《中國經濟週刊》 記者 周琦︱北京報道
（本文刊發於《中國經濟週刊》2020年第1期）
在科技不斷改善人類生活的今天，建築領域也要提高科技含量，來迎接未來的社會變革。建築“黑科技”，不僅可以讓大眾住得更舒適、更便捷、更環保，還能降低建築成本，以至於可能會降低房價。
業內人士表示，中國3D打印建築水平已與世界同步，但建築3D打印從技術突破到應用推廣，還有一些難題尚未解決，而“被動房”則被業內認為或是未來的發展方向。
3D打印建築：顛覆傳統建築業
2019年11月，中建二局華南公司廣東建設基地在3天內多了一座7.2米高的二層小樓。這座小樓看起來其貌不揚，但卻吸引了世界各地建築業人士的目光。
該座二層小樓是世界首例原位3D打印雙層示範建築。其實，3D打印建築此前就已實現，但大都是通過3D打印技術打印出各個模塊，還需要進行現場拼裝。而中建二局這次“打印”的，是一棟不用拼裝、在現場直接將主體打印成形的建築，也是一棟首次運用這項技術併成功完成的雙層建築。
中國建築技術中心材料工程研究所所長助理霍亮介紹，其實3D打印建築的基本原理與常見的打印機一樣，要有打印機體、噴頭、油墨、紙張：建築四周搭建的金屬框架就像是“打印機”的機體；噴吐混凝土的“打印頭”就是一般打印機的噴頭，“打印頭”通過一圈一圈連續噴吐寬5釐米、厚2.5釐米的打印材料，經過層層堆積建造牆面；不過，這個“打印頭”噴出的“油墨”是需要特別配製的混凝土，而且要一次完成，不能間斷；施工前在地下預埋的鋼筋籠，就相當於“打印紙”，隨著牆體不斷升高，還需要按照圖紙加裝鋼筋，使“紙張”實現動態延伸。
聽起來很簡單，但實際上要解決的技術難題，可一點兒不簡單。
“3D打印需要將混凝土材料一層一層覆蓋，在這個過程中，如果下層混凝土凝結慢，強度不夠，就無法支撐上層材料的重量，有可能導致牆面變形甚至垮塌；如果凝結得太快，每一層材料與上層材料的有效黏合又難以實現。”霍亮說。
當然，技術上的難點解決後，3D打印建築的優勢就逐漸凸顯出來。
據記者瞭解，3D打印建築好處主要有三個方面。
一是省時間，“快”字當頭。3D打印建造技術具有數字化、智能化、機械自動化程度高等特點，可以大大縮短施工工期。
二是省人工。3D技術打印房屋全部使用機械自動化操作。以中建二局的二層樓房為例，主體打印部分僅需3天，配合5到6名工人就可以完全建造好。人工成本是建築行業最高昂的成本之一，3D打印建造技術至少能節省一大半的人工成本。
三是省材料。3D打印房屋成套設備使用的都是市場常規使用的原材料，打印材料使用的都是傳統鋼筋混凝土，但和傳統施工方式相比，可節約材料60%，同時可減少建造過程中的工藝損耗和能源消耗。
也就是說，3D打印建築可大大節省建築單位的時間和成本，或許在未來，還可能在一定程度上影響到房價。
據中國建築技術中心材料所所長張濤介紹，從傳統工藝特點來說，曲面造型設計的建築不論是現場澆注成型還是工廠預製構件，模具工程及其成本高，且不宜實現。“建築3D打印技術在曲面建築和穹頂式建築建造上具有明顯優勢，同時為設計師自由創作提供了可能。”他說。
國務院國資委也公開表示，世界首例原位3D打印雙層示範建築的誕生，意味著中國3D打印建築水平與世界同步，中國建築行業在某些應用方面已經超越國外同行。建築3D打印技術的應用，將會顛覆整個傳統建築業。
不過，從目前來看，建築3D打印從技術突破到應用推廣，還有一些難題尚未解決。但可以預見的是，由於建築3D打印技術的不斷髮展，整個建築行業的設計、施工思路與方法必將隨之變化。
被動房：不用空調暖氣 依然四季如春
3D打印建築還在探索階段，但建築的“黑科技”顯然不止於此，“被動房”就是已經實現的新技術，且被業內普遍認為是未來的發展方向。
其實，要區別“普通房”和“被動房”很簡單。以北方的冬天為例，“普通房”要保持室內舒適的溫度，基本上要靠暖氣和空調來取暖，而“被動房”則可以在沒有暖氣、空調等供暖設施的情況下，依然保持室內四季如春，實現“四恆一防”，即恆溫、恆溼、恆靜、恆淨、防霾。
按照德國被動房研究院的說法，被動房就是可以獨立地從建築的功能結構中獲得能量的房子，居住者在房子裡可以獲得舒適的室內溫度和高質量的室內空氣。
公開資料顯示，在歐洲，被動房正以每年8%的速度遞增。而歐盟最新規定，到2020年，歐盟27個國家將全部採用被動房標準建設。
北京市建築設計研究院副總設計師吳凡介紹，被動房的核心技術包括隔熱、保溫系統，被動式的門窗設計，規避冷熱橋設計，優良的氣密性設計，新風系統和高效的能源系統，可再生能源系統的應用等。
我國第一幢獲得德國權威機構認證的被動房建築項目，是位於上海世博園的“漢堡之家”。這棟高約18米的紅磚建築可以實現室內25℃的恆溫，同時可實現建築能源供應的自給自足和零廢氣排放。其每平方米每年的採暖能耗為15千瓦時，僅為普通建築的5%。
“漢堡之家”是上海乃至中國境內首棟獲得認證的“被動房”。
此外，在部分地區，被動房項目也在小範圍內展開。以國內某被動房項目為例，其牆體採用石墨聚苯板，相當於為建築穿上厚厚的“棉衣”；無冷熱橋構造方面，用隔熱墊片阻隔構件熱傳導，防止室內能量流失；通過密閉的建築外圍護結構，加上在保溫層內外設置隔氣膜和透氣膜，防止空氣滲透以降低能耗；通過熱回收新風系統，同時滿足室內新風和採暖製冷需求。
雖然被動房擁有諸多優點，但在全國範圍內大規模推廣，還存在一定的難點。
清華大學建築環境檢測中心主任、北京市室內空氣質量重點實驗室主任張寅平教授分析，目前被動房項目有很多虎頭蛇尾的原因，是此前建築賺不賺錢不取決於科技，而是取決於拿地，地拿好了就賺錢，房企沒有時間來搞科研。
“房地產商真想在中國把這個事做好，我個人感覺，某種程度上得向華為學習。而且行業需要合作，高校也特別有責任持續推動這件事。” 張寅平表示。
一位國內排名前三的地產公司人士對《中國經濟週刊》記者說，國內大規模開展被動房建設的開發商不多，主要原因並非開發商不願意去推動新技術，而是在於成本問題。“被動房不僅單位面積內的建築成本增加，房屋的使用面積也會減少，公攤係數會提高，很多購房者並不感冒。”該人士表示。
該人士還說，若綜合計算未來30年的空調、暖氣、電力等能源成本，被動房的價格其實和普通住宅差不多，但要讓市場接受被動房，還需要一定的時間。
建築3D打印從技術突破到應用推廣，還有一些難題尚未解決。
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