[5]《绿色建筑评价标准》．中国建筑科学研究院，2006.

[6] 郑宁. 关于建筑改造之中西比较. 天津大学，2007.

[7] 沈芳亮. 绿色节能技术在建筑改造中的应用研究. 天津大学，2007.

作者

青岛市城乡建设委员会田力男

青岛市市北区委高波

青岛中央商务区管委会赵青