重庆地区超低能耗建筑技术优化研究

周密

（重庆市设计院有限公司，重庆 400000）

1 研究背景

2022 年3 月11 日，住房和城乡建设部《“十四五”建筑节能与绿色建筑发展规划》提出，到2025 年完成既有建筑节能改造面积3.5 亿m2以上，建设超低能耗、近零能耗建筑0.5 亿m2以上，装配式建筑占当年城镇新建建筑的比例达到30%，全国新增建筑太阳能光伏装机容量0.5 亿kW 以上，地热能建筑应用面积1 亿m2以上，城镇建筑可再生能源替代率达到8%，建筑能耗中电力消费比例超过55%的目标[1]。

围绕国家节能减碳的“3060 双碳”政策指向，以“智创生态城”为建设总体目标，项目以实现重庆市第一个国家绿建三星级项目（2019 版国标）、健康建筑三星项目、超低能耗建筑的具体目标；以最新技术标准为起点，充分体现绿色技术的先进性和示范引领作用，积极推广的绿色、低碳、生态、智慧、可持续的生态文明建设发展理念。在本项目中选取的A2#楼多功能厅作为研究对象，即是在绿建三星基础上实施超低能耗建筑示范。

2 现状情况

重庆属夏热冬冷地区，亚热带季风性湿润气候，其气象特点是：空气湿润，冬冷夏热，春秋多雨，四季多雾。夏季温度高，年平均温度18.3℃；极端最高温度44.0℃，极端最低温度－1.8℃，因此建筑应加强夏季隔热的措施。空气湿度大，历年平均相对湿度79%，最热月平均相对湿度76%，最冷月平均相对湿度81.3%，因此围护结构结构应考虑防潮措施。风速小，全年主导风向北风，历年平均风速2.2m/s。因此建筑应考虑冬季防风，夏季和过渡季利用自然通风。太阳辐射量一般，年平均太阳辐射量3066MJ/m2，属于太阳能资源一般区域，对不同朝向而言，东南和西南方向太阳辐射量较高，外窗应考虑遮阳措施，北向采光较差，建议减少遮阳措施。

本项目选择A2# 楼多功能厅为超低能耗建筑示范，理由如下：较为独立、规模较小（2118m2），建筑层数为地上一层，无地下室。建筑高度10.1m 选型紧凑，体形系数小（0.21），东西向窗墙比较小（东0.2，南0.11，西0.2，北0.42），坡屋面屋檐出挑较大形成固定外遮阳，室内功能以会议为主，结构类型：地上钢结构+屋顶木屋架。同时结合设计进展及现场施工情况，对现有建筑进行超低能耗建筑技术优化需结合原有设计及施工工期成本增量等因素综合考虑。

3 设计依据

本项目首先需满足绿色建筑三星级，执行重庆市《绿色建筑评价标准》（DBJ 50/T—066—2020）和国家标准《绿色建筑评价标准》（GB/T 50378—2019）的相关要求，同时A2 多功能厅按超低能耗建筑设计，依据《近零能耗建筑技术标准》（GB/T 51350—2019），其中能效指标划分为3 个等级：超低能耗建筑、近零能耗建筑、零能耗建筑，具体要求详见表1。

表1 能效指标等级详情

要满足超低能耗建筑要求，建筑本体节能率应不小于20%，建筑综合节能率不小于50%，对可再生能源利用率没有强制要求，但采用可再生能源，可提高建筑综合节能率。

4 设计策略

近零能耗建筑通常采用的技术路线如下：①被动式建筑设计（自然通风/采光、遮阳、围护结构、气密性等），从而降低能耗需求（供暖空调、照明）。②主动技术措施（能源设备及系统效率、热回收、可再生能源），从而提供舒适环境减少能耗消耗（供暖空调、照明、生活热水、电梯）。③建筑能效及能耗指标验算建筑本体节能率、可再生能源利用率、建筑综合节能率建筑能耗指标综合值、建筑等效耗电量，根据类似定位的建筑，确定项目各功能房间的暖通空调负荷合理需求。

为满足项目超低能耗建筑要求，结合重庆市气候特点，以因地制宜、低投高效、精细化设计为原则，从围护结构优化设计、能源系统和设备效率提升、照明系统、可再生能源利用等技术提出建议。具体拟采用的主要技术措施及最终设计优化如下。

（1）屋面保温。现有设计做法为100mm 挤塑聚苯板B1 级，传热系数0.39（平屋面）180mm 岩棉板，传热系数0.29（坡屋面），超低能耗建筑技术要求传热系数为0.15~0.35，通过综合模拟计算不再增加屋面保温层。

（2）外墙保温。现有设计300mmB06 级蒸压加气混凝土砌块（自保温），传热系数0.58，超低能耗技术要求传热系数0.15~0.40，通过综合模拟计算不再增加外墙保温层。

（3）遮阳。现有设计采用屋檐、木格栅、窗帘，超低能耗技术要求可调节外遮阳（低辐射镀膜玻璃、中空玻璃内置活动百叶等）结合建筑实际情况分析，增加遮阳会影响立面效果，且自身屋檐及格栅的固定遮阳条件已较好，且建筑大面积为北向玻璃幕墙，东西向和南向的窗墙比均很小，通过节能软件模拟分析，再增加遮阳对建筑节能效果基本无影响，综合考虑后不增加遮阳。

（4）玻璃门窗/幕墙。须满足超低能耗建筑对夏季太阳得热系数SHGC≤0.15，冬季太阳得热系数≥0.40 的要求，现有立面及玻璃选型难以满足规范要求，但通过性能模拟计算可以满足本体节能率的要求；对幕墙（门窗）保温隔热性能提升，传热系数由原设计1.90W/（m2·K）提升到小于1.76W/（m2·K）的要求。同时考虑到门窗隔声及防自爆的安全性要求，也在玻璃基本选型基础上进行了夹胶及超白玻的升级，最终拟选用外窗玻璃为三玻两腔超白玻夹胶双low-e 玻璃［6mm+1.52pvb+6mm（高透Low-E）+12Ar+6mm（高透Low-E）+12Ar+6mm］。

（5）气密性。提升要求对原设计门窗气密性进行了提升，原门窗气密性等级为6 级，幕墙气密性3 级，调整后外窗气密性等级需达到8 级，外门气密性需达到6级，幕墙气密性4 级。对建筑墙体的气密性根据《近零能耗建筑技术标准》（GB/T 51350—2019），夏热冬冷地区气密性无强制要求，根据现场施工情况，避免了影响墙体拆改的造成不必要的损失[2]。

（6）空调及通风系统。原设计采用全空气系统，空调主机为水源热泵机组，由能源站专项设计，满足热泵机组制冷性能系数COP≥6.0；综合部分负荷性能系数IPLV≥7.5 的要求。

（7）新风热回收机组。原设计未设置，根据《近零能耗建筑技术标准》（GB/T 51350—2019）7.1.28 条要求，应设置新风热回收系统，新风热回收系统设计应考虑全年运行的合理性及可靠性。因此，必须设置新风热回收系统。但项目考虑技术经济性要求，超低能耗建筑追求整体的能效，根据测算设置新风热回收系统对整体的能耗贡献率不大。因此，减小了新风热回收的设置区域和机房面积。仅在1-2 轴VIP 厅实施新风热回收功能，在1-2 轴一层夹层空调机房增加新风热回收机组。利用现有空调机房空间不增加其他机房面积，不增加概算，节约总成本和建设工期。在今后运营阶段，设置新风热回收系统也会起到示范作用，多功能厅有两个VIP 室，左侧VIP 室设置新风热回收系统，右侧VIP 室不设置新风热回收系统，可以通过后续运行数据验证，设置热回收系统是否合理，也是对规范的验证和补充。

（8）照明系统。室内照明选用调光型灯源，优化能效与智能控制，除卫生间由于装饰灯带较多，LPD 值达到现行值范围，其他功能房间均满足LPD 值达到现行值降低30%要求。同时考虑运营阶段经常用到的场景，比如休息、汇报、放映、清扫等场景整体照度通常都会有比较大的降低，实际运行能耗大约只有全亮峰值的30%~50%。

（9）可再生能源。经多方讨论，屋顶做光伏瓦对项目外观效果影响较大，本项目已采用江水源作为可再生能源。

总体来说，对于围护结构优化降低建筑能耗需求，主要采取的措施是加强屋面和外墙保温，增加可调节外遮阳，玻璃幕墙（外窗）隔热性能及气密性的提升。对于能源系统和设备效率提升、照明系统，主要采取措施包括增加新风热回收系统。可再生能源利用也是由于项目所在地设置了区域能源站，可采用江水源作为可再生能源。

5 超低能耗建筑性能设计分析

综合考虑以上的技术优化措施，本项目采用了被动式低能耗建筑模拟分析软件PKPM-PHEnergy，对建筑的性能进行分析，计算出建筑的各项能效指标如表2 所示。

表2 建筑各项能效指标计算

由上表可知，建筑综合节能率为51.15%，建筑本体节能率（不包含可再生能源）为36.67%，满足《近零能耗建筑技术标准》（GB/T 51350—2019）中的超低能耗建筑能效指标要求。 其中设计建筑总能耗为102102.07kW·h，参考建筑209034.06kW·h，单位面积能耗36.39kW·h/m2。

通过性能设计分析，同时也对设计优化措施提供指导性意见，在提高建筑被动式低能耗和设备低能耗之间取得合理经济的平衡。

6 超低能耗建筑评审

超低能耗建筑按评审阶段划分为设计、施工、运营3 个阶段，各阶段评审重点如下。

（1）设计阶段：测评时间节点为施工图审查合格，测评重点内容为核查围护结构关键节点构造及做法和采取的节能措施；核算建筑本体节能率、可再生能源利用率和建筑综合节能率，测评单位为第三方近零能耗建筑测评机构，最终结果形式为中国建筑节能协会网上公示。

（2）施工阶段：测评时间节点为竣工验收前，测评重点为建筑气密性、围护结构热工性、新风热回收装置性能、保温材料、门窗等性能检测，测评单位为第三方近零能耗建筑测评机构，最终结果形式为中国建筑节能协会网上公示。

（3）施工阶段：测评时间节点为运行1 年后，以1年为一个周期，测评重点为室内环境监测和运营能效指标评估，测评单位为第三方近零能耗建筑测评机构，最终结果形式为中国建筑节能协会网上公示。

根据项目实际情况，现考虑设计阶段和施工阶段评审，由于A2 多功能厅项目的商业运营模式还不太明确，项目运营一段时间后，可根据建筑能耗监控的数据再判断是否满足运营阶段评审的要求。

目前重庆市建委支持建设单位进行超低能耗建筑的申报，但建委不参与评审过程或推荐，由中国节能协会认定的第三方近零能耗建筑由测评机构进行网上资料审查，并组织专家上会评审，中国建筑节能协会只对评审结果进行公示和授牌。本EPC 项目参建各方经过多次讨论和对比超低能耗技术方案和施工阶段技术可实施性，通过提高门窗气密性、优化空调能耗需求和照明设计、优化新风回用系统设备位置及设计（不再新增设备房）等措施，通过PKPM 软件对建筑能耗性能进行分析计算，最终满足了超低能耗建筑设计阶段的评审要求。在施工阶段申报单位牵头完成超低能耗建筑的运营评审前的所有资料汇总和整理工作，由第三方检测单位进行实地检测，并组织多名专家进行施工阶段评审，在中国节能协会官网上公示结果后颁发施工标识。

7 结语

提高建筑节能水平，超低能耗建筑正式进入了大规模推广阶段，逐步启动实施我国新建民用建筑能效“小步快跑”提升计划，分阶段、分类型、分气候区提高城镇新建民用建筑节能强制性标准，本文结合实际项目研究提升建筑能效的技术措施及流程，具备实操性，同时顺应发展要求重点提高建筑门窗等关键部品节能性能要求。对于超低能耗建筑，因地制宜采取技术措施，通过性能分析再进行优化。在项目设计和施工过程中，对于超低能耗建筑的第三方评审单位及测评工作提前介入，进一步确认了设计所采取的技术措施，也需要设计与施工联动，充分论证设计对施工的影响，满足评审的要求，便于取得设计、施工超低能耗建筑认证。本项目作为夏热冬冷地区的近零能耗建筑的先行示范，提供参考与借鉴意义。