[编者注：本文最初出现在建筑科学网站上“被动房屋（Passivhaus）标准 - 与其他寒冷的气候低能量房屋进行比较。”GBA将Straube文章作为一对Pro / Con文章之一。来自Marc Rosenbaum和David White的回复标题为标题"为被动式住宅标准辩护"]

由约翰·Straube

Passivhaus（pH）标准是一套超低能源使用家庭的自愿标准。最初在德国开发的房屋和低层多单位住宅建筑，该标准已应用于各种国家的房屋和商业建筑。Passivhaus标准标准最有趣的方面可能是它具有相对较少的强制要求，从而提供了设计灵活性，并且它专注于能量消耗。然而，在PH计划中有许多建议，这对寒冷气候（DOE气候区5-7）北美住房的良好决定，有些是对环境或房主的影响很少或没有利益。

PH标准的独特焦点是通过通过建筑物外壳传导和空气泄漏的热量损失的特殊问题，并在其建议中完全无视气候区。高绝缘值，非常高的性能窗口和气密性水平比任何其他建筑物都好，任何地方都是正常结果。实际上还需要非常高效的电器来满足能源消耗目标。

尽管他们的名字，由Passivhaus标准建造的房屋不是“被动”。所有Passivhaus都必须有一个有源机械通风系统，并且都有一些有源加热系统，尽管非常小。建议使用被动太阳能设计原理但不是强制性的。

被动式住宅的概念是由沃尔夫冈·费斯特博士(Wolfgang Feist)和博·亚当森(Bo Adamson)教授在20世纪80年代末提出的，并在90年代的研究中实施。根据Feist的说法，PH项目的灵感来自William Shurcliff(太阳能住宅的先驱)和Harold Orr(萨斯喀彻温住宅的超级绝缘住宅的先驱)的住宅。

需求

主要的Passivhaus目标标准是：

• 总供暖和冷却需求<15千瓦时>
• <120 kWh的总部主要（即源）能量>
• 气密性0.6[电子邮件受保护]PA或更少

即使是这些要求中的一些也可能不是强制性的：在2008年的面试中能源设计更新[1] FEIST他自己表示，加热需求数可能是任何东西。在这次采访中也陈述了“只要你在某种程度上建造房子，你可以使用通风系统......提供加热和冷却，它可以被认为是一个宽松的。”通过后一种定义，数千个建筑的美国家庭，使用加热和冷却系统提供通风，是宽容！当然，如果要求是用于不循环的加热系统，那么这对冷气候壳体来说是非常限制性的，而且对冷气候壳体不太有利。

其他常用的（或者，根据您读取，所需的）措施包括：

• 峰值加热需求应低于10 W / M2（3.2 BTU / FT2）
• 场地总能量<42千瓦时>
• <0.8 W / M2K的窗口U值（0.15 BTU / FT2 / F，R-7.1）
• 高效热恢复（超过80％）

地板面积是由覆盖层内部的总条件面积来测量的。(PHPP 2007在第37页声明，“PHPP中使用的尺寸总是外部尺寸。因此，最外层的热外壳是可以进入的。”然而，由于楼梯井和墙壁被减去，面积进一步减少了20%，因为这是标准的德国面积计算方法)。地下室只占其实际面积的60%，因为在德国标准中它不被视为居住空间。唉，我不明白;也许德国人不会建造地下室，你可以像北美的现代地下室一样住在里面。

典型的被动式住宅的方法

典型的无源房屋方法几乎专注于降低空间加热载荷，留下照明，热水，冷却，器具和杂项电荷，以下降“总初级”要求。然而，广泛承认，在大多数情况下，必须使用非常高效的器具和照明来满足主要/源能量目标。

几乎所有的Passivhauses都依赖：

• 非常厚的隔热层，R-40至R-60的墙壁，R-50至R-90的屋顶，通常是R-30至50的次板隔热层，三层玻璃的低辐射窗户，以及特别避免热桥(木框架除外)，
• ultra-airtight建设(< 0.6[电子邮件受保护])，再加上r值要求，通常导致设计师需要选择更简单的形状，
• 通过将房子朝向南方，并使用SHGC约为0.5(或更高，如果可能)的窗户，被动太阳能获得部分供暖，
• 热回收，过去用的是接地管最近用的是双核hrv达到80%到90%的效率，但基本上总是用回风通道向每个空间提供空气
• 通风空气的加热以提供空间加热，虽然许多房屋使用辐射地板，墙壁，天花板和散热器。

然而，解决方案的多样性很大，并且可能被视为程序的强度。有Passivhauses使用燃气锅炉提供加热，以及包括太阳能热水和/或光伏和木材炉灶的那些。另一方面，冷却，很少，主要是因为该程序已经更广泛地采用了地理区域。

绝缘和气密

被动式住宅的墙体保温等级一般在R-40到R-60之间，屋顶的保温等级在R-60到R-90之间，楼板的保温等级在R-30到50之间。也许同样重要的是，热桥在计算方法中得到了相当准确的考虑。

窗口规格也很苛刻。对于窗口，普通规范适用于U = 0.15（0.8W / M2 k）或更小。目前尚不清楚如何将这些值转换为北美，因为NFRC测试方法通常导致与欧洲标准相比，同一窗口的热流增加约10％。然而，为了接近这些目标窗口肯定需要具有非导电框架（乙烯基，木材或玻璃纤维）和三层玻璃，低E涂层和气体。事实上，很难找到可以实现这些规格的商业可操作的窗户，并据报道，导入的PH-Certified Windows的成本大约是两倍（每平方英尺90-100美元），那么可用的三层玻璃玻璃纤维窗（R6为50美元/ SF）。

气密水平<0.6[电子邮件受保护]也是非凡的。在北美，很少有家庭能做到这一点，而且通常是作为特殊的定制房屋建造的，通常有非常简单的平面形式和简单的屋顶线条。瑞典预制房屋出口商[2]表示，除了单层农场外，该公司不推荐其他任何住宅方案采用被动式建筑标准，因为该公司有经验，除了最简单的建筑形状外，很难可靠地满足严格的气密性目标。通风和加热

虽然建议将峰值加热需求保持在10 w / m 2以下（3.2 btu / ft2），这不是强制性的，基于仅在通风空气中加热房屋的愿望。但是，根据我们在BSC的分析，本建议书既难以在寒冷气候中实现（使用标准计算方法），并且不必要实现低年度能耗。通过使用极端绝缘和消除热质量和内部增益的安全因子，可以达到这种低温需求。

在欧洲，较高的通风率通常被指定，可能是因为没有提供机械通风的长期历史，过去的系统没有把空气分配到每个房间。2007年被动式住宅规划方案(PHPP 2007)的建议是30立方米/小时，即17.5 cfm/人，而ASHRAE 62.2要求7.5 cfm/人+0.01 cfm/ft2。PHPP 2007还指出，“平均换气率不应低于0.3 ACH。”对于一个2000平方英尺的3间卧室的单一家庭住宅，这导致PH通风量为80 cfm，而ASHRAE 62.2-2007的通风量为50 cfm (25 l/s)。虽然这个60%的差异不是很大，但许多PH值的通风率要高得多，因此PHPP 2007(第81页，第14.1节)警告用户不要过度通风。

PHPP 2007还将空气输送的最高温度设置为小于52°C(126°F)。这将热量传递速率限制在每cfm气流60 Btu/hr左右(126次供气少于70 F回流乘以1.08 Btu/hr/cfm/F = 60)。如果从2000平方英尺的家中排出的50 cfm的通风空气被加热到最高126°F(52°C)，它可以提供最高3000 Btu/小时的热量，或大约比一个标准的小火炉少15倍!这计算出的热量传递仅为1.4 Btu/ft2 (4.3 W/m2)。要在通风的情况下提供10 W/m2 (3.2 Btu/ft2)的PH最大加热强度，需要115 cfm (60 l/s)的通风量，这是ASHRAE 62的通风量的2.3倍!

如果采用这种方法，过度通风将对低能耗房屋造成非常严重的能量损失，因为这相当于使用机械系统造成空气泄漏。可能由于这个原因，被动式豪斯研究所推荐非常高效(如75-85%)的热回收通风机和高效风扇。虽然标准测量HRV比北美欧洲效率是不同的,应该清楚,一个标准的65%的效率HRV(一个典型的规范在北美)操作在50 cfm和0.6 W / cfm,将使用更少的能源效率比很贵75% HRV操作80 cfm和0.75 W / cfm。因此，北美住宅通风到ASHRAE 62.2，具有标准效率(>60%)HRV和高效风扇电机(>1.5 cfm/W)，比大多数被动式通风系统消耗的能源更少。这样的HRV/ERV装置已经安装在许多建筑美国，能源之星，R2000，和更好的家庭。HRV相对于中央风扇集成通风系统(即FanCyclers)的节能效果很小，但对于寒冷气候中非常低能耗的建筑来说，具有上述规格的HRV通常可以减少一次能源消耗。

应该指出的是，许多北美HRV消耗过多的电能，应该避免。能源明星很快将限制HRV的电能绘制，但这些要求将不会生效几年。Numerous right-sized HRVs (meeting ASHRAE 62.2) with efficient fans (i.e., 0.5 to 0.75 W/ cfm) are available and can be purchased for $500 to 700. In more moderate climates, central fan-integrated ventilation systems (i.e., without heat recovery) consume only very little additional energy than a high performance HRV, but provide equivalent quality ventilation at a fraction of the capital cost.

鉴于美国和加拿大部分0°F（-18°C）或更低的设计温度的标准通风和设计温度的发生，允许使用通风空气作为唯一加热手段的通风速率对设计和最严重的是最严重的限制性，并且对低能量的房子非常不切实际和对立。

在使用辐射地板或空气的加热以及重新循环的气流（北美大部分地区的两个最常用的加热系统），也似乎几乎是避免的避免。

尽管辐射地板在低能耗住宅中提供了“太多”热量，但从舒适的角度来看，它们可能是可取的，特别是如果它们应用于家庭的小区域(如浴室和厨房的瓷砖地板下)。尽管如此，辐射地板很少是成本最低的空间供暖方法。

Passivhaus建议之一是导管空气速度保持在3米/秒（588 FPM）以下。在我们所有的项目中，BSC建议人工余速度应保持在500到750英尺/分钟之间，跳动/分支管道速度应低于500 FPM。这些限制节省风扇能量并降低噪音。

被动房屋和BSC建立美国房屋的另一项建议是确定返回空气途径的要求，以及转移格栅的规格。Passivhaus描述了1Pa的目标压降，而BSC允许烤架上的3 PA压降。Passivhaus标准在欧洲这种危险的实践中几乎不为人知，不包括外壳外的管道。

典型的BSC BA低能量房屋

许多BSC设计的建筑物美国原型房屋已经在寒冷的气候（5区和更高节）内建造，这与Passivhaus标准相比，在其主要/源能耗方面。也就是说，他们可能比Passiv Haus消耗40％至60％，但更具成本效益。通常，这些房屋使用最小的R-5（U = 0.2）窗口（三层玻璃，低E涂层，暖缘垫片），R-10在条件的地下室中的R-10子板绝缘和R-20壁绝缘，R-40以上墙壁和R-60天花板（“5/10/20/40/60”方法）。这些BSC房屋中的所有热桥都是通过在框架外部上的绝缘来控制。这些r值是可比的，如果在低端，则在pH使用的范围内。

气密性等级为3[电子邮件受保护]如果对气密性细节进行了测试，并进行了一些培训和气密性测试，生产施工人员可以定期完成Pa。根据我们和其他人的经验，气密性等级是1.5[电子邮件受保护]如果在设计气密性细节和持续培训，测试和检查时，可以可靠地实现PA。在建筑物和加拿大R2000计划的经验中，这种气密性水平是可实现的，但有一些努力。实现较低空气泄漏的最大障碍可能是建筑形状的复杂性。鉴于空中障碍和贸易技能的实践状态，0.6[电子邮件受保护]PH要求的水平很难达到生产住宅(尽管可以在定制住宅中实现)，而且很难证明在任何情况下对能源、空气质量或耐久性的小增量效益是合理的。

学士项目花费了大量的努力，以确保学士住房比同等住房更耐用和更健康。基本上没有讨论持久性，也很少讨论PH标准中的室内空气质量:当保温等级上升到所使用的等级时，对外部建筑材料的耐久性的影响没有讨论，也没有必要提高雨控要求，尽管损坏的漏风冷凝很可能是由非常低的可接受的漏风控制的。

能量消耗比较

测量（不是建筑物美国基准假设）表明，在适度大小的典型家庭中，可将电器和杂载和杂载的电器用电量和杂项载入为3000-4000千瓦时/年。这可以通过非常高效的设备，卓越的照明和更好的控制来进一步减少。Passivhauses的报告值往往较低，范围为2500至3000千瓦时/年。这些较低的水平可以在北美房屋中实现，但依赖于占用者以低能量方式运行和维护家庭。

美国家庭的家庭热水能耗约为每年3000 - 4000千瓦时很大的变化取决于居住者的生活方式，但这种能源使用在被动式住宅中似乎是相似的。如果有地下室，可以通过排水热回收来减少能源消耗(可能10-20%)，并通过选择使用热水最少的电器来减少(可能10-20%)。居住者的行为同样至关重要:一对退休夫妇可能会消耗一半的能量，而一个有十几岁孩子的五口之家可能会多消耗50%的能量。一个价格合理的双面板平板太阳能热水系统，即使在寒冷的气候条件下，也可以为家庭热水器具提供约2000千瓦时/年的预热水。

对于在DOE气候区5-7中描述的低能量标准内置的空间调节和通风能量需求趋于2000英尺的生活空间（54至80 kWhe / M2 / YR）的房屋为10000至15000 kWh。从双玻璃窗（R3.3至R5或R6）升级，并在2000-3000 kWh / YR中添加了高效的HRV，并且如果面向南面的裸露的太阳能批次，另一个1000-2000千瓦时可以减少。因此，空间加热能量值可以通过一些可能在一些批量（全南曝光通常不可用）的措施组合减少到7000-11000 kWh / YR的范围，并且在某些情况下可能具有成本效益（三倍玻璃窗并不总是具有成本效益的窗户）。

利用站点到源（位点到源能量使用pH术语）将天然气转换为3（德国2.7价值与美国能源部之间的中途为中途提供3.365价值), the following general energy use profile can be developed for a 25 by 40 ft raised ranch home with a fully finished basement (e.g., a home with 2000 ft2 of conditioned, useable space).

该表[见下文1 - 单击“图像放大”，以中档值为能耗，并将这种能量需求转换为初级（源）能源使用。It assumes the smallest available standard condensing natural gas two-stage furnace with an ECM motor (e.g. Goodman GMH95), a condensing sealed-combustion hotwater heater (such as an AO Smith Vertex, Navien, Quietside, or Viessman VitoDens), an efficient HRV (such as a Fantech VHR704 with an AirCycler controller), Energy Star appliances and all CFL lighting.

可以看出，在158 kWh / m2 / yr的源能量消耗超过120 kWh / m2 / yr的Passivhaus要求（因为德国地板地区计算的方法不同于北美，整个房屋比较更准确29300 Vs 17800 kWh）。然而，对于120万美元的进一步取消补贴投资，可以安装2.5千瓦的PV阵列（可以产生3250千瓦时/年），从而降低9750 kWh的主要能量消耗，以靠近任意（和可称赞）的Passivhaus能量目标。在这种情况下选择了PV，因为它是实现目标的最低成本方法。在许多情况下，三层玻璃窗和ERV（这些措施的升级为4000-5000美元，可以节省2000-3000 kWh / YR）可能是一种较便宜的方法，与2.0 kW阵列相结合。PV目前是最昂贵的未补贴形式或可再生能源，通常以每千瓦时50至70美分。许多可再生和/或无碳的电力（如风，生物质量，潮汐等）可以生产1/2至1/3的这种成本（另见BSI-026）。

PH值的一些建议要求设计师将更多有限的资源花在节约上，这比在当前光伏价格非常高的情况下生产能源更加昂贵。例如,在一个6000硬盘F气候,从0.6 W / cfm转变时,63%的效率Fantech HRV PH-certified 80%有效,0.75 W / cfm HRV,即使使用相同的ASHRAE这样50 62.2 cfm通风率,节省11美元每年在加热能源在1.65美元/千卡气体和15美分/千瓦时的价格。即使天然气和电力价格在未来十年翻三倍，也不可能收回由ph认证的HRV所带来的1000- 1200美元的溢价。将200平方英尺(占总建筑面积的10%)的R6窗户(如内联玻璃纤维填充氩气双低e涂层)升级为R7.1 ph认证窗户(性能优越)，在6000硬盘环境下每年可节省250-400千瓦时，但以目前的价格计算，这将需要1万美元的额外费用。将分板绝缘的r值从R20增加到R40是另一项非常昂贵的措施。

将所提出的家庭的绝缘水平加长（即，将规格更换为R-10窗口，R-80墙壁，R-120屋顶，0.6[电子邮件受保护]和100％HRV）并增加气密性不会一定会降低足够的主要能量需求，以满足pH能量目标。增加绝缘，窗口和气密值对这些级别不仅是非常昂贵的，而且非常恰当地限制，即宿舍，湾窗口等都变得挑战，以纳入和维持低表面积比率。即使所有措施都大及加热能量需求，初级能量需求强度也几乎不会下降到120 kWhe / m2 / Yr（pH能量目标）以下。

在DOE气候区6或7中，极端R-10 / R-80 / R-120规范的峰值加热需求将保持在10W / M2（3.2 BTU / FT2或6400 BTU / HR）的博士推荐，而不依赖于乘员生产平均热量（例如，在家里的一个人）和热质量的平均水平，以及50cfm的通风气流，不足以在设计0°F或-10°F夜间提供空间加热（即，需要将热量损失降至3000 BTU / HR以供气，以提供加热）。由于高效炉的成本（上文描述）少于约2500美元（无论如何都要通风，大量需要的管道制作），并且较小的容量熔炉不少，基本上没有资本成本降低空间加热能量要求

从合理使用资本的角度来看，在北美寒冷气候区，被动式住宅的方法可能会导致更昂贵的，更不灵活的建筑，甚至可能更多的能源密集型住宅，而不是更灵活的方法，只关注最低成本，实现每区域一次能源使用目标值的最持久的方法。也许PH标准对北美低能耗住房最重要的贡献是，人们不能简单地购买价值20万美元的光伏电池板来达到这一目标，因为太多的净零家庭已经做到了。

结论

寒冷的气候（DOE区5-7）的家园：

• 最低r-5：10：20：40：60外壳，
• 1.5[电子邮件受保护]气密或更好的,
• 冷凝(>95%)气炉与ECM风扇电机，
• 右尺寸（Ashrae 62.2）高效（> 65％，<0.6 w / cfm）HRV
• 冷凝(>92%)热水天然气热水器
• 在10％的能量之星的电器与CFL照明相结合

提供总能源和环境性能，接近寒冷气候的百万宗标准。这些房屋以标准北美建筑的相对较小的方式出发，适应更广泛的建筑款式，可以轻松修改不同的气候区，甚至可以由生产建造者建造。

在现场使用能源时，实现被动式节能屋15千瓦时/平方米/年的具体目标，会导致材料和资金的投资，通常会超过其他成本较低和对环境有影响的解决方案。实现同样任意的120千瓦时/m2/年比供热目标有更直接的环境效益，但最好(即成本和环境损害最小)使用一些现场或可再生的场外发电。

作为新的清洁，本地和可再生能源在未来25年内来到线路，并变得比目前的光伏价格更具实惠，因此Passivhaus采取的极端保护措施不太可能达到特定要求将被视为最佳部署冷气候住房的资源。

阅读对本文的回复马克·罗森鲍姆(Marc Rosenbaum)和大卫·怀特(David White)著。

参考

“采访沃尔夫冈费”，能源设计更新， Aspen Publishers, Vol. 28, No. 1, 2008年1月。

被动房子规划包2007/1-e，Passivhaus Institut，Darmstadt德国，2007年。

“质量批准被动房屋的认证：住宅用途房屋的标准”，2007年6月18日，Passivhaus Dienstleistung GmbH。

最佳信息来源是Passivhaus Institut的官方网站www.passiv.de和www.pareivhaus-info.de

脚注

1.能源设计更新。“接受沃尔夫冈FEIST”Aspen Publishers，Vol。28，2008年1月1日。

2.斯堪的纳维亚住宅登录www.scanhome.ie 2009.0717

3. KWH用作本文中的能量单位。一kwh = 3412 btu。一个气体= 29.3千瓦时。

4.欧洲优质的锅炉供暖系统与此大不相同，因为安装成本通常超过2万美元，因此避免使用它们是一项主要的资本成本节约。