“被动房”的主动节能之道
面对能耗大户的楼宇建筑，“被动房”凭借其能耗少、节能效果明显、低碳排放等优势，近年来备受市场关注和看好，已成为节能建筑的新标杆。
在胶东半岛的青岛市中德生态园区内，一幢获德国被动房研究所（Passive House Institute，以下简称“PHI”）认证的亚洲最大被动式公共建筑———青岛中德生态园被动房技术中心（以下简称“PHTDC”），自去年9 月正式启用以来，吸引了众多的参观者和取经者。
近日，《机电商报》记者有机会参观了这座号称“亚洲样板”的被动式建筑。
PHTDC 总面积13768.6 平方米，外部整体呈“崂山石”状，地上5层，半地下1 层，地下1 层，集中了被动式建筑技术展示、交流与培训、办公、体验式居住等多功能于一身。据承建方青岛被动房工程技术有限公司技术咨询部副部长刘磊介绍，PHTDC 严格按照德国PHI 标准，同时因地制宜地结合当地气候条件，通过高效新风热回收系统、高性能外保温系统、智能化楼宇自控系统等应用，PHTDC 建筑节能高达90%以上，远超目前国内普遍施行的65%建筑节能标准。
被动房建筑的典范
起源于德国的“被动房”，是指适应气候特征和自然条件，通过保温隔热性能和气密性能更高的围护结构，采用高效新风热回收技术，最大程度地降低建筑供暖供冷需求，并充分利用可再生能源，以更少的能源消耗提供舒适室内环境的建筑。据刘磊介绍，PHTDC 一是采用了热源地泵系统，地下换热器共设计了80 口深120 米地源井进行冷热交换；二是采用了高性能的外保温系统及良好的气密性措施，极大地减少了室内外的冷热交换；三是通过高效新风热回收系统来保障室内的空气品质。
“PHTDC 在选材、构造、设计、施工等方面力求精益求精，有效保障了建筑整体的气密性、保温性以及采光等。”据刘磊介绍，在室内外压差50 帕斯卡的情况下，PHTDC平均每小时的换气次数仅为0.3，远低于德国PHI 标准规定的0.6。这些举措，一方面尽量减少能量的消耗，另一方面也让能源得以高效利用。
不仅如此，PHTDC 还安装了功率62.4 千瓦、年发电量在66000 千瓦时左右的太阳能发电系统。“但这仅能满足整幢建筑近20%的电力需求，超过80%的电力依然需要电网供电。”刘磊讲道。即便如此，据测算，PHTDC 一次能耗节约近130 万千瓦时/ 年,节约运行费用约50 万元/年，减少碳排放量664 吨/ 年。
主动优化的黑科技
“被动房”固有的设计和构造等，遵循了其低碳、低能耗以及节能的宗旨。但为保证建筑内主要机电设备能够根据设定的室内外环境需求，进行时时的匹配，高效运行；同时，针对办公室、会议厅、公寓、展览室等不同的需求，打造“以人为本”高舒适度和进一步的优化节能。实现这些目标，对PHTDC“主动优化”智能楼宇解决方案的供应商———西门子（中国）有限公司楼宇科技集团（以下简称“西门子中国楼宇科技”）而言是一个不小的考验。
在PHTDC，西门子中国楼宇科技不仅为其提供保障电力可靠供应的变压器和断路器等，而西门子独具优势的楼宇自控系统和整体房间控制系统（TRA），助力PHTDC 在节能和高效方面再上新台阶。
据西门子中国楼宇科技节能业务总监许冬介绍，作为PHTDC的“智慧大脑”，楼宇自控系统主要实现两大功能，一是对地源热泵机组、新风机组以及各种水泵等机电设备运行的优化与控制。针对PHTDC 所处的气候环境，主要实现夏季降温除湿、冬季采暖以及新风除霾等三大功能。二是通过管理平台软件Desigo CC 来实现宏观层面的管理与优化。
他进一步解释道：“具体而言，Desigo CC 相当于自动化控制系统和管理人员之间的人机界面。西门子软件的兼容性在行业中实现了突破，不仅可以自主兼容市面上主流的机电设备所运用的开放协议，还可以将PHTDC 的暖通空调、照明、遮阳、给排水、建筑外层监控、太阳能与能源管理系统等产生的数据与建筑设计建造过程中建立的BIM（Building Information Modeling）三维数字模型进行无缝连接，形成一个直观的管理界面。同时，Desigo CC所采集的25 个控制柜内1200 个数据点的信息，能跟BIM 模型进行互联互通。”许冬坦言，要实现与大量不同品牌和型号的第三方设备无缝连接和协同优化，具有一定的挑战性。不过，凭借丰富的技术经验，经过精心调试的西门子楼宇自控系统成功做到了各个系统之间良好的交互。
他强调，针对单个房间的TRA，在业内首次真正做到了利用一套管理系统将室内暖通空调、照明、遮阳等子系统集成起来，通过智能优化的方式，来满足室内对光环境、热湿环境和空气品质的要求，达到舒适节能的目的。“不仅要解决原有各系统的兼容性问题，同时还要考虑室内各环境指标的相互影响。”
许冬举例道：“当利用室外采光来提供照明时，又要防止过多的热辐射影响室内的热湿环境；而新风系统在营造室内良好的空气品质时，同样也会对热湿环境产生影响。室内的光环境、热湿和空气品质本身就是相互耦合与相互干涉的。”
在许冬看来，西门子的TRA，可以彻底打通各设备的界限，形成一套开放式、兼容性极强的体系，高效协调室内几大舒适度指标。据悉，在房间里，西门子部署15 组能根据需要调节灯光和室内温湿度的RoomOpti Control 模块，独有的“绿叶”按键，可以自动计算出暖通空调、照明和遮阳三个子系统最优运行模式的“最大公约数”，实现“一键节能”。“因为TRA 的效率功能可自动探测房间内不必要的能源消耗。”在许冬眼里，西门子是业内第一家做到TRA如此高效且“以人为本”的厂商。
不难发现，借助西门子的解决方案，PHTDC 不仅可将尖端的节能技术集成一个平台，在提高设施管理的灵活性和效率的同时，更是大幅提升了楼宇能效。
前景广阔值得期待
建筑节能广泛的市场需求和巨大的社会效益，无疑让“被动房”未来的市场空间充满期待。“未来5年，中德生态园还将集中发展160万平方米、全国最大的被动式建筑集群。”中德联合集团副董事长、总经理毛世青接受采访时表示。据他介绍，被动房已与精英产业、智能
化、工业4.0 成为中德生态园四大主导产业。
资料显示，我国北方地区按国家现行节能标准设计的公共建筑一次能约消耗约为216 千瓦时/ 平方米·年，而按被动式标准设计的建筑一次能源消耗不大于120 千瓦时/平方米·年，节能空间巨大。相对传统建筑，被动房建造成本增加量仅为800～1000 元/ 平方米。如果从整个建筑的全生命周期来计算，初期建造约占到总体费用的20%，而通过后期能耗费用的大幅降低，多出的成本费用8～10 年即可回收投资。
面对如此巨大商机，西门子（中国）有限公司执行副总裁兼楼宇科技集团总经理邵康文在接受采访时指出：“作为一直践行绿色环保理念的公司，PHTDC 的成功实践，让西门子在中国首次对被动式建筑节能进行了有益的尝试和探索。”
同时，他表示，无论是新建楼宇，还是旧楼改造，西门子在建筑节能领域已积累了丰富的经验和深厚的技术功底。“目前，我们在全球已成功帮助2000 幢建筑实现了节能的目标，每年帮助业主节省的节能费用超过200 亿元，减少的二氧化碳排放超过400 万吨。”邵康文讲道。
在中国，西门子全套的电气解决方案帮助世界第二高楼———上海中心大厦实现了20%的节能效果；而在中国进出口商品交易会展馆一期节能改造中，西门子帮助实现了每年250
万元左右的节能收益，并帮助项目取得了LEED 金奖认证，这也是世界范围内展馆类建筑取得的第一个LEED 金奖认证。（韩建新）
