被动式居住建筑在中国 推广的可行性研究 Feasibility Study on Promoting Passive Residential Housing in China 住房和城乡建设部科技发展促进中心 2013.12.20 项目信息 项目资助号 Grant Number G-121--16996 项目期 Grant period Twelve months,from October 1,2012 to September 30,2013 所属领域 Sector 项目概述基于中国第一个被动式房屋，位于河北省在秦皇岛“水一方”项目的 成果，项目组完成了被动式居住建筑在中国推广的可行性研究报告 Project Description Base on successful results of the pilot of “Zaishuiyifang” in Qinhuangdao in Hebei province, the first passive housing in China,the project has been researched the feasibility of passive residential housing in China 项目成员张小玲 彭梦月 马伊硕 牛犇 罗松 Project team Zhang Xiaoling, Peng Menyue, Ma Yishuo, 关键词 Key Word Passive Residential Housing, Feasibility Study, China 本报告由能源基金会资助。 报告内容不代表能源基金会观点。 This report is funded by Energy Foundation. It does not represent the views of Energy Foundation. 摘要 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 安全的重要组成部份之一。国际上建筑节能技术进步非常快，已经从低能耗建筑向 被动式建筑、零能耗建筑、到产能建筑上发展。提高建筑性能，使建筑本身对能耗 的需求降到最低，并充分利用可再生能源，从而摆脱对传统化石能源的依赖已经成 为德国、瑞典、奥地利等建筑节能领先国家的节能减排重要手段。 自 2009 年起，在部建筑节能与科技司的指导下，中国住房和城乡建设部科技 与产业化促进中心与德国能源署（dena）在中国推广建设“被动式低能耗建筑”。 2011 年 6 月，中国住房和城乡建设部和德国交通、建设和城市发展部签署了关 于建筑节能与低碳生态城市建设技术合作谅解备忘录，进一步明确了发展被动式 低能耗建筑以最大限度地降低建筑用能需求的合作重点。在中德双方技术人员的紧 密合作下，从人员培训、方案设计、材料产品选择、施工工法到验收检测全方位地 探索适应中国当地条件下的建造被动式房屋的解决方案。 秦皇岛五兴房地产有限公司开发的秦皇岛“在水一方”项目（一栋 18 层住宅 楼，建筑面积 6467 平方米）。该项目在了中德双方的共同努力下，通过了相关测 试，监测结果表明，达到 “被动式低能耗房屋”的各项预期目标。 实践证明，在中国现有条件下推广被动式低能耗建筑，居住环境改善是明显的， 建筑能耗降低是显著的，技术上是可行的，经济上是可承受的。 秦皇岛被动式房屋示范工程的实施取得了显著的节能效果、环境效益和社会效 益，为我国下一步制订更高的建筑节能标准摸索了技术路线，为我国建筑节能产业 升级换代提出了更高的要求。 1 在中国推动被动式房屋的重要意义 在中国大力发展被动式低能耗房屋对保证能源安全、应对气候变化和资源保护， 以及能源产业结构的调整具有重要意义。 1.1 发展被动式低能耗房屋是保障我国能源安全的重要手段 将北方采暖地区新建居住建筑建成被动式房屋，可以在 2050 年时节省 32 亿 吨标煤，并将每年的采暖能耗增量控制在 120 万吨标煤以内。 将北方采暖地区既有城镇居住建筑改造为被动式房屋，则到 2050 年这年采暖 能耗可由现在的 2 亿吨标煤降低至 1800 万吨标煤。 1.2 发展被动式低能耗房屋有助于缓解我国大气污染问题 以北方居住建筑采暖为例，如果未来的新建房屋都按照被动式房屋标准建设， 相比于执行 65节能标准，到 2050 年将累计减排 89 亿吨 CO 2 ；如果现有的 81 亿平 方米既有建筑全面改造成被动式房屋，每年的改造量不少于 2.1 亿平方米，那么到 2050 年改造完成时，将累计减排 98 亿吨 CO 2 ，并可将这部分的 CO 2 排放量由现在的 年排放5亿吨降低至5000万吨。 被动式房屋可以有效地缓解室内 PM2.5 造成的污染，可以在室外重度 PM2.5 污 染条件下，使室内空气PM2.5达到可接受水平。 1.3 发展被动式低能耗房屋可为夏热冬冷地区提供舒适的居住条件在这一地区 建造被动式房屋，或将现有房屋改造成被动式房屋，可以妥善地解决以上一系列问 题 1.4 发展被动式低能耗房屋可显著提高室内舒适度水平，并延长房屋的使用寿 命。 2项目组提出进一步推广应用被动式低能耗房屋的建议 2.1 加强被动式低能耗房屋的技术研发。围绕被动式低能耗房屋的特殊技术需 求，要研发拥有自主知识产权的新技术、新产品、新材料和新工艺， 2.2 扩大被动式低能耗房屋的示范规模。在不同气候区选取包括住宅、中小学 校、办公楼等不同类型的房屋开展示范，选取积极性高、保障力强的城市开展区域 成规模的被动式低能耗房屋示范，及时总结示范经验并在全国扩大推广。 2.3 引导相关材料产品行业的发展，促进建筑节能材料与产品更新换代 通过被动式房屋的推广形成一定的市场规模，鼓励有积极性的企业开展研发与 示范，引导国内相关产品升级换代，带动建筑节能材料与产品市场的发展。 2.4 强化能力建设 编写被动式低能耗房屋培训的系统性教材，设计培训课程，开展针对设计、 施工和监理、检测等 2 2.5. 研究推动被动式低能耗房屋发展的激励政策。 与财政主管部门协调，争取出台鼓励采用被动式低能耗房屋的财政激励政策， 研究关于税收、土地、规划、容积率等方面的激励政策建议。鼓励有积极性的地方 率先出台激励政策，鼓励更多的开发商建造被动式低能耗房屋。 技术人员的系统培训。 2.6 建立完善被动式低能耗房屋的技术标准体系 尽快完成河北省被动式低能耗居住建筑标准、标准图与施工工法，并以此为 基础探索研究建立国家层面的标准、标准图和施工工法。 3 项目组关于政策方面的建议 3.1 严禁在西藏、青海地区推广使用集中供暖 3.2严禁限制在淮河以南地区推广使用集中供暖 3.3提高既有建筑节能改造标准 我国正在逐步对居住建筑进行节能改造。目前的节能改造目标是按现行国家 的节能标准进行的。德国专家提醒我们，不要走他们进行二次节能改造的老路，应 一步改造到位。建议提高既有建筑节能改造标准，从现在的节能65提高到 3.4严格限制各新建供暖设施 为了满足新建建筑的需求，各地有大量基金投入到供暖设施的建设。建议严 格限制各地的新建供暖设施，将投入到供暖设施的基金转入到支持推广被动式房屋 领域。 3.5对建造被动式房屋给予政策支持 各地对被动式房屋建设应给给予政策支持。如对开发商提供容积率的计算以 结构墙为准或提高容积率支持政策；对被动式房屋的购房人提供降低首付、低息贷 款等等。 3 Summary Building energy efficiency is critical to national energy conservation and sustainable development, and is an important part of national strategy on energy security. Building energy efficient technologies have developed to a higher level in developed countries with passive house, zero-energy building and even energy plus building are constructed in succession. The practice of constructing passive house which features maximum of reduction of heating cooling demand of buildings through improvement of thermal properties of building envelope and full use of renewable energy l has become one of key energy saving measures of many countries to completely get rid of reliance on fossil fuel, such as Germany, Sweden, Austria. Since 2009, Center of Science and Technology of Construction CSTC of Ministry of Housing and Urban-Rural Development MOHURD and German Energy Agency dena has been in cooperation to demonstrate and promote “Low energy building and passive house adaptable to Chinese conditions based on European experience” under sponsorship and guidance of Department of Building Energy Efficiency, Science Technology of MOUURD as well as German Ministry of Transportation, Construction and Urban Development. This cooperation on promoting passive house in China to reduce energy demand to a maximum level was further emphasized in MOU on Technical Cooperation in Building Energy Efficiency and Low-Carbon Eco- City Development which was signed between MOHURD and German Federal Ministry of transportation, Construction and Urban Development in June 2011. Therefore, both agencies have been exploring the solution to Chinese passive house and low energy building in the aspects of design improvement, selection of energy efficient materials and products, construction quality control and supervision as well as acceptance of building. The first pilot project of passive house is C15 in Zaishuiyifang Residential Compound which was developed by WuXing Real Estate Co.,Ltd. in Qinhuangdao. This building is 18 floors with a total floor area of 6476m 2 . With joint efforts in the 4 past three years, this project was completed and tested in 2013 with all the measurement and monitoring results complying with planned requirements and objectives of passive house. This practice shows that construction and promotion of passive house in China is technically feasible, environmental friendly, healthy and cost-effective. The building achieves huge energy savings without compromising comfort, but rather increasing it. The pilot project in Qinhuangdao has achieved remarkable energy, environmental and social benefits. It not only lays a technical foundation for further improvement of national building energy efficient standards, but also pushes the upgrading of the building industry. 1． Purpose of promoting low energy building and passive house in China It is crucial to national energy security, mitigation and adaption of climate change, resources protection and adjustment of energy industry structure. 1.1 To secure national safety If new buildings in heated area of North China were fully constructed into passive house, a total of 3.2 billion tons of standard coal equivalent would be saved until 2050 with newly increased coal for heating per year is no more than 1.2 million toes. If the existing buildings in in heated area of North China were renovated into passive house, energy consumption for heating per year would be decreased from 200 million toes now to 18 million toes in 2050. 1.2 To relieve the serious air pollution Take residential buildings in heated area of North China as an example, if new buildings in future were fully constructed into passive house, a total emission of 5 8.9 billion tons of CO 2would be reduced until 2050 comparing with energy efficient buildings which are constructed according to national 65 energy saving standard. If the 8.1 billion m 2of existing buildings were fully renovated into passive house with renovation area was no less than 210 million m 2per year, a total emission of 9.8 billion tons of CO 2emission would be reduced until 2050. At the same time, yearly emission of 500 million tons of CO 2would be decreased to 50 million tons per year from now on. Passive house can effectively relieve air pollution caused by PM2.5 by decreasing indoor PM 2.5 content to a proper level through mechanical ventilation system with high-level filters. 1.3 To improve living comfort for habitants in the climate zone featuring cold in winter and hot in summer Construction of passive house or renovation of existing buildings into passive house or low energy buildings in this region will effectively solve a serious of problems of buildings in this area, such as being cold in the room in winter without heating, moisture and mold within building and high energy demand for cooling in summer. 1.4 To remarkably improve indoor thermal comfort and prolong the life expectance of the buildings 2 . Suggestions on further promotion of low energy building and passive in China 2.1 To strengthen the techniques research and development of the Passive House. According to the special technical requirements of Passive House, we should research and develop the technology to have our independent intellectual property rights of the new technology, new products, new materials and new skills. 6 2.2 To expanding the Passive House demonstration scale. Passive House demonstration should be practiced for different types of buildings like residential building, schools, commercial and public buildings in different climate zones. 2.3 To guide the development of related building materials industry, promote the construction of energy-saving materials and products update. Develop a huge market of housing construction by extending the Passive House program. Encourage the enterprises that have interest in the industry to carry out research and demonstration, guide the domestic related product upgrading, and promote energy-saving building materials and product market development. 2.4 To Strengthen capacity building To develop training materials of Passive House, design the training courses, launch the training programs for designer, construction workers, supervisor, test staff and technicians. 2.5 To establish the perfect technical standard system of the Passive House. Provincial standards of the Passive House in different climate zones in China regarding design concepts, design drawings and construction techniques should be developed, and then the national standards of passive house should be followed in a short time. 3. Policy Suggestions from Qinghuangdao Project team. 3.1 To avoid using the use of central heating in Tibet, Qinghai area. 3.2 To limit the use of central heating in the area located the south of Huaihe River. 3.3 To improve the requirements of EE renovation of the existing building. China is gradually working on the EE renovation of residential building. Currently, energy saving target is carried out based on the current national energy saving standard. German experts remind us that China should not repeat the history to make energy-saving renovation in two times, instead should finish renovation in one 7 time. The experts suggest that China should improve the standard of EE renovation of the existing building from current standard to the Passive House standard. 3.4 Strictly restrict construction of new fossil-fuel fired heating system. In order to meet the needs of all new buildings, people put a large number of funds into the construction of heating facilities. We suggested that the government strictly restricts new heating infrastructure construction and put the money into developing the Passive House. 3.5 Support the Passive House development with development of incentive policy Coordinate with finance department effectively to get more fiscal incentives on the Passive House program. Study incentive policies about the tax, land, planning, floor area ratio and other policy. Encourage the governments and developers to construct more Passive House. Government at different levels should give policy support to the Passive House developers. For example, when the government calculates the floor area ratio, the building thermal envelop should not be taken into consideration or the floor area ratio should be increased for the project. The buyers’ down payment and interests should be also considered to reduce. 8 目 录 一、 引言 13 二、 项目概况 13 （一）“被动式低能耗房屋”的定义与概念 . 13 （二）“被动式低能耗房屋”的指标 . 14 （三） 各国情况与趋势. 16 1. 欧盟 16 2. 德国 16 3. 丹麦 17 4. 美国 18 （四）中国现有建筑采暖能耗与德国被动式低能耗房屋的比较18 （五）中德被动式低能耗房屋示范合作项目 . 19 三、秦皇岛示范工程 . 20 （一） 工程概况与项目目标 20 （二） 关键技术的应用 . 21 1. 无热桥的高效外保温系统 . 21 2. 采用双 Low-e高性能保温隔热外窗 22 3. 高效热回收新风系统 22 4. 房屋良好气密性 22 5. 防潮防水技术 22 6. 充分利用太阳能和其它可再生能源 22 9 7. 保障房屋耐久性的材料与技术 23 8. 高厚度外墙外保温防火技术 23 9. 智能化控制 23 10. 噪声防护 23 （三） 施工与质量控制 . 24 1. 外墙 . 24 2. 地下室外墙和散水 . 24 3. 屋面和女儿墙 . 25 4. 首层地面与非采暖地下室顶板 . 26 5. 楼板 . 26 6. 分户墙 . 27 7. 不采暖楼梯间与室内隔墙 . 27 8. 厨房、卫生间排风道保温 . 27 9. 外窗的保温防水系统 . 28 10. 防热桥的构造 29 11. 气密性措施 30 12. 隔音措施 32 13. 新风、供暖和制冷 33 （四） 示范工程的成本分析 41 （五） 能耗和室内环境的监测分析 42 1. 气密性测试结果 . 42 2. 室内环境测试结果 . 42 10 3. 能耗测试结果 . 44 （六） 示范工程实施中存在的主要问题 47 1. 缺乏建造被动式房屋的关键技术和高端产品 47 2. 被动式房屋的设计、施工和检测力量比较薄弱 48 （七） 取得的经验 . 48 1. 有领导的高度重视 48 2. 有科技司的支持 48 3. 有中德双方的紧密而良好的合作 49 4. 有开发商超强的执行能力 49 四、发展被动式低能耗房屋的重要意义 . 49 （一） 发展被动式低能耗房屋是保障我国能源安全的重要手段50 （二） 发展被动式低能耗房屋有助于缓解我国大气污染问题 52 （三） 发展被动式低能耗房屋可为夏热冬冷地区提供舒适的居 住条件 53 （四） 发展被动式低能耗房屋可带动建筑节能产业升级和转型54 1. 传热系数 K1 W/mK的外窗 54 2. 带有高性能热回收装置的新风系统 55 3. 高性能门窗密封材料 . 55 4. 防水隔汽膜和防水透汽膜 . 55 5. 性能优良的外墙外保温系统 . 55 6. 窗台护板和女儿墙扣板 . 55 11 7. 生产高性能材料的原料工业 . 56 （五） 发展被动式低能耗房屋可显著提高室内舒适度水平，并 延长房屋的使用寿命 56 五、关于下一步推广应用被动式低能耗房屋的建议 . 56 （一）关于下一步推广应用被动式低能耗房屋的建议 . 56 1. 加强被动式低能耗房屋的技术研发 56 2. 扩大被动式低能耗房屋的示范规模 57 3. 引导相关材料产品行业的发展，促进建筑节能材料与产 品更新换代 57 4. 强化能力建设 57 5. 研究推动被动式低能耗房屋发展的激励政策 57 6. 建立完善被动式低能耗房屋的技术标准体系 57 （二）关于政策方面的建议 . 57 1. 严禁在西藏、青海地区推广使用集中供暖 57 2. 严格限制在淮河以南地区推广使用集中供暖 58 3. 提高既有建筑节能改造标准 58 4. 严格限制各新建供暖设施 . 58 5. 对建造被动式房屋给予政策支持 58 12 一、引言 建筑节能对节约能源和国家的可持续发展起到至关重要的作用，是实现国 家能源安全的重要组成部份之一。国际上建筑节能技术进步非常快，已经从低 能耗建筑向被动式建筑、零能耗建筑、到产能建筑上发展。提高建筑性能，使 建筑本身对能耗的需求降到最低，并充分利用可再生能源，从而摆脱对传统化 石能源的依赖已经成为德国、瑞典、奥地利等建筑节能领先国家的节能减排重 要手段。 自 2009 年起，在部建筑节能与科技司的指导下，住房和城乡建设部科技与 产业化促进中心与德国能源署（dena）在中国推广建设“被动式低能耗建筑”。 2011 年 6 月，中国住房和城乡建设部和德国交通、建设和城市发展部签署了 关于建筑节能与低碳生态城市建设技术合作谅解备忘录，进一步明确了发 展被动式低能耗建筑以最大限度地降低建筑用能需求的合作重点。在中德双方 技术人员的紧密合作下，从人员培训、方案设计、材料产品选择、施工工法到 验收检测全方位地探索适应中国当地条件下的建造被动式房屋的解决方案。 秦皇岛五兴房地产有限公司在“在水一方”住宅项目是列入 2011 年部科技 合作计划中的首批“中德合作被动式超低能耗示范项目”。该项目在了中德双 方的共同努力下，通过了相关测试，监测结果表明，达到“被动式低能耗房屋” 的各项预期目标。 实践证明，在中国现有条件下推广被动式低能耗建筑，居住环境改善是明 显的，建筑能耗降低是显著的，技术上是可行的，经济上是可承受的。 二、项目概况 （一） “被动式低能耗房屋”的定义与概念 被动式房屋指采用各种节能技术构造最佳的建筑围护结构和室内环境，极 大限度地提高建筑保温隔热性能和气密性，使建筑物对采暖和制冷需求降到最 低。在此基础上，通过各种被动式建筑手段，如自然通风、自然采光、太阳能 辐射和室内非供暖热源得热等来实现室内舒适的热湿环境和采光环境，最大限 度降低对主动式机械采暖和制冷系统的依赖或完全取消这类设施。 13 早在上世纪八十年代初，瑞典隆德大学 Bo Adamson 教授和德国达姆施塔房 屋与环境研究所 Wolfgang Feist 博士提出了一种新的理念要在不设传统采暖 设施而仅依靠太阳辐射、人体放热、室内灯光、电器散热等自然得热方式的条 件下，建造冬季室内温度能达到 20℃以上，具有必要舒适度的房屋。他们将这 种房屋称为被动式房屋。 （二） “被动式低能耗房屋”的指标 被动式低能耗房屋基本要求是要满足“采暖能量来自于自身”要求。其性 能指标在不同的国家和地区需要根据自己的气候条件进行调整。 瑞典于 2012 年 9 月 27 日颁布了瑞典零能耗与被动屋低能耗住宅规范， 这也是到目前为止，世界上第一部也是唯一的被动房屋的规范。该规范中提出 的主要指标见表1。 表 1 瑞典被动式房屋的主要指标 1类别 指标名称 指标要求 气密性 n 50 20.3 采暖和生活 热水用能 输送至建筑物的采 暖和生活热水能量 气候区 1 ≤58 kWh/m 2 a最大非电加 热 ≤29 kWh/m 2 a最大电加热 气候区 2 ≤54 kWh/m 2 a最大非电加 热 ≤27 kWh/m 2 a最大电加热 气候区 3 ≤50 kWh/m 2 a最大非电加 热 ≤25 kWh/m 2 a最大电加热 采暖负荷 楼宇采暖负荷 气候区 1 ≤17 W/m 2气候区 2 ≤16 W/m 2气候区 3 ≤15 W/m 2室内舒适度 指标 采暖室内温度 20～26℃ 噪音 B 类 超温频率 10 1 该表中的 m 2 指每平方米采暖面积 2 室内外压差 50帕的状态下，房屋每小时换气次数。 14 德国 Rongen Architekte 建筑师事务所提供的德国被动式房屋主要指 标见表2。 表 2 德国被动式房屋主要指标 类别 指标名称 指标要求 气密性 n 500.6 建筑物总用能 总一次能源消耗 ≤120 kWh/m 2 a 采暖需热量和采暖 负荷 楼宇采暖需热量 ≤15 kWh/m 2 a 或采暖负荷 ≤10 W/m 2制冷 有效制冷需求 ≤15 kWh/ma 室内舒适度指标 室内温度 20～26℃ 超温频率 10 室内二氧化碳含量 1000ppm 德国被动式房屋研究所（Passive House Institute）的认证指标如表3。 表 3 德国被动房认证指标 类别 指标名称 指标要求 气密性 N 500.6 建筑物总用能 总一次能源消耗 ≤120 kWh/m 2 a 采暖需热量和采暖 负荷 楼宇采暖需热量