被動房被認為是當今設計和建築行業中最嚴格的基於能源的自願標準。 被動式房屋高性能建築標準比傳統建築消耗的加熱和冷卻能源減少多達 90%，適用於幾乎任何建築類型或設計，是唯一一個國際公認、經過驗證、以科學為基礎的建築能源標準，可提供該水平的表現。作為這些建築能源效率的基礎，以下五項原則是被動房設計和建造的核心：
1) 超絕緣圍護結構，
2) 氣密結構，
3) 高性能玻璃，
4) 無熱橋細節
5 ) 熱回收通風。
所有這些關鍵原則在設計中相互關聯並相互影響。任何一項原則都不能被忽視而不會對其他原則產生負面影響。為了有效地創建被動式房屋建築，應該從整體上看待設計，以結合所有五項設計原則。
超絕緣密封
建築圍護結構將建築的內部與外部分隔開來；它由外牆、屋頂和地板組成。在像加拿大這樣的寒冷氣候中，內部空氣被加熱以保持建築物的舒適，其中一些熱量會在它通過圍護結構時（通過傳導過程）損失掉。為了減少這種熱損失，在牆壁和屋頂組件內安裝了由低導熱材料製成的絕緣材料。
被動式房屋通過對建築物進行超級隔熱來最大限度地利用圍護結構，以最大限度地減少熱量損失。對於被動式房屋，其目的是使用具有足夠絕緣性的組件，以使耐熱性與當前加拿大建築規範的要求相比提高一倍或三倍。結果是建築圍護結構預期的熱性能顯著提高。被動式房屋的絕緣水平具有更高的隔音效果、更高的耐用性和更大的建築彈性——包括即使出現電源故障也能長時間保持室內舒適度的能力。
達到被動房的耐熱水平不僅與您擁有多少隔熱材料有關，還與隔熱材料是否得到有效使用有關。絕緣在包裹建築物時不受其他材料干擾時最有效，但總會有一些區域無法做到這一點，例如出於結構原因使用的組件周圍。當一種材料繞過絕緣層時，它被稱為熱橋，會顯著降低絕緣層的有效性，特別是如果該材料像金屬一樣具有很強的導電性。
儘可能減少重複熱橋並儘可能實現連續絕緣，如圖 1 所示的組件，有助於充分利用建築圍護結構內的絕緣。
圖 1. 示例建築組件
（左）外部絕緣鋼螺柱牆。（中）預製絕緣夾芯板。（右）拉森桁架木框架牆。
氣密結構
熱量也可以通過空氣泄漏通過外殼散失。建築物的空氣屏障是圍護結構周圍的一層材料（膜、膠帶、密封件），可限制空氣進出建築物。空氣屏障中的間隙會使空氣不受控制地進出建築物；當施工過程中沒有足夠的細節，空氣屏障中有許多管道或其他穿透，或者施工質量普遍較差時，就會出現這種情況。
與外部的大量不受控制的空氣交換會導致一系列問題，包括因必須反覆重新加熱空氣而增加的能源消耗、牆壁附近冷空氣氣流帶來的不適，以及局部潮濕和冷凝問題。雖然空氣交換對於通風和提供新鮮空氣是必要的，但通過收緊外殼和使用機械通風來控制空氣交換要有效得多。
被動式房屋項目有嚴格的設計和施工要求才能獲得氣密認證。從數量上看，這意味著在測試時，建築物需要每小時換氣少於 0.6 次 (ACH50) 才能獲得被動房認證。這個嚴格的值可以與其他高性能建築標準進行比較，例如 R2000 計劃，它允許高達 1.5 ACH50 的空氣泄漏。作為被動房項目在施工期間的額外質量保證，必須至少完成一次現場漏風測試，以證明建築物符合氣密性要求。
要達到這種氣密程度，需要在設計階段進行仔細規劃，包括確保空氣屏障在圖紙上是連續且明顯的，使用有效的空氣屏障材料，並提供清晰的穿透和端接細節。從承包商到行業的徹底質量控制的施工質量在空氣屏障的安裝中至關重要。整個施工團隊都應該意識到氣密性在被動房項目中的重要作用。
被動房項目的氣密結構將進一步降低空間供暖成本和局部冷凝問題，並將在建築物內提供更好的舒適度。在被動式房屋建築中，這些優勢不能通過單獨收緊建築圍護結構來實現，而必須與適當的通風策略相結合，以應對建築中的過多濕度。
高性能玻璃
雖然牆壁通常構成建築物立面的最大面積，但玻璃系統（窗戶和玻璃門）在為空間供暖能源做出貢獻時可以發揮更大的作用。由於它們的功能（提供光線和能見度），玻璃系統不能像牆壁一樣隔熱，導致窗戶在熱流阻力方面成為圍護結構中最薄弱的區域。因此，使用高性能玻璃系統（例如被動房認證窗戶）來儘可能減少熱流非常重要。
如圖 2 所示，高性能被動式房屋玻璃系統的一些關鍵特徵包括非導電框架或大熱斷路；絕緣框架；雙層或更可能的三層玻璃單元；氬氣或氪氣填充；多重低輻射塗層；和暖邊或非導電墊片。
圖 2. 被動式房屋窗戶的示例特徵
重要的是不僅要確保指定高性能窗戶，還要仔細考慮如何將它們納入建築設計。被動式房屋設計利用了來自太陽的免費被動加熱。通過適當放置的窗戶獲得的太陽能熱量可以幫助抵消建築物在寒冷月份所需的熱量。在夏季，這需要通過遮陽來抵消，以防止來自太陽的過多熱量進入建築物，導致過熱。對於每個被動式房屋項目，都會有理想數量的窗戶，可以平衡來自太陽的免費熱量優勢和最大限度地減少窗戶過多造成的熱量損失。
玻璃系統的最後考慮因素是表面溫度。當冬季室外溫度較低時，性能低下的窗戶的內表面溫度也可能很冷。由於輻射熱損失或溫度引起的氣流，窗戶周圍的低溫會導致更高的冷凝風險（以及潛在的黴菌生長）並且當您靠近窗戶時會感覺更冷。為了降低這些風險，必須根據衛生和舒適標準對經過認證的窗戶進行評估，這些標準設定了窗戶周圍允許的最低表面溫度。
無熱橋細節
最後一個包絡考慮是熱橋的最小化。前面討論過在一般牆壁和屋頂組件中重複熱橋，但被動房設計在建築界面細節方面也旨在無熱橋。這些是建築物中不同建築特徵相遇的部分，在施工中需要額外注意。示例包括窗戶如何連接到牆壁、牆壁如何與陽台相接以及牆壁如何在拐角處相接，如圖 3 所示。這些建築特徵的連接方式和設計方式還可以引入並不總是容易實現的熱橋認出。
圖 3. 示例構建界面詳細信息
（左）懸臂式陽台。（中）窗台過渡。（右）牆角。
界面細節的熱橋對建築性能有很多影響。對於被動式房屋項目中的高度絕緣圍護結構，熱橋可以通過允許熱量在絕緣材料周圍流動並流出建築物來顯著降低超級絕緣的好處，並且還可以產生局部冷點，增加冷凝和黴菌生長的風險圍繞這些細節。
避免熱橋的最簡單方法是更改建築設計（在可能的情況下），例如在低層建築中使用自支撐甲板和檐篷，或者在大型建築上減少懸臂式陽台和鉸接式建築（很多角落）的數量. 這並不總是現實或可實現的，在這些情況下，需要特別注意這些接口。減少內部和外部之間的直接導電連接很重要。示例包括為擱板角安裝間歇連接，在基礎周圍的某些連接前過度絕緣，將絕緣包裹在突出的細節周圍，或使用特殊材料，如熱斷裂。
雖然看起來並不明顯，但由窗牆界面引起的熱橋會產生非常大的影響。在某些項目中，所有窗戶到牆壁連接的總周長可能長達數公里，因此如何將窗戶安裝到開口中對於最大限度地減少熱流起著重要作用。減少此連接處的熱橋包括將窗戶放置在與絕緣層對齊的位置，在框架前面進行過度絕緣，並最大限度地減少封閉防水板穿透粗糙開口的距離，同時仍保持足夠的排水路徑。消除或最小化被動式房屋項目的熱橋有助於確保圍護結構在減少空間供暖能源使用方面的有效性。
熱回收通風
由於被動房項目是密閉的，因此需要一個通風系統來引入新鮮空氣並排出積聚的污染物、氣味、二氧化碳和水分。在冬季，這意味著排出熱空氣並引入需要再次加熱的冷空氣，從而增加熱能。被動房通風系統使用熱回收通風機 (HRV) 持續去除陳舊或潮濕的空氣並輸送新鮮空氣。在此過程中，它從廢氣中提取熱量並將其放入進入的空氣中，而不會將氣流直接混合在一起。這樣，排氣中的所有熱量都不會完全散失到外面。對於被動式房屋 HRV，至少需要回收 75% 的熱量。
對於溫暖的夏季月份，大多數被動房認證的通風系統還具有夏季旁路風門，可將空氣轉移到熱回收核心周圍。這樣，系統仍然可以引入新鮮空氣，但在不需要時不會回收熱量。
在乾燥的地方，如草原，冬天沒有加濕的建築物會使室內空間處於低濕度（低於 30% RH），這會導致不適、潛在的健康問題和對室內材料的損壞。在這些情況下，可以使用能量回收呼吸機 (ERV)。與僅傳遞熱量的 HRV 不同，ERV 還可以從排出的廢氣中傳遞水分，以幫助保持室內空間更舒適的水分含量。居住者還可以通過打開窗戶利用自然通風（使用涼爽的夏季微風）以非機械方式交換陳舊的空氣，並鼓勵在合理的情況下這樣做。被動房設計利用這兩種方法將通風能量降至最低。雖然被動房項目仍然可以配備供暖系統（例如空氣源熱泵、
總結
令人難以置信的全年新鮮的室內空氣品質和穩定的溫度、能源使用和運營成本的大幅降低以及被動房標準所提供的安靜氛圍直接歸功於這五項原則以及它們融入被動房的方式建造。通過在任何項目的設計和施工中遵循這五個原則的整體方法，業主、設計師和建築商可以確信他們可以實現真正的高性能建築。
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