浅谈绿色建筑超低能耗——被动式建筑

刘 鑫 太原市建筑节能管理中心

1 被动式、超低能耗绿色建筑概述

所谓的被动式超低能耗建筑是指保证整个建筑能够符合国家标准，充分利用自然情况完成建筑内部的光照、通风、采光保证室内无供暖情况下的得热因素，最大限度的提高建筑外围围护结构的保温隔热性能以及窗户的气密性，充分利用太阳能以及可再生能源，降低供暖、空调使用能耗，完成室内温度与外界自然的共同生存建筑，这种建筑被称为被动式超低能耗建筑。

超低能耗建筑相比传统模式建筑的优势主要体现在四个方面：第一提高了居住舒适性，超低能耗建筑有效的实现了建筑内部环境的温度湿度的恒定；建筑物内部墙体具有更好的保温，隔音性能，有效的降低外界不利环境环境对于建筑物内部的影响，实现了室内环境的相对稳定，大大提高了居民居住舒适性。第二提升了室内空气质量：新风控制系统的加入，能够有效的加大室内空气的流动程度，实现室内空气的及时更换，同时新风控制系统加入了空气净化设备，有效的确保了流入室内空气的质量。第三提高了节能性能：超低能耗建筑有效利用了外界有利因素，实现了室内环境的稳定，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。第四提高施工质量：超低能耗建筑的设计会涉及到更高的设计工艺，为了确保建筑物的高气密性和保温性能施工过程中将会严格选用高品质的材料，细化施工工艺以及建筑装饰一体化等技术，从而使建筑高质量发展。

2 我国建筑能耗的概述

从我国的建筑方面来讲。这些年来，根据住房需求及客户对整体装修度的要求提高导致我国建筑呈现出耗能上升的表现，已达占到社会发展能源消耗的三分之一,房屋建设工程消耗能源还在逐年的递增，建筑总能耗将逐渐占据全国能源消耗的大部分比例。

我国建筑住宅使用空置率较高也是另外的一个因素，统计数据表明我国建筑住宅使用空置率达到30%左右。住宅空置率致使户与户之间热损耗加大和供暖、制冷设备负荷率更低是对建筑能耗的主要影响。我国建筑能耗高的原因：一方面是随着我国经济社会的发展，人们对建筑空间和环境品质的需求不断提高；另一方面是在快速城镇化进程中，城镇建筑缺乏对传统地域建筑文明的继承和发扬。

3 绿色建筑发展原则

3.1 发展和政策导向

我国现阶段较少能源消耗建设示范点已经和国际先进科学合作，自合作以来已在我国绿色建筑工程中建造了一系列的试点工程，例如，长三角地的绿地集团总部大楼、张江集电港大楼、苏州工业园区、南京幸福城，深圳建科院的办公大楼，苏州工业园，万科深圳四季花城。2016年，全国省会以上城市保障性住房、政府投资公益性建筑以及大型公共建筑开始全面执行绿色建筑标准；北京、天津、上海、山东等地已在城镇新建建筑中全面执行绿色建筑标准。截至2016 年底，全国城镇累计竣工强制执行绿色建筑标准项目面积5亿平方米。

3.2 绿色建筑指标和技术明晰

判定绿色建筑的指标为建筑各方面能效性能指标是否接近建筑零能耗建设约束标准的性能要求，室内环境的各项参数是否保持稳定建筑能源消耗是否符合相关的约束性控制标准。

绿色建筑施工的基本技术路径是指可再生能源系统和建筑主动式高性能能源控制系统的应用，以及建筑工程中能源消耗的被动式设计，从最大限度上节制不可再生能源的消耗。绿色建筑的技术路径可以从以下途径进行证明：

（1）加强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，很大程度上能够代替不可再生能源的作用，因此在建筑工程施工建设中要充分利用可再生能源，发现建筑周边区域的可再生能源应用的潜力，进行合理有效的利用。例如，可以充分利用太阳能来替代煤炭的使用，达到室内温度的稳定，降低不可再生能源的使用，实现建筑本身能源消耗水平接近于零消耗。

（2）主动式高效能源控制。建筑物对能源系统和设备的依赖，能源系统产生的能效的提升是对建筑能耗降低的重要因素，应当优先考虑选用能效等级更高。效率更优化的系统和设备。能源系统通常是指供暖通、制冷空调系统、庭院照明及电气设备系统。

（3）被动式建筑设计。被动式建筑设计是指在整个建筑布局上能够有效的利用外界能源，合理设计建筑布局、房型朝向、体形系数以及相应的使用功能等各方面，同时体现出建筑节能的不同理念理念以及相应特点，注重当地的气候变化降水风向变化等因素。同时采用高气密性外窗、以及无热桥的严谨的施工技术，不断提高整体建筑物的气密性，稳定室内的温度，建设出相对稳定的室内环境，减少对能源消耗的需求。通过整体的建筑设计加大楼间距提升室内采光程度和采光时长并做好室内的保温措施，加强房屋的通透性实现室内空气的自然流通。

4 绿色超低能耗建筑施工技术措施

绿色超低能耗建筑施工中以被动式超低能耗建筑的核心要素，不可再生能源零消耗为终极目标，在建筑施工过程中加入保温隔热性能更高的非透明围护结构；保温隔热性能和气密性能更高的外窗；无热桥的设计与施工；建筑整体的高气密性；高效新风热回收系统；充分利用可再生能源。它并不是高科技的堆砌，其更重要的内涵是回归建筑的原始状态，合理科学规划施工建设方案全力创造高质量绿色建筑。

绿色建筑的超低能耗实现主要依据的是建筑设计施工过程中利用先进的建筑技术，例如，在建筑施工过程中加入保温隔热性能更高的非透明围护结构，实现建筑的气密性、室内空气自调节能力、采光时长及强度。多种技术的集成，如何提供一个基于被动式理念的系统解决方案。被动式的核心理念明确强调直接利用场地自然条件如：太阳光、风力、地形、植被等，通过对建筑设计及规划的优化,实现建筑在非机械、不耗能或少耗能的条件下，全部或部分满足建筑供暖、降温及采光等对多重需求，达到降低建筑使用能量需求进而降低能屈、提高室内环境性能的目的。因此，为提升建筑设计的科技含量和附加值实现被动式超低能耗建，我们需要采取更新进的建筑施工技术以及设计更科学的施工过程来实现绿色的被动式超低能耗建设。

超低能耗建筑具有六大技术特征：

（1）保温性更高的不透明色围护;

（2）气密性能更强的窗户结构；

（3）无热桥的设计与施工；

（4）保证室内结构的气密性；

（5）高效新风热回收系统；

（6）可再生能源替代不可再生能源；

围护结构高效保温：应用良好的保温材料包裏整个建筑，包括屋顶、墙体、底板或地下室顶板。典型的保温水平因气候而异。通常情况下，屋面的保温应优于墙面，墙面优于底板。

高舒适节能外窗：使用高品质低辐射(Low-E)玻璃，用惰性气体充填。在许多气候条件下传热系数U 值约6W/(m2·k),太阳的热系数g 值50%～60%的三玻窗是合适的。在温和气候区，低辐射双玻窗可能就足够了。对于制冷需要为主的炎热地区，带遮阳的双玻或三玻窗是正确的选择。

高效热回收新风系统：通过有热交换的机械通风系统，持续提供新风。这种系统的优点和上述的气密性优点机上。热回收的效率应达到75%至90%,该数字受气候影响。对于冬季严寒或夏季潮湿的气候，应使用含湿度回收的热量回收通风系统(全热交换新风系统)。

气密性：周密考虑气密设计，建立一个非常气密的外围护。所有节点和接口都要设计为气密。气密性能够有效的保证室内环境的稳定性，减少资源消耗并降低未经控制的潮湿气流损害热围护地风险。通常在每个被动房气密外围护完成后，都要以“鼓风门测试”测量气密性，在50Pa(n50)的压力差下，换气次数应低于0.6次/h。

无热桥：例如阳台造成的突出混凝土板，或在非釆暖制冷的地下室中，穿入地下室顶替板砌体内墙。窗户应安装在保温层内。为地下室保温层选择既能承重又能保温的材料。尽可能使保温层以均匀的保温效果围绕:整个建筑，选择高度隔热的断桥窗框。

5 绿色建筑被动式超低能耗设计

绿色建筑超低能耗的绿色超低能耗建筑施工中以被动式超低能耗建筑的核心要素，不可再生能源零消耗为终极目标根据施工当地的具体环境，及其季节变化，气候条件等情况，科学合理的选择绿色建设的建设方案，利用好当地的自然条件，建立起符合当地居民生活方式的低能耗绿色施工建筑。

相对于传统的施工建筑设计，绿色超低能耗建筑设计中要运用更加先进的施工技术以及品质更高的施工材料用来满足绿色超低能耗建筑的要求，新技术，新理念的加入导致房屋建设施工中将会存在更多的问题，这就要求施工企业要设计更多施工方案然后进行更加科学的选择，因此促使施工设计更加的复杂，延长施工工期，增加施工成本。

在设计绿色超低能耗建筑中要应遵循“一体化”设计原则。将所有的施工人员与这项施工建设有紧密的联系，深度了解设计理念，科学合理规划施工过程，保证这个设计过程、施工过程、建筑物验收能够一体化。

在一体化设计中，应把握的重点内容：

（1）目标明确：绿色超低能耗建筑施工中以被动式超低能耗建筑的核心要素，不可再生能源零消耗为终极目标。

（2）协调管理：整个施工组织之间的人员之间的合理管理，组织协调，有效提升施工效率。

（3）优化设计：解决设计中的问题应强调次序优化，有效克服施工方案选择不当引起的后期设计施工问题。

（4）果断决策：处理各方互相矛盾的并解决设计方案中的前后冲突。

（5）多方参与：开展参建单位集体讨论，广泛听取参建各方的意见，认真归纳相关技术讨论结果，将相关反馈内容及意见作为依据指导设计全过程。

（6）专业配合：各专业之间开展有深度的交流，设施工程师是整个项目设计的主要人员，更是与各参建单位的配合平台，更要及时控制各专业人员之间的有效配合。

绿色超低能耗建筑设计是以被动式超低能耗建筑的核心要素，不可再生能源零消耗为终极目标。因此，合理的设计施工是保证整个项目工程有效利用自然因素降低不可再生能源的消耗使用，绿色被动式超低能耗建筑的设计中应当合理运用高舒适节能外窗、高效热回收新风系统、保证整个室内环境的稳定性，减少不可再生能源的消耗。