超低能耗建筑将成建筑主流

李向东 高越嵩

(资料图)

目前，世界许多国家或经济体均提出了超低能耗建筑计划。如德国自2019年1月1日起，将政府办公建筑建成近零能耗房屋；自2021年1月1日起，将所有新建房屋建设为近零能耗房屋；到2050年，所有房屋实现节约80%一次能源。丹麦要求2020年后居住建筑全年冷热需求降低至20kW·h/（㎡·a）以下。英国要求2016年后新建建筑达到零碳排放，2019年后公共建筑达到零碳排放。韩国要求2025年全面实现零能耗建筑目标等。

2010年，德国能源署与我国住房城乡建设部科技发展促进中心在国内开展合作，开始推动被动式低能耗建筑示范项目。各地陆续开展被动式建筑的示范工作，并发布自己的被动式建筑设计标准。目前已有北京、山东、河北、河南、湖北、陕西、安徽、黑龙江、吉林、辽宁等地发布了自己的地方标准。2019年，国家标准《近零能耗建筑技术标准》GB/T 51350—2019发布实施。

根据住房城乡建设部《“十四五”建筑节能与绿色建筑发展规划》，“十三五”期间，严寒寒冷地区累计建设完成超低、近零能耗建筑面积近1000万平方米；到2025年，预期建设超低能耗、近零能耗建筑5000万平方米以上。

我国幅员辽阔，从北往南涵盖了五个气候带，各气候带的建筑热工设计原则及室内环境要求存在较大差别。同时，从地理条件看，尚存在海岛、沿海、平原、草原、山地、盆地、高原、沙漠等千差万别情况，显著不同于“被动房”起源地西欧、北欧等地。另外，对于具体的建筑单体来说，其所处位置的微气候环境、场地条件也存在差异。被动式超低能耗建筑的设计，必须首先考虑上述因素，因势利导，针对各自具体情况采取相应的技术措施与手段。

被动式建筑设计实施过程中，应优先采用被动式技术，大幅提高围护结构保温隔热性能及气密性，冬季充分利用太阳能及室内自由热的热，夏季进行遮阳设计，并充分利用自然通风等技术手段，降低建筑冬季供暖、夏季供冷需求。

在保温系统方面，外墙通常采用200～300mm的挤塑板、岩棉保温，屋顶通常采用300～400mm的挤塑板保温。综合传热系数应达到0.1～0.15W/（㎡·K）。对于被动式建筑来说，外墙、屋面保温层加厚后，热桥部位对能耗影响较普通建筑显著加强，必须进行无热桥处理。

被动式建筑一般采用被动式外窗与被动式外门（户门）。通常采用三层中空+双Low—E玻璃、带保温夹层窗框，传热系数在1.0W/（㎡·K）左右，太阳的热系数为0.3～0.6，外门窗气密性等级不低于8级。外门传热系数为1.5 W/（㎡·K），户门传热系数为1.6 W/（㎡·K），气密性能6级。同时要满足抗风压、水密、气密、隔声、防盗、防火等性能要求。

普通建筑没有气密性要求，被动式建筑需要进行气密性压力测试，室内外压差50Pa下的换气次数应不大于0.6次/小时。建筑的气密层由门窗、墙体、屋面、地板等构成，要确保气密层连续包裹整栋建筑。对墙体、砌筑及抹灰均要采取气密性保障措施，防止因墙体不均匀沉降或收缩致使墙体开裂或抹灰层开裂；门窗本身性能应满足气密性要求，同时门窗框与墙体连接部位应设置防水隔汽膜（内侧）和防水透气膜（外侧）；穿透外墙、屋面、地板的管线或预埋管均应采取气密性处理措施。

遮阳是改善光舒适、降低夏季太阳辐射的有效手段形式，被动式建筑设计中，可采取调整建筑朝向、利用自然条件遮阳、设置固定式遮阳构造或设置活动式遮阳百叶等遮阳手段。

在保证建筑正常使用功能、维持建筑较高舒适度的室内环境前提下，对需要采取的暖通空调、供水、供电等机电系统，基于性能化的设计方法，结合当地气候、能源及建筑本体条件，经严格能耗模拟计算和技术经济分析后，采取合理的节能措施。

被动式建筑能耗较低，但仍然需要部分辅助供暖、供冷及其他能源消耗，充分利用可再生能源，是降低建筑一次能源需求的有效措施。建筑利用可再生能源最便捷的方式是太阳能，如建设被动式太阳房供暖、采用太阳能光热系统制备生活热水或供暖、采用太阳能光伏系统发电等。除此之外，地热能（中深层、浅层）利用、空气源热泵等也可作为可再生能源利用形式。

（作者：李向东，山东省建筑设计研究院有限公司；高越嵩，山东城市建设职业学院）

本文原载于《中国建材报》12月12日7版

责编：丁涛

校对：和新龙

监审：贺丹