被动房对我国居住建筑采暖能耗和CO2排放的影响分析

马伊硕 张小玲

住房和城乡建设部科技发展促进中心

摘要：我国能源供应正面临重大挑战。发展被动房是实现我国建筑领域节能减排的重要途径，对保证我国能源安全、应对气候变化、实现资源保护以及能源产业结构调整具有重要意义。在新建建筑和既有建筑节能改造中推广被动房，可在城市化进程中实现对建筑能耗总量增长的有效控制，使未来的建筑能耗总量低于现有水平。将北方采暖地区新建居住建筑建成被动房，可将每年的采暖能耗增量控制在135万吨标准煤以内，至2050年将共计节省26亿吨标准煤采暖能耗。将北方采暖地区既有城镇居住建筑改造为被动房，可实现采暖能耗每年降低481万吨标准煤，至2050年累计节省34亿吨标准煤的采暖能耗。

关键词：被动房；采暖能耗；一次能源需求；CO2排放

1. 前言

在全球气候变暖、能源短缺的背景下，以高能效、低排放为核心的建筑节能正为实现国家的能源安全和可持续发展起到至关重要的作用。近年来，国际建筑节能技术长足发展，提高建筑性能使使用者对能源的需求降到最低，同时充分利用可再生能源从而摆脱对传统化石能源的依赖，已成为欧洲建筑节能技术领先国家节能减排的重要手段。欧盟于2010年明确了能源领域的中期目标，将挖掘建筑节能潜力作为优先任务，并在修订的建筑能效指令（EPBD）中明确提出，到2020年欧洲大陆所有新建建筑要达到近零能耗水平。被动房已成为欧洲实现上述目标的重要手段。

被动房是指在保证舒适的室内环境，如室内温度全年处于20~26ºC、室内CO2含量不大于1000 ppm等的前提下，通过构造最佳的建筑围护结构，提高建筑物的保温隔热性能和气密性能，同时合理利用太阳辐射得热、室内非供暖热源得热、带有高效热（冷）回收装置的新风系统、以及遮阳设施等，将采暖和制冷能源需求降到最低，实现消除或最大限度地降低对主动式机械采暖和制冷设施的依赖的建筑物。

被动房在能耗和负荷方面具有明确的指标要求，其年采暖和制冷需求均不超过15 kWh/(m²a)，采暖负荷和制冷负荷分别不超过10 W/m²和20 W/m²，同时年总一次能源需求（包括采暖、制冷、通风、热水、照明和家用电器一次能源需求）不得超过120 kWh/(m²a)。在被动房的基础上，利用可再生能源就有可能实现零能耗建筑甚至产能建筑。

德国、奥地利、瑞典等欧洲国家是被动房技术较为成熟的国家。目前，德国已有6万余栋被动房，并以每年新增3000栋的速度发展。预计随着德国能源政策和建筑节能目标的进一步落实，被动房占其建筑总量的比例将迅速提高。至2015年，德国所有建筑将按照被动房标准建造。

为保证我国能源安全，应对气候变化，实现建筑领域的超低能耗发展目标，在中德双方政府的大力支持下，目前在我国已落实多个中德合作被动式低能耗建筑的示范项目。本文旨在讨论被动房在我国的发展潜力，重点分析了被动房对我国居住建筑采暖能耗和CO2排放的影响。

2. 我国建筑能耗现状及趋势

我国的能源供应正面临重大挑战。经济的高速发展已使我国成为世界最大的能源消耗国和温室气体排放国。1990年我国的能源消费总量为9.87亿吨标准煤，2000年能源消费总量增加至14.55亿吨标准煤，年均增长率3.96%，到2012年能源消费总量升至36.17亿吨标准煤，平均年增长率达7.88%[1]。1996年我国与能源相关的CO2年排放量仅占世界CO2总排放的13.8%[2]，到2010年，我国CO2年排放量已达83.3亿吨，约占世界CO2总排放的1/4[3]。

城镇化的推进导致建筑产业快速发展。我国每年新增建筑面积约20亿平方米，占世界新建建筑总量的50%，年新增住宅面积约14亿平方米，占总新增建筑面积70%以上。由于我国建筑用能效率普遍偏低，目前建筑能耗在我国能源总消费中所占的比例已经达到30%。随着我国城镇化进程的进一步发展，建筑总量将不断增加，建筑能耗总量和占全社会能耗比例都将持续增加。由此可见，建筑节能对节约能源和国家的可持续展起到至关重要的作用，是实现国家能源安全的重要举措之一。

3. 发展被动房对我国建筑领域节能减排的影响分析

目前我国每年新建的城镇居住建筑超过10亿平方米，如果能使被动房在新建居住建筑和既有居住建筑节能改造中占有一定比例，则可在城市化进程中实现对建筑能耗总量增长的有效控制。

3.1 发展被动房对我国新建居住建筑节能减排的影响分析

根据国家统计数据，2006~2011年我国北方采暖地区城镇住宅新增面积分别为2.9亿平方米、3.3亿平方米、3.6亿平方米、3.8亿平方米、4.2亿平方米、5亿平方米，大致以每年10~20%的增速发展。若保守估计2011年后新增建筑面积量保持2011年水平不变，则每年新增北方城镇居住建筑为5亿平方米。

考虑新增北方城镇居住建筑全部执行我国65%的节能标准，则房屋年采暖一次能源需求约为10 kgce/(m2a)，那么每年新增采暖能耗为500万吨标准煤。从2014年起计，2050年一年的北方采暖地区城镇居住建筑的采暖能耗将新增1.85亿吨标准煤，37年间185亿平方米新增居住建筑的累计采暖能耗为35.15亿吨标准煤。根据1 kg标准煤约产生2.77 kg的CO2排放量计算，37年间累计新增CO2排放量为97亿吨。

被动房的年采暖需求不超过15 kWh/(m²a)，假设采暖设备的终端效率即COP值为2，按照平均1 kWh供电煤耗为360g标准煤计算，被动房的年采暖一次能源需求可折合为2.7 kgce/(m2a)。如果将每年新增5亿平方米的北方城镇居住建筑全部建造为被动房，那么每年新增采暖能耗为135万吨标准煤。从2014年起计，2050年一年的居住建筑采暖能耗新增量将仅为4995万吨标准煤，37年间185亿平方米新增居住建筑的累计采暖能耗为9.49亿吨标准煤，累计新增CO2排放26亿吨。

将按照被动房标准和按照65%节能标准建造北方采暖地区城镇居住建筑两种情况进行对比，按照被动房标准建造的累计新增采暖能耗、累计新增CO2排放量将仅为按照65%节能标准建造的的27%。截至2050年，总共可节省25.66亿吨标准煤的采暖一次能源消耗，减排CO2共计71亿吨。

若将20%或50%的北方采暖地区新增居住建筑建设为被动房，与全部新建建筑均按照65%节能标准建造相比，截至2050年，累计可节省采暖一次能源消耗5.13亿吨标准煤或12.83亿吨标准煤，累计CO2减排量可达到14亿吨或35亿吨。

图1给出了全部新建建筑均按照65%节能标准建造、20%新建建筑按照被动房标准建造、50%新建建筑按照被动房标准建造和全部新建建筑均按照被动房标准建造四种情况的采暖能耗增量图，图2和图3分别显示了四种情况下新建建筑37年的累计采暖能耗对比和累计CO2排放量对比。

图1 新建建筑采用被动房方案的年新增采暖能耗

图2 新建建筑采用被动房方案的累计新增采暖能耗量

图3 新建建筑采用被动房方案的累计新增CO2排放量

3.2 发展被动房对我国既有居住建筑改造节能减排的影响分析

据统计，我国北方采暖地区城镇居住建筑存量为81亿平方米，年采暖能耗为2亿吨标准煤，单位建筑面积年采暖能耗约为24.7 kgce/(m2a)。由此推算，从2014年起至2050年，该部分既有居住建筑将累计发生采暖能耗74亿吨标准煤，累计排放CO2共205亿吨。

若逐步将既有北方城镇居住建筑改造为被动房，从2014年开始执行，年改造量2.19亿平方米，那么37年后至2050年可将其全部改造完成。由于被动房的年采暖一次能源需求仅为2.7 kgce/(m2a)，由既有建筑改造实现的年采暖能耗降低量将可达到481万吨标准煤。2050年全部改造完成后，81亿平方米既有居住建筑的年采暖能耗将从2亿吨标准煤降低至2187万吨标准煤，仅为原有能耗水平的11%。在改造过程的37年间，该81亿平方米既有居住建筑的累计采暖能耗为40亿吨标准煤，累计排放CO2量为111亿吨。

将改造与不改造该部分既有建筑两种情况进行对比，从2014年至2050年，通过将既有建筑改造为被动房，可累计节省34亿吨标准煤的采暖能耗，同时实现CO2减排94亿吨。

图4给出了将既有北方城镇居住建筑改造为被动房的年采暖能耗下降情况，图5和图6分别对比了是否进行改造两种情况下所发生的累计采暖能耗量和累计CO2排放量。

图4 既有建筑改造采用被动房方案的年采暖能耗

图5 既有建筑改造采用被动房方案的累计采暖能耗量

图6 既有建筑改造采用被动房方案的累计CO2排放量

4. 结论

被动房可在保证室内舒适性的前提下取消或极大减少采暖、制冷设施，其推广对缓解我国能源紧张和城市污染具有深远影响。将北方采暖地区的新建和既有居住建筑均按照被动房标准建造或改造，2050年全部281亿平方米城镇居住建筑的年采暖能耗可控制在7182万吨标准煤，在2050年时实现累计节省60亿吨标准煤采暖能耗，减排CO2共165亿吨。引入和推广被动房，真正实现建筑领域的超低能耗发展，为我国的节能减排任务提供了一条可靠途径。

参考文献

[1] 中国国家统计局. 中国统计年鉴（2013）[M]. 北京：中国统计出版社. 2013.

[2] IEA/OECD. CO2 emissions from fuel combustion 1971-1996 [R]. Paris, France: IEA/OECD, 1998.

[3] BP. Statistical review of world energy 2010 [R].