来源：康居认证 马伊硕 被动房网
1 绪论
1.1. 国内外研究现状
1.1.1. 国外被动式低能耗建筑计算方法发展现状
1988年瑞典隆德大学的Adamson教授和德国的Feist博士首先提出被动式建筑的概念，认为被动式建筑不采用主动的采暖和制冷系统就可以维持舒适的室内热环境。1996年，Feist博士在德国Darmstadt创建了被动房研究所，并开发出Passive House Planning Package（PHPP）作为被动式建筑的专用计算和设计软件。
早期被动式建筑能耗的计算需要输入大量高准确度的动态数据，这些数据广泛且不便收集，因此计算任务繁重且准确度不高。经过对比分析多种方案并不断优化被动式建筑设计，在与实测数据进行对比的基础上，提取关键参数对计算模型进行了简化。目前PHPP以Excel为平台，以物理平衡方程为科学依据，采用基于月份的能量平衡法进行计算，即将整栋建筑看作整体，用月/年能量平衡代替短时间间隔的动态模拟给出建筑的年采暖需求和制冷需求。
总体而言，简化稳态计算方法PHPP的计算结果与动态模拟法和测试统计结果的吻合度均较高。当然，任何一种简化模型都会使准确度有所降低。然而在一个复杂的程序中，任一输入参数都会因输入误差导致计算结果精度降低，且计算精度还受到多种不可预测因素如天气的影响。因此，考虑到工程实用性，使用优化且简单的计算工具是比较实际的。
PHPP的主要内容包括：能耗计算（包括热阻计算和传热系数计算）；窗户规格设计；室内通风系统设计；热、冷负荷计算；夏季热舒适预测；采暖和家用热水系统设计；一次能源需求计算以及CO2排放量计算。
1.1.2. 我国被动式低能耗建筑计算方法发展现状
2010年，秦皇岛“在水一方”C15#住宅楼成功入选中德合作被动式低能耗建筑示范项目，历经3年的设计和施工，于2013年10月完成质量验收，成为中国首例成功实施的被动式建筑示范项目，并获得了德国能源署认证。
在总结示范项目经验、论证示范项目设计和实测数据、借鉴德国和瑞典被动式建筑标准的基础上，我国首部被动式低能耗建筑标准——河北省《被动式低能耗居住建筑节能设计标准》[2]于2015年编制完成。
该标准是根据河北省住房和城乡建设厅《关于印发〈2012年度省工程建设标准和标准设计第一批编制计划〉的通知》（冀建质[2012]214号）的要求而制订的。历经近3年时间，数十次标准讨论和修改完善，编制组总结试点经验，参照中国现行的相关标准、规范，完成了本标准的编制工作。
2015年2月27日，河北省住房和城乡建设厅下发了“河北省住房和城乡建设厅关于发布《被动式低能耗居住建筑节能设计标准》的通知”，批准由住房和城乡建设部科技发展促进中心、河北省建筑科学研究院主编的《被动式低能耗居住建筑节能设计标准》为河北省工程建设标准，编号为DB13(J)/T177-2015，自2015年5月1日起实施。本标准是中国第一部，同时也是世界范围内继瑞典《被动房低能耗住宅规范》后第二部有关被动式房屋的标准。
该标准的主要内容包括：总则，术语和符号，室内外空气计算参数，基本规定，热工设计，采暖、制冷和房屋总一次能源计算，通风和空调系统设计，关键材料和产品性能，以及施工、测试、工程认定及运行管理。
其中，关于采暖、制冷和房屋总一次能源计算部分，该标准基于我国现行的《民用建筑热工设计规范》（GB 50176）、《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》（GB 50736）、《民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）》（JGJ 26）以及陆耀庆主编的《实用供热空调设计手册（第二版）》，提出了被动式低能耗建筑的计算方法，包括采暖负荷、采暖需求、制冷负荷、制冷需求、采暖一次能源需求、制冷一次能源需求以及总一次能源需求的计算和分析。
采暖期采暖通风系统的采暖负荷，应根据房屋下列散失和获得的热量确定：（1）围护结构传热的耗热量，包括基本耗热量和附加耗热量；（2）通风耗热量；（3）建筑物的内部热源得热量，包括人体、照明和家用电器散热。
房屋单位面积的年采暖需求，应从规定的采暖计算起始日期至采暖计算终止日期进行逐时计算确定。考虑的失热包括：（1）围护结构传热引起的房屋单位面积耗热量；（2）通风引起的房屋单位面积耗热量。考虑的得热包括：（1）透明围护结构通过太阳辐射获得的房屋单位面积得热量；（2）建筑物内部热源引起的房屋单位面积得热量，包括人体、照明和家用电器散热。当逐时热平衡计算值为负时，取该时点的采暖需求为零；当逐时热平衡计算值为正时，该值即为该时点的采暖需求；将所有时点的采暖需求累加，即为房屋的年采暖需求。
制冷期制冷通风系统的制冷负荷，应根据逐项逐时的冷负荷计算确定。通过围护结构进入的非稳态传热量、透过外窗进入的太阳辐射热量、人体散热量以及非全天使用的设备、照明灯具的散热量等形成的冷负荷，应根据非稳态传热方法计算确定，不应将上述得热量的逐时值直接作为各相应时刻冷负荷的即时值。空气调节区的夏季计算得热量，应按照下列各项分别确定：（1）围护结构传热的得热量；（2）通风得热量；（3）通过透明围护结构进入室内的太阳辐射得热量；（4）建筑物的内部热源得热量，包括人体、照明和家用电器散热。
房屋单位面积的年制冷需求，应从规定的制冷计算起始日期至终止日期进行逐时计算确定。考虑的得热包括：（1）围护结构传热引起的房屋单位面积得热量；（2）通风引起的房屋单位面积得热量；（3）透明围护结构通过太阳辐射获得的房屋单位面积得热量；（4）建筑物内部热源引起的房屋单位面积得热量，包括人体、照明和家用电器散热。将所有时点的制冷需求累加即为房屋的年制冷需求。
房屋总一次能源需求包括采暖、制冷、通风、生活热水、照明和家用电器一次能源需求。将采暖和制冷需求转换为一次能源需求时，应依据采暖和制冷的方式和所用能源的种类，考虑加工、转换和输送过程中的能量损失。采暖和制冷一次能源需求应根据不同情况，按照实际的管网效率、锅炉效率、采暖或制冷计算期的设备终端效率、以及不同能源种类的一次能源系数计算。通风、生活热水、照明、家用电器一次能源需求应根据不同情况进行估算。
1.2. 本文主要研究内容及研究意义
本文的研究内容包括：
（1）对中、德被动式低能耗建筑能效计算理论进行比较和分析，重点关注对热桥计算、遮阳计算、外窗传热系数计算等关键问题的处理方法，识别造成计算结果差异的主要原因，对我国计算方法做必要和有益的修正和补充；
（2）通过比较研究中、德被动式低能耗建筑能效计算理论和方法，为我国被动式低能耗建筑标准中能耗计算方法相关部分的制订提供依据和技术支撑，为后续示范项目的能效计算和认证提供可靠基础。
（未完待续）
住房和城乡建设部科技与产业化发展中心
北京康居认证中心 马伊硕
