被动式超低能耗建筑综合施工技术研究

李 钢 李 巍

（ 1.信阳职业技术学院，河南 信阳 464000；2.中国化学工程第十一建设有限公司，河南 开封 475000）

近年来，由于城市化建设的加速发展，资源匮乏问题逐渐凸显，不但影响到自然生态环境，还对人们的生活环境造成破坏。在此背景下，被动式低能耗设计顺势而生，被动式超低能耗技术的产生，使建筑施工技术有了新的突破，保护了生态环境，降低了能源损耗，进一步提升能源利用率。另外，还可以利用风能、太阳能等清洁能源，建立绿色人居环境。相比发达国家，我国在被动式超低能耗技术方面仍处于发展初期，许多方面还有待完善，因此，深入研究并积极应用被动式超低能耗建筑施工技术，对促进我国建筑业可持续发展具有重要意义。

1 被动式超低能耗建筑的设计理念和内涵

被动式超低能耗建筑设计是指在综合考量经济、气候、地区等条件后，合理采用环保型可再生能源，替换不可再生能源，从而起到降低能耗的目的。之所以称为被动式，是因为在设计过程需要结合当地的实际情况，分析施工的真实需求，有针对性地选择应用能源，并非直接对物质进行收集作为能源使用。能够实现对该地区现有资源的最大化利用，符合生态环境建设要求。在应用超低能耗技术进行建筑施工时，不但要考虑能源低耗，还要保障建筑物的舒适程度，满足人们的居住要求，充分保证建筑实用性。

2 被动式超低能耗建筑综合施工技术

2.1 工程概况

某地区新型建材住宅示范区属于中法被动式超低能耗建筑，是该地区首个应用超低能耗技术的住宅建筑。整体建筑地上6层、地下2层，总占地面积为968m2，整体建筑总面积为5 790m2。其中，地下一层为963m2，地下二层作为车库使用，地上1～5层应用了被动式设计理念，总面积为4 465m2，整体建筑属于住宅建筑，详见图1。根据国家居住建筑节能设计相关标准，建筑物体形系数0.28，本次项目工程的窗墙比例为：东7.54%、西7.52%、南36.25%、北24.95%。所有施工环节都是根据最新的被动式建筑设计标准，在一些比较重点的方面和指标都作出了较好的处理，这样不但可以保护建筑外围结构的稳定性、增强其密封性，还能显著降低建筑整体的冷热负荷，使住宅常年处于舒适环境，并在此状态下实现最小程度的能源损耗。与常规建筑相比，应用被动式低能耗技术的建筑能降低75%的能源损耗。

图1 被动式超低能耗建筑工程示意图

2.2 高效保温施工技术

充分借鉴其他成功项目的建设经验，考虑到保温材料的防火等级和保温性能，建筑外墙可选择B1级别的石墨聚苯乙烯保温板，分别两层铺设，每一层都要设立防火隔离带，可选用岩棉。同时，使用石墨改性膨胀聚苯板在建筑外墙涂抹薄层，作为保温系统，保温效果会比一般的聚苯板要好一些。此外，将分户墙、楼板等墙体都进行保温。在屋面部分，应用厚挤塑聚苯板，传热系数为0.134。地下两层分别为储藏室和车库，不属于被动式结构，只是将地下一层的楼板作为建筑外侧结构一部分，在其表面铺设一层厚挤塑聚苯板，下方为厚改性酚醛板，整个楼板层传热系数为0.18。

2.3 被动式外窗安装技术

本项目所应用的铝包木外窗在保留纯木窗及其功能的同时，使用机械设备将实木窗和隔断热桥铝合金型材加工在一起，形成复合框架，具有较好的隔热保温性能。基于铝包木窗，整体系统型材都属于木体结构，中间玻璃材质为三玻二中空的双LOW-E玻璃，使用暖边条作为玻璃间，整体传热系数为0.95。另外，玻璃选择性系数超过1.25，其太阳能总透射比高于0.35，整体玻璃框架为铝包木，在此基础上所构成的窗户能够选择性透过不同性质的光线。

2.4 建筑外遮阳技术

建筑外遮阳技术是将具有遮阳性能的产品直接安置在顶、建筑外窗或透明幕墙的外侧，避免太阳的直接辐射。特别是在夏天，能防止太阳辐射热量透过玻璃进入室内。在冬季，还可避免热量从玻璃窗散出，所以，在建筑外侧设立遮阳设施很有必要，可以降低建筑的能源消耗，节约空调等散热设备25%的用电量。另外，具有遮阳设施的建筑能提高外窗的保温性能，节省采暖消耗用能10%。本文所设计的遮阳系统具有双重节能、高效遮阳、视野通透和自然采光等优势特点。整体系统占地面积超过2 000m2，将传热系数从0.5降到0.1。

2.5 地源热泵技术

通过地源热泵技术能提高自身的独立性，不再对外部能源产生依赖，彰显出生态平衡、绿色环保的发展理念。安装完地源热泵机组后，检测安装质量，确保合格后启动装置。在其运转过程中不会消耗水资源，不会造成污染，也不需要堆放燃料废物的场地和锅炉等，具有非常高效的环保效果。此外，地源热泵在电力损耗方面优势明显，相比空气源热泵，能降低电力消耗40%左右；相比电采暖，能降低70%左右，该系统的制热性能比燃气锅炉的效率更高，提高大约50%左右。

2.6 冷梁+独立新风技术

应用被动式低能耗技术，对建筑的气密性有着较高要求，所以，建筑内部的通风换气基本依赖于新风系统。在本文研究中，空调系统末端应用独立新风系统和被动式冷梁。冷梁负责建筑内部的显热负荷，对温湿度进行调节控制。经过新风机处理后的一次风进入静压箱，沿着喷嘴喷射出来，在其周围形成负压，形成二次回风，经过水盘管换热后，与一次风掺合，共同喷出。该系统是新型通风系统，可使人们呼吸到新鲜空气，当新风与回风经过热交换器时，因两股气流之间会产生压力差和温度差，从而出现热传质，形成全热交换过程。新风能够从回风中得到冷量，实现温度降低，另外，新风中含有的水蒸气也可被回风吸取，实现湿度降低，如果处于冬季，二者性能相反。

2.7 光伏发电技术

假设光伏组件被灰尘覆盖后造成的发电量损耗为6%、温度损耗为5%、线路压降损耗为5%、并网逆变器效率为97%、其他方面能源损耗为2%，结合光伏电场这些年的平均年辐射总量，综合考量，初步选择太阳能电池类型和布置方案，在此基础上，对光伏电场每一年的发电总量进行估算。一般情况下，钢筋混凝土是光伏发电条形的主要材质基础，在实际施工过程中，结合设计图纸，技术人员与施工人员对基础施工进行革新创造，本次应用清水混凝土建筑工艺，施工结束后，不需要再对基础进行二次加工，也不需要涂刷灰料等，具有较好的外观，不但节省人工费用，还可降低能源损耗。基础排布按照建筑内部形状均匀布置，合理排列，充分利用屋面的采光面积。

3 结语

应用被动式低能耗施工技术能够保障建筑物的气密性，降低冷热负荷，最大程度降低能源损耗。对于传统式建筑结构形式的建筑，采暖能源损耗可降低75%。在建筑外侧设立遮阳系统，能起到视野通透、自然采光和节能环保等作用，并且将太阳能传热系数降低到0.1。另外，地源热泵可大幅降低电力损耗，其制热性能非常明显。结合室外气候和人体舒适度来实现建筑物的零能耗或低能耗，在满足建筑质量要求的前提下，实现节能环保。