上世纪 70 年代末，当加拿大工程师哈罗德·奥尔（Harold Orr）和他的同事为了应对石油禁运而开始设计一座超高效住宅时，他们知道，诀窍并不是以更环保的方式生产能量（热量），而是减少能耗。一个恰当的类比是，他们需要制造更好的保温瓶，而不是更便宜的咖啡机。

（来源：资料图）

以上面这个房子示意图为例：

第一点是向特定方向开放的、具备遮阳功能的高性能窗户，因为通过普通窗户损失和获得的热量占住宅能源使用的 25% 至 30%。

第二点是气密建筑围护结构，这样可以阻止空气和热量流出或流入，进一步减少了加热和冷却的需要。

第三点是适合当地气候的绝缘水平。有些房屋甚至完全由绝缘材料建造，以尽量减少对能源供应的需求。

第四点是无热桥设计，可以消除建筑围护结构中允许热量从房屋中排出的薄弱环节。

第五点是带热回收的连续通风，能够把经过过滤的新鲜空气通过热回收通风（HRV）系统送入家中。

他们的成果是变成了 1978 年的萨斯喀彻温省保护屋，可减少 85% 的能源使用，并帮助激发了当今全球公认的被动式房屋建筑设计标准。这一概念被包括数万个住房单元在内的数千座建筑所采用，它将传统建筑技巧（例如朝向太阳的方向）与尖端的隔热和空气循环系统结合起来。

德国物理学家沃尔夫冈·费斯特（Wolfgang Feist）和瑞典结构工程师博·亚当森（Bo Adamson）从 1988 年开始标准化并分享这些高效住宅建造模式，该模式还具有健康益处。这些房屋具有密封的外部结构和更好的空气流通，可改善室内空气质量并显着降低噪音。

被动式房屋先驱、美国加州湾区一家建筑公司的负责人布朗温·巴里（Bronwyn Barry）表示，这是效率与应用物理学的结合。如果房屋是居住的机器，那么被动式房屋的设计原则就为更好的机器提供了蓝图。

被动式房屋设计侧重于外部或围护结构，它们需要紧密隔热，以避免热量散发或不必要的热量进入。

这意味着使用厚实的隔热材料和高质量的、通常是三层玻璃的窗户，这样可以让阳光和热量进入室内，既保暖，又能阻止热量散失。由标准窗户损失的热量（以及在温暖天气下增加的热量）占住宅能源消耗的 25% 至 30%。

特殊设计的结构还消除了热桥，消除了围护结构或隔热层中允许热量排出的地方。房屋拥有连续的隔热层，同时最大限度地减少悬臂、角落、老虎窗等特征。

经过鼓风机门测试测量后，这些设计要求强化了建筑物的气密性。这种测试将专门校准的风扇安装在门上，将空气吸出房屋以降低内部气压，然后技术人员会寻找房屋的孔隙和裂缝，以阻止高压空气从室外流入到屋子中。

虽然这种对高效的专注（或者说建造最好的保温瓶），可以带来卓越的性能，比如供暖和制冷需求减少高达 90%，但被动式房屋无法像传统建筑那样循环空气。所以要使用热回收通风机或能量回收通风机解决这个问题，由此可以在不牺牲内部热量的情况下交换空气。

被动式房屋通常被认为是一种应对寒冷气候的方法，但它的好处实际上更加普遍。温暖的地方只需要不同的窗户和外部材料，以及使用额外的遮阳来抵御过度的热量增加。

被动式房屋运动所覆盖的范围，已经远远超出了单户住宅，以及它最受欢迎的德国和北欧地区。目前，仅在美国就有超过 275 个已竣工的多户住宅项目，其中包括康奈尔大学的宿舍、纽约市的数十个经济适用房项目，以及波士顿市中心新开业的 53 层摩天大楼温思罗普中心（Winthrop Center）。

不过，尽管建筑行业教育组织 Passive House Network 发现，这些大型项目的成本具有竞争力，而且拜登政府通过《通货膨胀削减法案》推出的激励措施可以进一步降低成本，但在过去 10 年里，被动式房屋项目仍然仅占美国所有多户住宅建筑的不到 1%。

作者简介：帕特里克·西森（Patrick Sisson）是一位居住在洛杉矶的芝加哥人，主要报道技术和城市规划。

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