被動式超低能耗建筑發(fā)展現(xiàn)狀及展望

許宏

六安市建筑產(chǎn)業(yè)中心 安徽 六安 237006

引言

被動式超低能耗建筑是應(yīng)對氣候環(huán)境變化，踐行可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的建筑能效產(chǎn)物。超低能耗建筑通過被動接受或直接利用清潔能源實(shí)現(xiàn)建筑能耗有效降低，以達(dá)到提升建筑節(jié)能減排效果，符合我國建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會要求。對被動式超低能耗建筑的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行分析，有利于我國對其未來發(fā)展進(jìn)行方向調(diào)整和計(jì)劃創(chuàng)新。

1 被動式超低能耗建筑發(fā)展現(xiàn)狀

自2007年，我國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部就與多個國家相關(guān)部門在節(jié)能領(lǐng)域展開合作交流，國內(nèi)設(shè)立多個關(guān)于被動式超低能耗建筑技術(shù)應(yīng)用項(xiàng)目，但因我國相關(guān)技術(shù)發(fā)展起步較晚，相關(guān)建設(shè)規(guī)范和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系存在完善空間，且我國關(guān)于被動式超低能耗建筑在規(guī)模和地域性建設(shè)方面還存在一些分歧，被動式超低能耗建筑發(fā)展還存在擴(kuò)展空間。因此，學(xué)術(shù)界通常從被動式超低能耗建筑的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、政府相關(guān)政策以及關(guān)鍵建筑技術(shù)探究被動式超低能耗建筑發(fā)展現(xiàn)狀[1]。

1.1 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

被動式超低能耗建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)包括對房屋能耗、房屋氣密性進(jìn)行指標(biāo)設(shè)計(jì)。我國自2018年開始，陸續(xù)有省市頒布關(guān)于超低能耗建筑地方建設(shè)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，這些被動式超低能耗建筑工程主要集中在辦公樓、實(shí)驗(yàn)樓以及保障房建設(shè)。河北省建筑科學(xué)研究院發(fā)布了第一本被動式居住建筑標(biāo)準(zhǔn)，并與德國合作建造了被動式公共建筑并已經(jīng)投入使用，建筑運(yùn)營管理狀況良好。以河北省2018年發(fā)布的《被動式超低能耗公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》為例，分析可知被動式超低能耗建筑的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)包括六部分。其中與被動式超低能耗建筑相關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)定包括三部分。

1.1.1 熱工設(shè)計(jì)。要對建筑的非透明圍護(hù)結(jié)構(gòu)和透明圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行規(guī)范設(shè)計(jì)，對本省建筑行業(yè)就被動式超低能耗建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)材料和傳熱系數(shù)提出要求。

1.1.2 建筑設(shè)計(jì)。這部分提出了建筑總體和局部的一般規(guī)定，就建筑的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)、外墻、屋面、地下室和地面、外窗無熱橋設(shè)計(jì)、建筑氣密設(shè)計(jì)和遮陽設(shè)計(jì)提出了相關(guān)規(guī)定。

1.1.3 建筑設(shè)備系統(tǒng)設(shè)計(jì)。這一部分則同樣提出了一般規(guī)定，在建筑供暖、空調(diào)系統(tǒng)，通風(fēng)系統(tǒng)，建筑照明及能耗監(jiān)測系統(tǒng)提出標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。被動式超低能耗建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的另外三部分明確了建筑室內(nèi)外設(shè)計(jì)的計(jì)算參數(shù)，建筑能耗指標(biāo)及計(jì)算方式與建筑施工總則和建筑相關(guān)術(shù)語和符號。被動式超低能耗建筑節(jié)能設(shè)計(jì)應(yīng)該采取性能化設(shè)計(jì)方法，通過控制建筑能耗指標(biāo)作為建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)向[2]。

1.2 相關(guān)政策

我國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部在2019年就發(fā)布了《近零能耗建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T51350-2019），對被動式超低能耗建筑、近零能耗建筑以及零能耗建筑從建筑設(shè)計(jì)、施工過程以及建筑運(yùn)行管理和建筑評估的整個過程都提出了相關(guān)規(guī)定。隨著國家政策進(jìn)一步完善超低能耗建筑、近零能耗建筑、零能耗建筑的技術(shù)路線得到明確《超低能耗農(nóng)宅技術(shù)規(guī)程》的發(fā)布，為超低能耗建筑行業(yè)發(fā)展提供了發(fā)展方向和技術(shù)指導(dǎo)。2021年7月，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部還就加強(qiáng)國家對超低能耗建筑進(jìn)行全流程管控，確保超低能耗建筑性能真實(shí)達(dá)效的建議進(jìn)行明確回復(fù)。

目前，我國已經(jīng)認(rèn)識到了被動超低能耗建筑對于建筑節(jié)能、建筑全過程能耗降低的重要作用，通過相關(guān)政策頒布、資源扶持和相關(guān)平臺建設(shè)，各省市積極響應(yīng)推廣被動式超低建筑建設(shè)[3]。如江蘇省為例，江蘇省就超低能耗建筑建設(shè)方面提出了2025年新建建筑全面按超低能耗標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)建造的計(jì)劃。2021年7月，江蘇省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳印發(fā)《江蘇省建筑業(yè)“十四五”發(fā)展規(guī)劃》，其中明確了要加強(qiáng)高品質(zhì)綠色建筑項(xiàng)目建設(shè)，大力發(fā)展超低能耗、近零能耗、零能耗建筑。在2020年建筑節(jié)能基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)再提升，嚴(yán)抓綠色建筑項(xiàng)目品質(zhì)，將江蘇省既有建筑節(jié)能改造納入綠色建筑發(fā)展規(guī)劃，既有建筑節(jié)能改造與新建超低能耗建筑工作同時推進(jìn)。

1.3 關(guān)鍵技術(shù)

被動式超低能耗建筑關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用在其保溫設(shè)計(jì)、節(jié)能門窗設(shè)計(jì)、氣密性設(shè)計(jì)以及降噪設(shè)計(jì)等方面。有些被動式超低能耗建筑利用石墨聚苯板0.12W/m2·℃的優(yōu)秀保溫效果進(jìn)行保溫應(yīng)用，此設(shè)計(jì)相比傳統(tǒng)建筑節(jié)能百分比可達(dá)70%。被動式超低能耗建筑為保證保溫效果，還在建筑的隔墻、樓板等處進(jìn)行保溫層設(shè)計(jì)，例如：部分被動式超低能耗建筑選擇采用不同厚度的真空絕熱板進(jìn)行保溫，部分被動式超低能耗建筑選擇在隔墻內(nèi)利用保溫砂漿填充保證建筑保溫效果，通過保溫層設(shè)計(jì)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)建筑內(nèi)房屋的采暖保溫。同時，被動式超低能耗住宅建筑在其外門窗設(shè)計(jì)上，為保證門窗節(jié)能效果和保溫效果，采用被動式保溫密閉門，較傳統(tǒng)建筑實(shí)現(xiàn)門窗建筑的保溫隔熱效果顯著提升，可以實(shí)現(xiàn)建筑室內(nèi)溫度的維持和調(diào)節(jié)。通過被動建筑窗材質(zhì)的選擇，同時滿足建筑用戶的采光需求，充分發(fā)揮被動窗隔熱性能，提升用戶在建筑內(nèi)的舒適感。被動式超低能耗建筑的氣密性標(biāo)準(zhǔn)對建筑外門窗氣密性要求嚴(yán)格，要求對被動式超低能耗建筑根據(jù)具體情況進(jìn)行防水隔氣設(shè)置。就建筑換氣次數(shù)而言，被動式超低能耗建筑每小時換氣次數(shù)小于0.6次，較傳統(tǒng)建筑氣密效果提升10倍左右，良好的建筑氣密性可以保證建筑在冬季和夏季對室內(nèi)溫度和濕度的調(diào)節(jié)。此外，被動式超低能耗建筑通過設(shè)置保溫層實(shí)現(xiàn)建筑保溫，有效防止熱橋產(chǎn)生，且被動式建筑的門窗、保溫層設(shè)計(jì)都可以起到降噪作用，增加室內(nèi)生活舒適度[4]。

2 被動式超低能耗建筑未來展望

2.1 政策扶持

以2021年我國各省市就被動式超低能耗發(fā)展進(jìn)行相關(guān)政策出臺作為參考，可以對被動式超低能耗建筑的發(fā)展預(yù)期進(jìn)行合理規(guī)劃。例如：上海黃浦區(qū)在2021年8月發(fā)布了包含推動超低能耗建筑試點(diǎn)項(xiàng)目建設(shè)內(nèi)容的《節(jié)能低碳“十四五”規(guī)劃》，目標(biāo)是在2025年通過建成5個超低能耗建筑示范項(xiàng)目，推動超低能耗建筑試點(diǎn)項(xiàng)目建設(shè)，實(shí)現(xiàn)區(qū)域公共建筑能效顯著提升。2021年9月，上海臨港新片區(qū)也印發(fā)了《綠色建筑創(chuàng)建行動實(shí)施方案》，在區(qū)域內(nèi)通過每年至少選取2個適宜的公共或住宅建筑作為零能耗建筑建設(shè)示范，大力推廣超低能耗建筑建設(shè)。人民銀行還印發(fā)了《綠色債券支持項(xiàng)目目錄（2021年版）》，通過綠色金融支持綠色建筑發(fā)展的方式，對建筑節(jié)能相關(guān)項(xiàng)目提供支持。

對于被動式超低能耗建筑未來發(fā)展的政策扶持可以有以下兩個方向：

一是對國家通過金融政策對被動式超低能耗建筑相關(guān)發(fā)展進(jìn)行扶持。通過金融支持推動建筑領(lǐng)域的節(jié)能減排工作開展，滿足被動式超低能耗建筑相關(guān)項(xiàng)目的融資需求。金融政策通過降低信息不對稱、信用體系缺失對建筑融資的不利影響，建立健全節(jié)能建筑融資擔(dān)保機(jī)制，加強(qiáng)金融對節(jié)能建筑市場的參與程度，開發(fā)對應(yīng)的金融產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)被動式超低能耗建筑的融資模式完善，推動被動式超低能耗建筑發(fā)展。

二是在現(xiàn)有政策基礎(chǔ)上進(jìn)一步加大對建筑節(jié)能的扶持力度。例如：各省市根據(jù)自身經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況制定扶持被動式超低能耗建筑發(fā)展方針文件，包括且不限于對地方承諾開展被動式超低能耗建筑業(yè)務(wù)的房屋建筑企業(yè)提供補(bǔ)貼等方式。通過增強(qiáng)扶持力度和資源傾斜，加強(qiáng)地方開展被動式超低能耗建筑業(yè)務(wù)建筑企業(yè)的市場競爭力，實(shí)現(xiàn)被動式超低能耗建筑相關(guān)企業(yè)的發(fā)展壯大，實(shí)現(xiàn)地方被動式超低能耗建筑體量的擴(kuò)增。

2.2 技術(shù)創(chuàng)新

被動式超低能耗建筑未來可在熱工設(shè)計(jì)與建筑設(shè)計(jì)方面進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新和優(yōu)化。在熱工設(shè)計(jì)方面，可以通過建筑外墻保溫技術(shù)創(chuàng)新，對外墻保溫材質(zhì)進(jìn)行研發(fā)測試，提升建筑保溫效果。進(jìn)行建筑保溫隔熱層設(shè)計(jì)時，對保溫層填充的保溫砂漿比例進(jìn)行測試，探究砂漿保溫效果變化，選擇保溫性和環(huán)保性更優(yōu)的砂漿作為建筑保溫層的填充材料。在建筑設(shè)計(jì)方面，設(shè)計(jì)師可以引入BIM技術(shù)，進(jìn)行建筑模型構(gòu)建。通過調(diào)整房屋建筑材料參數(shù)模擬建筑投入使用效果，制定建筑材料選擇方案。利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)進(jìn)行建筑材料最優(yōu)配置，控制建筑施工成本實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新。在進(jìn)行建筑能源選擇時，針對建筑所在地區(qū)的可再生能源與清潔能源開發(fā)情況，運(yùn)用建筑工程能源供應(yīng)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)被動式超低能耗建筑能源節(jié)約。被動式超低能耗建筑技術(shù)創(chuàng)新要以國家對于被動式超低能耗建筑要求和建設(shè)策略作為方向指導(dǎo)，需要建筑企業(yè)積極學(xué)習(xí)借鑒行業(yè)內(nèi)被動式超低能耗建筑優(yōu)秀設(shè)計(jì)案例，考慮地方氣候條件和當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展計(jì)劃，積極引進(jìn)綠色節(jié)能建材，應(yīng)用先進(jìn)建筑技術(shù)到實(shí)際建設(shè)施工過程中，推動地方建筑節(jié)能工作開展。通過被動式超低能耗建筑項(xiàng)目優(yōu)秀運(yùn)營情況的示范效應(yīng)，進(jìn)一步營造被動式超低能耗建筑技術(shù)創(chuàng)新氛圍，實(shí)現(xiàn)建筑領(lǐng)域的技術(shù)改良和創(chuàng)新。

2.3 地域性建設(shè)

未來被動式超低能耗建筑發(fā)展會更具有地域性建設(shè)特點(diǎn)。建筑企業(yè)為滿足國家建筑節(jié)能要求，對自身建設(shè)施工成本進(jìn)行控制，會更注意被動式超低能耗建筑建設(shè)場地的氣候特點(diǎn)和環(huán)境特征，通過利用地方氣候特點(diǎn)進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)。地域性建設(shè)要求建筑企業(yè)以地方被動式超低能耗建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)作為建設(shè)指導(dǎo)，利用被動式建筑關(guān)鍵技術(shù)作為建筑企業(yè)施工建設(shè)技術(shù)支撐，結(jié)合不同地區(qū)地理環(huán)境和氣候特點(diǎn)開展施工建設(shè)作業(yè)。隨著各省市對國家大力發(fā)展綠色建筑政策的積極響應(yīng)，被動式超低能耗建筑將結(jié)合地域特點(diǎn)進(jìn)行建筑技術(shù)創(chuàng)新和改造，例如：在我國南方夏熱冬暖地區(qū)，被動式超低能耗建筑隨著技術(shù)理論發(fā)展就會結(jié)合地域特點(diǎn)進(jìn)行相關(guān)指標(biāo)調(diào)整，加強(qiáng)對于地區(qū)建筑空調(diào)能耗設(shè)計(jì)優(yōu)化，加強(qiáng)對該地區(qū)建筑滿足夏季用戶對于通風(fēng)除濕散熱的要求，調(diào)查當(dāng)?shù)乜稍偕茉催M(jìn)行被動式超低能耗建筑能源供應(yīng)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化，能源優(yōu)化。

2.4 成本控制

未來建筑企業(yè)可以從建材成本和能源成本兩個方面加強(qiáng)對被動式超低能耗建筑的建設(shè)成本控制。近幾年，我國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部就已經(jīng)聯(lián)合市場監(jiān)管總局、工業(yè)和信息化部就建材市場印發(fā)了《綠色建筑創(chuàng)建行動方案》（建標(biāo)〔2020〕65號）、《關(guān)于加快推進(jìn)綠色建材產(chǎn)品認(rèn)證及生產(chǎn)應(yīng)用的通知》（市監(jiān)認(rèn)證〔2020〕89號）等文件加速綠色建材市場相關(guān)產(chǎn)品認(rèn)證應(yīng)用過程。未來市場上綠色建材產(chǎn)品種類豐富，隨著綠色建材產(chǎn)品市場完善和政策發(fā)展，相關(guān)監(jiān)管機(jī)制的建立健全，市場主體通過完全競爭實(shí)現(xiàn)綠色建材產(chǎn)品價(jià)格降低，有助于建筑企業(yè)在進(jìn)行被動式超低能耗建筑的綠色建材成本控制，且隨著我國在清潔能源和可再生能源相關(guān)產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展，建筑企業(yè)在進(jìn)行超低能耗建筑能源供應(yīng)時，利用此類能源進(jìn)行施工建設(shè)和運(yùn)營管理的相關(guān)成本也會隨之下降，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)建筑企業(yè)對被動式超低能耗建筑的成本控制。

3 結(jié)束語

被動式超低能耗建筑作為實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能的建筑形式，需要通過不斷的技術(shù)創(chuàng)新和政策扶持，結(jié)合國家發(fā)展要求和地域特色進(jìn)行被動式超低能耗建筑體系構(gòu)建，推動我國相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展，加速我國建筑行業(yè)降低能耗施工建設(shè)進(jìn)程。相關(guān)部門要結(jié)合地域特點(diǎn)，根據(jù)被動式超低能耗建筑發(fā)展趨勢建立起兼具安全性、經(jīng)濟(jì)性、節(jié)能性的建筑體系，大力推動建筑節(jié)能工作開展。