淺談綠色建筑超低能耗
——被動式建筑

劉 鑫 太原市建筑節(jié)能管理中心

1 被動式、超低能耗綠色建筑概述

所謂的被動式超低能耗建筑是指保證整個建筑能夠符合國家標(biāo)準(zhǔn)，充分利用自然情況完成建筑內(nèi)部的光照、通風(fēng)、采光保證室內(nèi)無供暖情況下的得熱因素，最大限度的提高建筑外圍圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱性能以及窗戶的氣密性，充分利用太陽能以及可再生能源，降低供暖、空調(diào)使用能耗，完成室內(nèi)溫度與外界自然的共同生存建筑，這種建筑被稱為被動式超低能耗建筑。

超低能耗建筑相比傳統(tǒng)模式建筑的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在四個方面：第一提高了居住舒適性，超低能耗建筑有效的實現(xiàn)了建筑內(nèi)部環(huán)境的溫度濕度的恒定；建筑物內(nèi)部墻體具有更好的保溫，隔音性能，有效的降低外界不利環(huán)境環(huán)境對于建筑物內(nèi)部的影響，實現(xiàn)了室內(nèi)環(huán)境的相對穩(wěn)定，大大提高了居民居住舒適性。第二提升了室內(nèi)空氣質(zhì)量：新風(fēng)控制系統(tǒng)的加入，能夠有效的加大室內(nèi)空氣的流動程度，實現(xiàn)室內(nèi)空氣的及時更換，同時新風(fēng)控制系統(tǒng)加入了空氣凈化設(shè)備，有效的確保了流入室內(nèi)空氣的質(zhì)量。第三提高了節(jié)能性能：超低能耗建筑有效利用了外界有利因素，實現(xiàn)了室內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定，降低了建筑物的供暖、供冷需求，很大程度上降低了不可再生能源的消耗。第四提高施工質(zhì)量：超低能耗建筑的設(shè)計會涉及到更高的設(shè)計工藝，為了確保建筑物的高氣密性和保溫性能施工過程中將會嚴(yán)格選用高品質(zhì)的材料，細(xì)化施工工藝以及建筑裝飾一體化等技術(shù)，從而使建筑高質(zhì)量發(fā)展。

2 我國建筑能耗的概述

從我國的建筑方面來講。這些年來，根據(jù)住房需求及客戶對整體裝修度的要求提高導(dǎo)致我國建筑呈現(xiàn)出耗能上升的表現(xiàn)，已達(dá)占到社會發(fā)展能源消耗的三分之一,房屋建設(shè)工程消耗能源還在逐年的遞增，建筑總能耗將逐漸占據(jù)全國能源消耗的大部分比例。

我國建筑住宅使用空置率較高也是另外的一個因素，統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明我國建筑住宅使用空置率達(dá)到30%左右。住宅空置率致使戶與戶之間熱損耗加大和供暖、制冷設(shè)備負(fù)荷率更低是對建筑能耗的主要影響。我國建筑能耗高的原因：一方面是隨著我國經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展，人們對建筑空間和環(huán)境品質(zhì)的需求不斷提高；另一方面是在快速城鎮(zhèn)化進(jìn)程中，城鎮(zhèn)建筑缺乏對傳統(tǒng)地域建筑文明的繼承和發(fā)揚。

3 綠色建筑發(fā)展原則

3.1 發(fā)展和政策導(dǎo)向

我國現(xiàn)階段較少能源消耗建設(shè)示范點已經(jīng)和國際先進(jìn)科學(xué)合作，自合作以來已在我國綠色建筑工程中建造了一系列的試點工程，例如，長三角地的綠地集團(tuán)總部大樓、張江集電港大樓、蘇州工業(yè)園區(qū)、南京幸福城，深圳建科院的辦公大樓，蘇州工業(yè)園，萬科深圳四季花城。2016年，全國省會以上城市保障性住房、政府投資公益性建筑以及大型公共建筑開始全面執(zhí)行綠色建筑標(biāo)準(zhǔn)；北京、天津、上海、山東等地已在城鎮(zhèn)新建建筑中全面執(zhí)行綠色建筑標(biāo)準(zhǔn)。截至2016 年底，全國城鎮(zhèn)累計竣工強(qiáng)制執(zhí)行綠色建筑標(biāo)準(zhǔn)項目面積5億平方米。

3.2 綠色建筑指標(biāo)和技術(shù)明晰

判定綠色建筑的指標(biāo)為建筑各方面能效性能指標(biāo)是否接近建筑零能耗建設(shè)約束標(biāo)準(zhǔn)的性能要求，室內(nèi)環(huán)境的各項參數(shù)是否保持穩(wěn)定建筑能源消耗是否符合相關(guān)的約束性控制標(biāo)準(zhǔn)。

綠色建筑施工的基本技術(shù)路徑是指可再生能源系統(tǒng)和建筑主動式高性能能源控制系統(tǒng)的應(yīng)用，以及建筑工程中能源消耗的被動式設(shè)計，從最大限度上節(jié)制不可再生能源的消耗。綠色建筑的技術(shù)路徑可以從以下途徑進(jìn)行證明：

（1）加強(qiáng)可再生能源的使用率，可再生能源再建筑工程中也得到了很多的利用，很大程度上能夠代替不可再生能源的作用，因此在建筑工程施工建設(shè)中要充分利用可再生能源，發(fā)現(xiàn)建筑周邊區(qū)域的可再生能源應(yīng)用的潛力，進(jìn)行合理有效的利用。例如，可以充分利用太陽能來替代煤炭的使用，達(dá)到室內(nèi)溫度的穩(wěn)定，降低不可再生能源的使用，實現(xiàn)建筑本身能源消耗水平接近于零消耗。

（2）主動式高效能源控制。建筑物對能源系統(tǒng)和設(shè)備的依賴，能源系統(tǒng)產(chǎn)生的能效的提升是對建筑能耗降低的重要因素，應(yīng)當(dāng)優(yōu)先考慮選用能效等級更高。效率更優(yōu)化的系統(tǒng)和設(shè)備。能源系統(tǒng)通常是指供暖通、制冷空調(diào)系統(tǒng)、庭院照明及電氣設(shè)備系統(tǒng)。

（3）被動式建筑設(shè)計。被動式建筑設(shè)計是指在整個建筑布局上能夠有效的利用外界能源，合理設(shè)計建筑布局、房型朝向、體形系數(shù)以及相應(yīng)的使用功能等各方面，同時體現(xiàn)出建筑節(jié)能的不同理念理念以及相應(yīng)特點，注重當(dāng)?shù)氐臍夂蜃兓邓L(fēng)向變化等因素。同時采用高氣密性外窗、以及無熱橋的嚴(yán)謹(jǐn)?shù)氖┕ぜ夹g(shù)，不斷提高整體建筑物的氣密性，穩(wěn)定室內(nèi)的溫度，建設(shè)出相對穩(wěn)定的室內(nèi)環(huán)境，減少對能源消耗的需求。通過整體的建筑設(shè)計加大樓間距提升室內(nèi)采光程度和采光時長并做好室內(nèi)的保溫措施，加強(qiáng)房屋的通透性實現(xiàn)室內(nèi)空氣的自然流通。

4 綠色超低能耗建筑施工技術(shù)措施

綠色超低能耗建筑施工中以被動式超低能耗建筑的核心要素，不可再生能源零消耗為終極目標(biāo)，在建筑施工過程中加入保溫隔熱性能更高的非透明圍護(hù)結(jié)構(gòu)；保溫隔熱性能和氣密性能更高的外窗；無熱橋的設(shè)計與施工；建筑整體的高氣密性；高效新風(fēng)熱回收系統(tǒng)；充分利用可再生能源。它并不是高科技的堆砌，其更重要的內(nèi)涵是回歸建筑的原始狀態(tài)，合理科學(xué)規(guī)劃施工建設(shè)方案全力創(chuàng)造高質(zhì)量綠色建筑。

綠色建筑的超低能耗實現(xiàn)主要依據(jù)的是建筑設(shè)計施工過程中利用先進(jìn)的建筑技術(shù)，例如，在建筑施工過程中加入保溫隔熱性能更高的非透明圍護(hù)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)建筑的氣密性、室內(nèi)空氣自調(diào)節(jié)能力、采光時長及強(qiáng)度。多種技術(shù)的集成，如何提供一個基于被動式理念的系統(tǒng)解決方案。被動式的核心理念明確強(qiáng)調(diào)直接利用場地自然條件如：太陽光、風(fēng)力、地形、植被等，通過對建筑設(shè)計及規(guī)劃的優(yōu)化,實現(xiàn)建筑在非機(jī)械、不耗能或少耗能的條件下，全部或部分滿足建筑供暖、降溫及采光等對多重需求，達(dá)到降低建筑使用能量需求進(jìn)而降低能屈、提高室內(nèi)環(huán)境性能的目的。因此，為提升建筑設(shè)計的科技含量和附加值實現(xiàn)被動式超低能耗建，我們需要采取更新進(jìn)的建筑施工技術(shù)以及設(shè)計更科學(xué)的施工過程來實現(xiàn)綠色的被動式超低能耗建設(shè)。

超低能耗建筑具有六大技術(shù)特征：

（1）保溫性更高的不透明色圍護(hù);

（2）氣密性能更強(qiáng)的窗戶結(jié)構(gòu)；

（3）無熱橋的設(shè)計與施工；

（4）保證室內(nèi)結(jié)構(gòu)的氣密性；

（5）高效新風(fēng)熱回收系統(tǒng)；

（6）可再生能源替代不可再生能源；

圍護(hù)結(jié)構(gòu)高效保溫：應(yīng)用良好的保溫材料包裏整個建筑，包括屋頂、墻體、底板或地下室頂板。典型的保溫水平因氣候而異。通常情況下，屋面的保溫應(yīng)優(yōu)于墻面，墻面優(yōu)于底板。

高舒適節(jié)能外窗：使用高品質(zhì)低輻射(Low-E)玻璃，用惰性氣體充填。在許多氣候條件下傳熱系數(shù)U 值約6W/(m2·k),太陽的熱系數(shù)g 值50%～60%的三玻窗是合適的。在溫和氣候區(qū)，低輻射雙玻窗可能就足夠了。對于制冷需要為主的炎熱地區(qū)，帶遮陽的雙玻或三玻窗是正確的選擇。

高效熱回收新風(fēng)系統(tǒng)：通過有熱交換的機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)，持續(xù)提供新風(fēng)。這種系統(tǒng)的優(yōu)點和上述的氣密性優(yōu)點機(jī)上。熱回收的效率應(yīng)達(dá)到75%至90%,該數(shù)字受氣候影響。對于冬季嚴(yán)寒或夏季潮濕的氣候，應(yīng)使用含濕度回收的熱量回收通風(fēng)系統(tǒng)(全熱交換新風(fēng)系統(tǒng))。

氣密性：周密考慮氣密設(shè)計，建立一個非常氣密的外圍護(hù)。所有節(jié)點和接口都要設(shè)計為氣密。氣密性能夠有效的保證室內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定性，減少資源消耗并降低未經(jīng)控制的潮濕氣流損害熱圍護(hù)地風(fēng)險。通常在每個被動房氣密外圍護(hù)完成后，都要以“鼓風(fēng)門測試”測量氣密性，在50Pa(n50)的壓力差下，換氣次數(shù)應(yīng)低于0.6次/h。

無熱橋：例如陽臺造成的突出混凝土板，或在非釆暖制冷的地下室中，穿入地下室頂替板砌體內(nèi)墻。窗戶應(yīng)安裝在保溫層內(nèi)。為地下室保溫層選擇既能承重又能保溫的材料。盡可能使保溫層以均勻的保溫效果圍繞:整個建筑，選擇高度隔熱的斷橋窗框。

5 綠色建筑被動式超低能耗設(shè)計

綠色建筑超低能耗的綠色超低能耗建筑施工中以被動式超低能耗建筑的核心要素，不可再生能源零消耗為終極目標(biāo)根據(jù)施工當(dāng)?shù)氐木唧w環(huán)境，及其季節(jié)變化，氣候條件等情況，科學(xué)合理的選擇綠色建設(shè)的建設(shè)方案，利用好當(dāng)?shù)氐淖匀粭l件，建立起符合當(dāng)?shù)鼐用裆罘绞降牡湍芎木G色施工建筑。

相對于傳統(tǒng)的施工建筑設(shè)計，綠色超低能耗建筑設(shè)計中要運用更加先進(jìn)的施工技術(shù)以及品質(zhì)更高的施工材料用來滿足綠色超低能耗建筑的要求，新技術(shù)，新理念的加入導(dǎo)致房屋建設(shè)施工中將會存在更多的問題，這就要求施工企業(yè)要設(shè)計更多施工方案然后進(jìn)行更加科學(xué)的選擇，因此促使施工設(shè)計更加的復(fù)雜，延長施工工期，增加施工成本。

在設(shè)計綠色超低能耗建筑中要應(yīng)遵循“一體化”設(shè)計原則。將所有的施工人員與這項施工建設(shè)有緊密的聯(lián)系，深度了解設(shè)計理念，科學(xué)合理規(guī)劃施工過程，保證這個設(shè)計過程、施工過程、建筑物驗收能夠一體化。

在一體化設(shè)計中，應(yīng)把握的重點內(nèi)容：

（1）目標(biāo)明確：綠色超低能耗建筑施工中以被動式超低能耗建筑的核心要素，不可再生能源零消耗為終極目標(biāo)。

（2）協(xié)調(diào)管理：整個施工組織之間的人員之間的合理管理，組織協(xié)調(diào)，有效提升施工效率。

（3）優(yōu)化設(shè)計：解決設(shè)計中的問題應(yīng)強(qiáng)調(diào)次序優(yōu)化，有效克服施工方案選擇不當(dāng)引起的后期設(shè)計施工問題。

（4）果斷決策：處理各方互相矛盾的并解決設(shè)計方案中的前后沖突。

（5）多方參與：開展參建單位集體討論，廣泛聽取參建各方的意見，認(rèn)真歸納相關(guān)技術(shù)討論結(jié)果，將相關(guān)反饋內(nèi)容及意見作為依據(jù)指導(dǎo)設(shè)計全過程。

（6）專業(yè)配合：各專業(yè)之間開展有深度的交流，設(shè)施工程師是整個項目設(shè)計的主要人員，更是與各參建單位的配合平臺，更要及時控制各專業(yè)人員之間的有效配合。

綠色超低能耗建筑設(shè)計是以被動式超低能耗建筑的核心要素，不可再生能源零消耗為終極目標(biāo)。因此，合理的設(shè)計施工是保證整個項目工程有效利用自然因素降低不可再生能源的消耗使用，綠色被動式超低能耗建筑的設(shè)計中應(yīng)當(dāng)合理運用高舒適節(jié)能外窗、高效熱回收新風(fēng)系統(tǒng)、保證整個室內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定性，減少不可再生能源的消耗。