从长远来看，高性能、节能的学校设施可以在提升学生、教职员工和更大的社区方面发挥基础作用。也就是说，通常实施复杂的环境控制系统来实现与能源效率和公用事业成本相关的建筑性能目标。这些系统必须认真维护，否则会面临能源性能下降和公用事业成本上升的风险。

这种维护需要大量额外的资金和时间投资，而大多数学区（尤其是农村和小型学区）都没有这些。好消息是，一些设施的解决方案——取决于规模、位置和可用资源——可能源于近50年前起源的概念的战略实施：被动房。

战略性地应用这些设计原则可能是实现高效且易于操作的建筑的关键，这些建筑是“面向未来的”成功——无需额外预算。对于遍布全国的学校来说，这可能会改变游戏规则，尤其是在无法立即获得资源的农村地区。除此之外，它可以在更广泛的范围内改进更传统的可持续性方法，并有助于促进向再生设计的转变。

什么是被动房？

“被动房”设计框架实际上是一系列可以应用于所有建筑类型的原则。最终，它寻求平衡热量的增加和损失，以通过节能过程保持最佳的舒适度。

根据美国被动房研究所(PHIUS)的说法，这是通过实施以下五项建筑科学原则来实现的：

在整个外围护中采用连续保温，没有任何热桥接。

建筑围护结构极密，可防止外部空气渗入和空调空气流失。

采用高性能窗户（双层或三层玻璃窗，取决于气候和建筑类型）和门。太阳能增益被管理利用太阳能在供暖季节用于加热目的，并在冷却季节最大限度地减少过热。

使用某种形式的平衡热和湿气回收通风。

使用最小功率的空气调节系统。

被动房框架的根源实际上始于年石油禁运之后的北美，当时石油价格上涨了两倍，并使美国——以及大部分西方世界——陷入能源危机。这促使建筑师和工程师寻求创新解决方案来改善建筑环境消耗能源的方式，包括超级绝缘和太阳能建筑。年，美国物理学家威廉舒克利夫创造了“被动房”一词来描述这些方法。

20世纪80年代，美国对原则和整个节能的兴趣开始减弱，但德国却继续前进。德国物理学家沃尔夫冈·费斯特(WolfgangFeist)改进了被动房设计的效率，并最终创立了被动房研究所(PHI)。今天，被动房原则继续显示出作为实现净零和净正能源目标道路上的关键参与者的希望。在被动房框架下，改进的围护结构带来的成本增加有望被由此产生的简化HVAC系统的成本降低所抵消。

被动房作为教育设施的解决方案

教育利益相关者越来越了解环境友好、高效地设施的重要性，这些设施将为未来几十年的学生和社区服务。近年来，这一直是影响我们学校设施建筑和设计工作的关键因素。在某些情况下，设计必须进行调整和发展以满足新的强制性标准。一些项目团队的第一直觉可能是实施环境控制系统，这些系统通常过于复杂而无法维护，而且从长远来看也不可行。

实际上，许多学区——尤其是在城市中心以外的较小地区——没有足够的预算或获得必要的资源来长期维持这些系统的高水平性能。

因此，在为学校设施进行节能设计时，项目团队必须问自己以下几个问题：

（1）这座建筑真的能实现承诺的能源和成本节约吗？

（2）新的、可持续的系统是否经久耐用？

（3）员工是否拥有维护高科技建筑所需的专业知识和资源？

对于某些学校设施，被动房原则已成为一种解决方案，使我们能够确保对上述每个问题的回答都是“是”。

最近为SierraGrandeSchool设计了一个新校区，这是一所目前正在科罗拉多州布兰卡建设的PK-12公立学校（距离最近的主要城市科罗拉多斯普林斯三小时车程）。该项目由科罗拉多州今日建设优秀学校(BEST)拨款资助，这是一项关键计划，可让有需要的社区更换陈旧、日益恶化的教育设施。作为BEST项目，学校必须满足州的高性能建筑认证计划(HPBC)。Cuningham和工程合作伙伴BranchPattern认识到有必要重新思考传统流程。我们明白，设计一个高性能、高效且易于维护的设施是创造具有竞争力的教育体验的总体目标的重要组成部分，这将有助于社区进一步确立其身份并蓬勃发展。

我们并没有尝试采用一种先进的机械系统来补偿平均建筑围护结构，而是与独立的成本估算师合作，以确定和评估另一种解决方案。我们最终将被动房的概念带给了客户，因为该地点的偏远、气候区（被动房在寒冷的气候中最有意义，通常是中纬度及以上）和公用事业的可用性使其成为这个设计框架的一个很好的候选者。

使愿景成为现实

在确定被动房方法适用于特定的教育设施项目后，战略实施将确保取得成功且具有成本效益的结果。在设计框架内，必须高度重视学校围护结构组件的绝缘质量。必须根据材料对能源使用、耐用性和可负担性的影响谨慎采购材料。被动房项目也将在整个建筑物的地基下至少有一些隔热层。例如，在SierraGrande学校，我们实施了一种柔性辊子板绝缘产品。这提供了最重要的热中断，并且是承包商最容易安装的，从而节省了时间和金钱。

最终，借助SierraGrande，我们还能够设计出适合布兰卡寒冷气候的建筑围护结构，该围护结构与%电力的HVAC系统配合使用——成本差异不到总建筑预算的1%。围护结构非常高效——墙壁、屋顶和窗户的隔热R值大约是最近BEST项目的两倍——HVAC系统不再需要锅炉、冷却器或周边供暖。它使用任何技术人员都熟悉的简单组件，更好地确保它不会在没有适当维护的情况下持续太久。正因为如此，随着时间的推移，不受管理的系统性能下降和公用事业使用量增加的风险很小。

展望未来

随着我们继续看到被动房框架的成功应用，我们相信这将成为可持续学校未来的一部分——允许操作简单、易于维护的设施，提供极低的水电费和一个舒适的学习环境。

通过被动房框架简化建筑物的能源系统不仅仅是教育设施的成本节约措施。它通过节省学校教职工的时间（和头痛）来“面向未来”取得成功，因为它消除了由于没有足够的专业知识或资源来维护复杂、高效的能源系统而带来的担忧。

随着净零能耗的势头越来越大，我们预计被动房将成为实现这一目标的方式之一。它最终基于健全的核心方法——保持系统简单，并在不会磨损的组件上投资。