【特别提醒】本文中文由中国被动式超低能耗建筑联盟翻译，转载请注明出处。

【引言】

德国被动房技术体系作为近零能耗建筑技术体系之一，引起全球关注。被动房技术标准体系有什么独特之处？究竟什么样的气候区更适合采用被动房技术？2016年 世界暖通空调学术大会（CLIMA 2016）学生竞赛获奖选手加拿大瑞尔森大学马修·托卡里克（Mattthew Tokarik）给出了研究结论----现行的德国被动房标准体系并不适合加拿大多伦多地区！

多目标优化作为处理多影响因素问题的一种优化方法，近年来成为建筑节能领域技术分析的热门方法。应用该方法，马修建立多伦多地区典型居住建筑模型，以相对生命周期成本（Relative Life Cycle Cost，dLCC）为考核指标，对不同技术组合进行多目标优化分析，通过4216组技术组合寻优计算后，马修发现：多伦多地区，在无主动式能源系统情况下，典型建筑较现有标准再节能33%时相对生命周期成本综合收益最大，盲目采取德国被动房技术标准在该地区并不经济。

【正文】

（1）建筑基准模型建立

图1为马修根据多伦多地区一实际典型居住建筑采用EnergyPlus所建立的典型建筑模型。建筑为该地区较常见的居住建筑，高3层。

图1 基本建筑模型

（2）影响参数选择与设置

根据实际建筑情况，室内环境参数设置按冬季20℃，夏季25℃，建筑气密性0.6 ACH₅₀计算。表1为参与计算的性能参数变量的影响参数和对应的计算工况组数，如外窗、外墙、地下室底板、屋面、以及新风系统，给出对应的工况组数，同时设定对应相对生命周期成本。在进行相对生命周期计算时，考虑燃油每年0.1%，天然气每年1.2%的平均涨幅波动，建筑材料按30年使用期限计算，热回收新风系统按20年使用期限计算。

表1 性能参数变量确定

（3）峰值负荷与增量成本

多目标优化方法的指导思想是通过改变建筑能耗计算过程中的不同影响参数的值，计算能耗，得到不同节能量与相对生命周期成本的对应关系，找到经济最优的节能方案。

将不同的性能参数组合代入优化计算模型中可以得到不同性能设计方案的建筑峰值负荷及对应成本分布图（图2）。该模型通过逐一改变各变量取值，共得到3228组优化工况下建筑峰值负荷及对应生命周期成本。红色包络线右侧的每一个点代表一个可行方案组合。图中蓝色点为实际建筑未作优化情况下的实际负荷（23.6W/m²），以改点作为负荷对比基点，该点延x轴向左的点，表示优化后的技术组合方案能耗低于实际能耗，即节能，该点延y轴向下表示对应的技术组合方案的相对生命周期成本更低，即更为经济，则蓝色虚线与红色包络线围成的区域为经济节能优化区域。

图2 不同优化方案的建筑负荷及相对生命周期成本

（4）节能目标最优分析

在建筑年节能量与相对生命周期成本（dLCC）对比计算过程中可以发现，dLCC的增加与建筑节能量的增幅并未呈线性相关。通过4216组优化工况计算发现，对于多伦多地区，对应dLCC的最优方案时，建筑节能量为33%，即图3中的蓝点。当继续追求建筑更高节能量时，成本增量将会出现急剧的攀升。

图3最低相对生命周期成本情景下的节能量

【结论】

1. 通过提升建筑围护结构保温性能可以大幅节能，是较为经济可行的手段，但过于追求提升新风热回收效率，将会造成投资回收期大幅延长，经济性急剧下降。

2. 在只考虑被动式节能技术的情况下，多伦多地区建筑节能目标设为较现行节能标准再节能33%时，全生命周期经济性最优。

3. 经济性因素是市场推动建筑节能的重要动力。考虑经济性因素，目前现有的被动房指标体系并不适合加拿大多伦多地区。

（英文原文： The optimization results showed that energy savings of 33% relative to building code minimum were justified at the point of minimal life cycle cost via passive energy saving measures alone before considering active systems. These results suggest that improved thermal envelopes are economically advantageous with good building practice. However, they suggest that the current Passive House standard does not coincide with the economic minimum for the local economic and environmental climate）