《中国经济周刊》 记者 周琦︱北京报道
（本文刊发于《中国经济周刊》2020年第1期）
在科技不断改善人类生活的今天，建筑领域也要提高科技含量，来迎接未来的社会变革。建筑“黑科技”，不仅可以让大众住得更舒适、更便捷、更环保，还能降低建筑成本，以至于可能会降低房价。
业内人士表示，中国3D打印建筑水平已与世界同步，但建筑3D打印从技术突破到应用推广，还有一些难题尚未解决，而“被动房”则被业内认为或是未来的发展方向。
3D打印建筑：颠覆传统建筑业
2019年11月，中建二局华南公司广东建设基地在3天内多了一座7.2米高的二层小楼。这座小楼看起来其貌不扬，但却吸引了世界各地建筑业人士的目光。
该座二层小楼是世界首例原位3D打印双层示范建筑。其实，3D打印建筑此前就已实现，但大都是通过3D打印技术打印出各个模块，还需要进行现场拼装。而中建二局这次“打印”的，是一栋不用拼装、在现场直接将主体打印成形的建筑，也是一栋首次运用这项技术并成功完成的双层建筑。
中国建筑技术中心材料工程研究所所长助理霍亮介绍，其实3D打印建筑的基本原理与常见的打印机一样，要有打印机体、喷头、油墨、纸张：建筑四周搭建的金属框架就像是“打印机”的机体；喷吐混凝土的“打印头”就是一般打印机的喷头，“打印头”通过一圈一圈连续喷吐宽5厘米、厚2.5厘米的打印材料，经过层层堆积建造墙面；不过，这个“打印头”喷出的“油墨”是需要特别配制的混凝土，而且要一次完成，不能间断；施工前在地下预埋的钢筋笼，就相当于“打印纸”，随着墙体不断升高，还需要按照图纸加装钢筋，使“纸张”实现动态延伸。
听起来很简单，但实际上要解决的技术难题，可一点儿不简单。
“3D打印需要将混凝土材料一层一层覆盖，在这个过程中，如果下层混凝土凝结慢，强度不够，就无法支撑上层材料的重量，有可能导致墙面变形甚至垮塌；如果凝结得太快，每一层材料与上层材料的有效黏合又难以实现。”霍亮说。
当然，技术上的难点解决后，3D打印建筑的优势就逐渐凸显出来。
据记者了解，3D打印建筑好处主要有三个方面。
一是省时间，“快”字当头。3D打印建造技术具有数字化、智能化、机械自动化程度高等特点，可以大大缩短施工工期。
二是省人工。3D技术打印房屋全部使用机械自动化操作。以中建二局的二层楼房为例，主体打印部分仅需3天，配合5到6名工人就可以完全建造好。人工成本是建筑行业最高昂的成本之一，3D打印建造技术至少能节省一大半的人工成本。
三是省材料。3D打印房屋成套设备使用的都是市场常规使用的原材料，打印材料使用的都是传统钢筋混凝土，但和传统施工方式相比，可节约材料60%，同时可减少建造过程中的工艺损耗和能源消耗。
也就是说，3D打印建筑可大大节省建筑单位的时间和成本，或许在未来，还可能在一定程度上影响到房价。
据中国建筑技术中心材料所所长张涛介绍，从传统工艺特点来说，曲面造型设计的建筑不论是现场浇注成型还是工厂预制构件，模具工程及其成本高，且不宜实现。“建筑3D打印技术在曲面建筑和穹顶式建筑建造上具有明显优势，同时为设计师自由创作提供了可能。”他说。
国务院国资委也公开表示，世界首例原位3D打印双层示范建筑的诞生，意味着中国3D打印建筑水平与世界同步，中国建筑行业在某些应用方面已经超越国外同行。建筑3D打印技术的应用，将会颠覆整个传统建筑业。
不过，从目前来看，建筑3D打印从技术突破到应用推广，还有一些难题尚未解决。但可以预见的是，由于建筑3D打印技术的不断发展，整个建筑行业的设计、施工思路与方法必将随之变化。
被动房：不用空调暖气 依然四季如春
3D打印建筑还在探索阶段，但建筑的“黑科技”显然不止于此，“被动房”就是已经实现的新技术，且被业内普遍认为是未来的发展方向。
其实，要区别“普通房”和“被动房”很简单。以北方的冬天为例，“普通房”要保持室内舒适的温度，基本上要靠暖气和空调来取暖，而“被动房”则可以在没有暖气、空调等供暖设施的情况下，依然保持室内四季如春，实现“四恒一防”，即恒温、恒湿、恒静、恒净、防霾。
按照德国被动房研究院的说法，被动房就是可以独立地从建筑的功能结构中获得能量的房子，居住者在房子里可以获得舒适的室内温度和高质量的室内空气。
公开资料显示，在欧洲，被动房正以每年8%的速度递增。而欧盟最新规定，到2020年，欧盟27个国家将全部采用被动房标准建设。
北京市建筑设计研究院副总设计师吴凡介绍，被动房的核心技术包括隔热、保温系统，被动式的门窗设计，规避冷热桥设计，优良的气密性设计，新风系统和高效的能源系统，可再生能源系统的应用等。
我国第一幢获得德国权威机构认证的被动房建筑项目，是位于上海世博园的“汉堡之家”。这栋高约18米的红砖建筑可以实现室内25℃的恒温，同时可实现建筑能源供应的自给自足和零废气排放。其每平方米每年的采暖能耗为15千瓦时，仅为普通建筑的5%。
“汉堡之家”是上海乃至中国境内首栋获得认证的“被动房”。
此外，在部分地区，被动房项目也在小范围内展开。以国内某被动房项目为例，其墙体采用石墨聚苯板，相当于为建筑穿上厚厚的“棉衣”；无冷热桥构造方面，用隔热垫片阻隔构件热传导，防止室内能量流失；通过密闭的建筑外围护结构，加上在保温层内外设置隔气膜和透气膜，防止空气渗透以降低能耗；通过热回收新风系统，同时满足室内新风和采暖制冷需求。
虽然被动房拥有诸多优点，但在全国范围内大规模推广，还存在一定的难点。
清华大学建筑环境检测中心主任、北京市室内空气质量重点实验室主任张寅平教授分析，目前被动房项目有很多虎头蛇尾的原因，是此前建筑赚不赚钱不取决于科技，而是取决于拿地，地拿好了就赚钱，房企没有时间来搞科研。
“房地产商真想在中国把这个事做好，我个人感觉，某种程度上得向华为学习。而且行业需要合作，高校也特别有责任持续推动这件事。” 张寅平表示。
一位国内排名前三的地产公司人士对《中国经济周刊》记者说，国内大规模开展被动房建设的开发商不多，主要原因并非开发商不愿意去推动新技术，而是在于成本问题。“被动房不仅单位面积内的建筑成本增加，房屋的使用面积也会减少，公摊系数会提高，很多购房者并不感冒。”该人士表示。
该人士还说，若综合计算未来30年的空调、暖气、电力等能源成本，被动房的价格其实和普通住宅差不多，但要让市场接受被动房，还需要一定的时间。
建筑3D打印从技术突破到应用推广，还有一些难题尚未解决。
责编：李慧敏
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