上世紀 70 年代末，當加拿大工程師哈羅德·奧爾（Harold Orr）和他的同事為了應對石油禁運而開始設計一座超高效住宅時，他們知道，訣竅並不是以更環保的方式生產能量（熱量），而是減少能耗。一個恰當的類比是，他們需要製造更好的保溫瓶，而不是更便宜的咖啡機。
（來源：資料圖）
以上面這個房子示意圖為例：
第一點是向特定方向開放的、具備遮陽功能的高性能窗戶，因為通過普通窗戶損失和獲得的熱量占住宅能源使用的 25% 至 30%。
第二點是氣密建築圍護結構，這樣可以阻止空氣和熱量流出或流入，進一步減少了加熱和冷卻的需要。
第三點是適合當地氣候的絕緣水平。有些房屋甚至完全由絕緣材料建造，以儘量減少對能源供應的需求。
第四點是無熱橋設計，可以消除建築圍護結構中允許熱量從房屋中排出的薄弱環節。
第五點是帶熱回收的連續通風，能夠把經過過濾的新鮮空氣通過熱回收通風（HRV）系統送入家中。
他們的成果是變成了 1978 年的薩斯喀徹溫省保護屋，可減少 85% 的能源使用，並幫助激發了當今全球公認的被動式房屋建築設計標準。這一概念被包括數萬個住房單元在內的數千座建築所採用，它將傳統建築技巧（例如朝向太陽的方向）與尖端的隔熱和空氣循環系統結合起來。
德國物理學家沃爾夫岡·費斯特（Wolfgang Feist）和瑞典結構工程師博·亞當森（Bo Adamson）從 1988 年開始標準化並分享這些高效住宅建造模式，該模式還具有健康益處。這些房屋具有密封的外部結構和更好的空氣流通，可改善室內空氣品質並顯著降低噪音。
被動式房屋先驅、美國加州灣區一家建築公司的負責人布朗溫·巴里（Bronwyn Barry）表示，這是效率與應用物理學的結合。如果房屋是居住的機器，那麼被動式房屋的設計原則就為更好的機器提供了藍圖。
被動式房屋設計側重於外部或圍護結構，它們需要緊密隔熱，以避免熱量散發或不必要的熱量進入。
這意味著使用厚實的隔熱材料和高質量的、通常是三層玻璃的窗戶，這樣可以讓陽光和熱量進入室內，既保暖，又能阻止熱量散失。由標準窗戶損失的熱量（以及在溫暖天氣下增加的熱量）占住宅能源消耗的 25% 至 30%。
特殊設計的結構還消除了熱橋，消除了圍護結構或隔熱層中允許熱量排出的地方。房屋擁有連續的隔熱層，同時最大限度地減少懸臂、角落、老虎窗等特徵。
經過鼓風機門測試測量後，這些設計要求強化了建築物的氣密性。這種測試將專門校準的風扇安裝在門上，將空氣吸出房屋以降低內部氣壓，然後技術人員會尋找房屋的孔隙和裂縫，以阻止高壓空氣從室外流入到屋子中。
雖然這種對高效的專注（或者說建造最好的保溫瓶），可以帶來卓越的性能，比如供暖和製冷需求減少高達 90%，但被動式房屋無法像傳統建築那樣循環空氣。所以要使用熱回收通風機或能量回收通風機解決這個問題，由此可以在不犧牲內部熱量的情況下交換空氣。
被動式房屋通常被認為是一種應對寒冷氣候的方法，但它的好處實際上更加普遍。溫暖的地方只需要不同的窗戶和外部材料，以及使用額外的遮陽來抵禦過度的熱量增加。
被動式房屋運動所覆蓋的範圍，已經遠遠超出了單戶住宅，以及它最受歡迎的德國和北歐地區。目前，僅在美國就有超過 275 個已竣工的多戶住宅項目，其中包括康奈爾大學的宿舍、紐約市的數十個經濟適用房項目，以及波士頓市中心新開業的 53 層摩天大樓溫思羅普中心（Winthrop Center）。
不過，儘管建築行業教育組織 Passive House Network 發現，這些大型項目的成本具有競爭力，而且拜登政府通過《通貨膨脹削減法案》推出的激勵措施可以進一步降低成本，但在過去 10 年裡，被動式房屋項目仍然僅占美國所有多戶住宅建築的不到 1%。
作者簡介：派屈克·西森（Patrick Sisson）是一位居住在洛杉磯的芝加哥人，主要報道技術和城市規劃。
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