城市住宅被动式超低能耗建筑技术应用

文／侯东伟 北京兴宏建设有限公司 北京 101300

引言：

在市场经济快速发展的情况下，民众的物质生活水平也得到了稳定提升，对于居住环境的舒适性、安全性、节能性要求也在提高。被动式超低能耗建筑技术的应用，可以在保证建筑工程质量性的基础上，减少建筑运营过程的能耗水平，以此来积累相应的实践经验，为国内建筑行业经济绿色化发展有着积极的促进作用。

1.被动式超低能耗建筑的主要特点

总结现有的实践经验，被动式超低能耗建筑在应用中具有以下特征：第一，被动式超低能耗建筑在应用中，会使用更加优质的保温材料直接黏贴在建筑外墙、屋顶、地面等非透明的围护结构部位，以提升整个建筑结构的保温性能。第二，在透明围护结构部位使用辐射低的三玻两腔Low-E 玻璃，减少热传导效应。第三，由于被动式建筑的气密性要求较高，因此在建筑供暖时不能随时打开门窗通风，为了保持室内空气的清新，需要使用新风系统，能够将室内排出的废气中的热量进行回收利用，同时将室外的新鲜空气引入室内，减少能耗损失。第四，能够使房间内各表面温度不低于室内温度3 度，使房间温度维持在23 度左右，为人们提供了舒适温暖的空间。目前，被动式建筑不仅停留在居住建筑，现已经推广到办公、学校、酒店等其他类型公共建筑。

2.被动式超低能耗建筑技术应用要点

2.1 新能源技术

2.1.1 太阳能制暖制冷

从目前的应用情况来看，太阳能属于常用的新能源，太阳能技术在应用中的相关原理在于，太阳能在系统辅助下可以将光能转换为电能，同时也可以将光能转换为热能，从而顺利完成太阳能制冷和供暖就，减少了传统能源的损耗，营造更加舒适的住宅室内环境。例如，将太阳能系统与住宅建筑走廊照明系统、空调系统关联在一起，在光照充足的情况下，可以将太阳能转换为电能，供给照明系统、空调系统的稳定运行，而多余的电能也会暂时存储在蓄电池当中，等待晚上无光照时供给系统运行。这样也可以减少传统电能的损耗，带来良好的节能效益。

2.1.2 地源热泵技术

利用空气源热泵、土壤热能都是现今推广使用的新能源。地源热泵将地表的地热资源作为冷热源进行能源转换，占地面积小，节省空间，适用范围广、运行成本低廉，清洁能源更不会排放污染物，是一种可持续发展的技术，可以在我国大多数地方进行使用。而且在空气源热泵的应用中，可以将空气当中的多余热量集中在一起进行循环利用，过程中不会涉及燃烧反应，热交换稳定性较高。而且在应用中还可以同时完成供暖与制冷，以维持室内环境的舒适性，满足夏季制冷与冬季供暖要求。除此之外，在实际应用中也会使用双源热泵（即地源热泵与空气源热泵）来营造良好的制冷、供暖环境，建立舒适的室内生活环境。

2.2 外墙保温技术

在外墙保温技术的应用中，经常使用到的技术类型有外墙外保温技术、外墙内保温技术、外墙夹芯保温技术等，以外墙外保温技术为例，常用的保温方式如下：第一，外挂式外保温技术，外挂的保温材料有岩（矿）棉、玻璃棉毡、聚苯乙烯泡沫板（简称聚苯板，EPS、XPS）、陶粒混凝土复合聚苯仿石装饰保温板、钢丝网架夹芯墙板等。具体施工中会使用粘接砂浆或者专业固定件来将保温材料直接悬挂在外墙上，随后在外部涂抹抗裂砂浆，期间会向其中压入玻璃纤维网格布，从而形成良好的保护层，最后在外部增加装饰面，在外墙上形成完整的保温层，阻断墙内外环境的热传导通路，达到良好的节能效果。第二，聚苯板和墙体一次浇筑成型，其在应用中会选择在混凝土框-剪体系当中，把聚苯板放置在建筑模板当中，随后再向其中浇筑混凝土，使混凝土和聚苯板能够形成复合墙体。借助聚苯板热传导性能差的特点，来阻断外墙墙体的热桥效应，起到被动节能降耗的作用。第三，聚苯颗粒保温料浆外墙保温，即将已经废弃的聚苯乙烯材料，加工破碎成粒径在0.5-4.0mm 之间的颗粒物，以此来作为轻集料来配置保温砂浆，和抗裂保护层、抗渗保护面层共同组成外墙保温体系。

2.3 窗户保温技术

在节能技术的应用中，窗户保温技术也具备了良好的应用价值。在住宅建筑工程中，虽然窗框的面积比例相对较小，但是窗框则属于热散失的重要载体，因此需要做好窗框的科学选择，提高窗户的保温效果。从目前的应用情况来看，经常使用到的窗框材料如下：第一，断桥铝合金，其主要利用高强度尼龙塑料作为传统铝合金材料之间的填充物，从而阻断热量的正常传递，起到良好的隔热效果。第二，铝包木型材，此类窗框是将铝合金作为外部结构，而内部则使用实木进行填充，根据获取数据可以得知，此类结构在应用中的传热系数不超过1.8W/(m2·k)，具有良好的推广价值。

2.4 热桥节能处理技术

进行被动式超低能耗建筑的设计时，为了降低热桥效应带来的影响，在应用中需要做好阳台主体结构与建筑结构的分离施工，而且在整个施工活动中，也需要将挑梁作为整个阳台板结构的主要支撑，随后会在阳台当中添加恰当数量的保温材料，借助此类方式能够达到良好的热桥阻断效果。为了确保建筑工程的无热桥，在整个保温活动中，也需要加强细节方面的处理，例如，在建筑阴阳角位置处进行施工时，需要使用错缝搭接的方式进行处理，以此来确保窗框能够在最大程度上包裹整个阴阳角，从而提高整个结构的保温性能。而且在女儿墙施工方面，也需要对保温材料进行合理化应用，而保温层厚度需要与墙体厚度保持一致，以提高保温层的应用效果。除此之外，对雨水管道和空调机支架进行铺设时，需要利用隔热材料来隔开结构和基层墙，而密封支架也需要穿透整个保温层缝隙，以达到良好的无热桥效果[1]。

2.5 空调新风系统

在住宅建筑的节能化设计中，也会使用到空调新风系统，以此来减少住宅建筑的全年损耗。新建的空调新风系统，在冬季时建筑会被动变热，并且借助通风系统也可以将有害物质与异味快速排出到外界，维持建筑物内部空气的新鲜程度。在具体的施工设计中，会在每个住宅当中安装一个能源循环机，借助循环机的各类性能，可以有效减少建筑物运行时产生的能耗，具有良好的节能性。同时会在各个卫生间当中设置独立的排放系统，卫生间当中的空气也会通过排风装置直接进入到排风竖井中的通风管道，随后也会将气体直接排放到室外。同时也会在整个系统的设计中，也会在排风设备与竖井之间加装电动阀门，作用是可以根据需求来调节电动阀门的工况，降低系统在运行时的能耗水平[2]。除此之外，所建立的空调新风系统也需设置手动模式，住户可以根据外部环境来选择是否进行自然通风，从而保持房间内空气的新鲜度，营造良好的室内通风环境。

2.6 建筑遮阳技术

在住宅建筑的设计中，建筑遮阳技术也具有良好的应用价值。在技术的具体应用中，会将遮阳形式和建筑节能技术、建筑美学充分结合在一起进行应用，从而建立节能性强、经济性强的经济建筑遮阳模式[3]。总结以往的实践经验，常用的建筑外遮阳形式和应用特点如下：第一，外遮阳模式，此类遮阳模式在应用中的具体分类包括水平遮阳模式、垂直遮阳模式和挡板遮阳模式。此类遮阳结构在应用中可以将太阳光直接遮挡在外部，减少热辐射进入建筑内部，进而降低空调系统的耗电量。第二，内遮阳模式，此类遮阳模式在应用中的具体分类包括百叶窗内遮阳模式、拉帘内遮阳模式和卷帘内遮阳模式。此类遮阳结构在应用中可以将太阳光漫反射到外界，而且安装过程的便捷性较强，并且在节点连接时的要求相对较低，可 降低进入到室内热辐射强度，从而减少空调系统的耗电量[4]。第三，玻璃自遮阳结构，其在应用中又可以细分为热反射玻璃遮阳模式和低辐射玻璃自遮阳模式。此类遮阳结构在应用中可以通过漫反射和折射减少太阳光辐射，而且该结构也具有容易清扫、不易损坏等优势，能够起到良好的节能效果。

2.7 屋面节能技术

在住宅建筑的设计中，屋面节能技术也具有良好的应用价值。在传统屋面保温设计中，会将隔热保温层设置在防水层下部，经常使用到的防水材料有水泥聚苯板、珍珠岩、陶粒混凝土、加气混凝土等，但是其在应用中容易出现吸水性低、保温效果差等情况，不满足低耗能要求。对此，在节能设计活动中会使用倒置式屋面来保证结构节能性。此类节能设计方法在应用中，是将防水层布置在保温层下方，从而确保保温层下的防水层可以在较长时间内保持良好的防水效果，起到良好的环保效果。例如，水泥聚苯板在应用中具有良好的保温性和防水性，同时此类材料在应用中的导热系数较低，可以和材料保持良好的粘结状态，以延长保温层和防水层的使用寿命。除此之外，在摊铺过程中也需要做好细节控制，如摊铺方法选择错缝铺设，同时和屋顶绿化结合在一起进行应用，所选的绿化植物也需要具有较强的气候适应性，保证绿化植物的存活率。同时在绿化植物的选择中还需要考虑植物茎、叶、花的造景功能，并以组合搭配的方式进行造景，打造“屋顶花园”，取得良好的经济效益与环境效益。

2.8 地面保温技术

除上述提到的节能技术外，地面保温技术也具有良好的推广价值，在该技术的具体应用中，地面保温隔热结构需要充分结合当地的气候条件和节能要求来进行设计，过程中也需要综合考虑保温性、防潮性等要求，以提高地面保温性。在技术具体应用中也需考虑以下内容：第一，在严寒或者寒冷地区应用地面保温技术时，由于该地区的寒冷期较长，为了防止结冰问题带来的负面影响，在地面保温技术的应用中，需要侧重于保温防潮环节，即需要优选防水性、抗寒性能良好的保温材料进行施工。第二，在夏季炎热、冬季寒冷的区域应用地面保温技术时，需要考虑到隔热、制冷和防潮要求，从而筛选抗压性能良好、防潮性能稳定的保温板进行施工。例如，可选择挤塑板（厚度在40mm 以上）进行施工，从而提高整个结构的保温性、防水性与防寒性，以提升系统的保温性能，降低被动式超低能耗建筑的能耗水平。第三，在气候较为炎热地区应用地面保温技术时，由于地类地区的炎热时间总长度较大，为了防止高温聚集带来的热辐射问题，在地面保温技术的应用中，需要优选防水性强、抗温性能良好的保温材料进行施工，如聚苯乙烯泡沫塑料、现喷硬泡聚氨酯、泡沫玻璃、泡沫混凝土等，可结合现场实际情况做出选择，达到良好的应用效果。

3.被动式超低能耗建筑技术应用时的注意事项

3.1 做好材料选择工作

做好材料选择工作，可以充分发挥材料的节能作用，以降低住宅建筑的能耗水平。在具体实践中也需注意以下内容：第一，做好基础资料的整理工作，对于建筑工程所在区域的气候资料、地质资料、水文资料进行整理，同时对于当地的节能要求、建设规范进行整理，根据得到的整理结果来确定施工材料，拟定可靠的材料采购计划，细化计划中的相关内容，提高所拟定计划的指导性。第二，在材料完成采购后，也需要在材料进场前做好材料质量审核，满足要求的材料才可以进入到现场，反之则需要对其进行及时替换，避免不合格材料混入到现场，影响到建筑施工结果的合理性。另外，所有施工材料也需要按要求进行存放，保证存放区域的通风、干燥性，并且长时间未使用的材料也需要进行质量复核，满足要求后才可以进行使用，避免变质材料混入，影响工程的施工质量。

3.2 拟定技术应用计划

拟定技术应用计划，能够保证施工技术的顺利落实，提高施工技术的应用效果。从实践情况来看也需注意以下几点：第一，做好作业现场各类资料的整合工作，包括气候资料、水文资料、当地节能标准、建设规范等，根据整合分析结果来筛选恰当的节能技术，对于节能技术的应用流程进行梳理，明确不同工序所需注意的内容，据此来拟定相应的技术管理计划，计划中明确技术要求、质量要求、安全要求，提高所拟定计划的指导性。第二，在技术管理计划完成拟定后，也需要在应用前做好技术交底工作，帮助施工人员明确节能技术应用时需注意的内容，从而提高节能技术应用结果的可靠性，提高建筑工程的施工质量。需要注意的是，节能技术落实期间需要做好各工序质量检查工作，发现异常问题时也需要及时进行纠正，以提高建筑工程作业结果的可靠性。

3.3 落实责任管理制度

落实责任管理制度，可以提高人员工作时的目的性，保证建筑工程作业结果的科学性。在具体应用中应重点关注以下内容：第一，对于节能技术落实时需要参与的部门数量、部门工作内容、管理职责等内容进行整理，尤其是存在工作重叠的部门，需要提前厘清部门具体的工作职责，并以此来建立责任管理制度，在制度中也会明确各个部门、相关人员的工作职责，使其在工作中能够严格落实制度内容，规范个人工作行为，保证节能技术的落实效果。第二，在责任管理制度的落实过程中，也需要做好反馈信息的整理工作，利用信息技术来整理和筛选价值建议，将其补充到制度当中，不断提高所拟定制度的人性化和完善度，利于后续相关活动的有序推进。

3.4 加强现场安全管理

加强现场安全管理，能够营造安全的现场管理环境，降低安全隐患对建筑工程节能性的影响。从实践情况来看应注意以下几点：第一，在建筑工程施工内容复杂度不断提高的情况下，工程作业风险也在提高，包括高空风险、机械风险、焊接风险等，这也需要在前期利用评估体系来科学评估技术风险和危险程度，根据分析结果拟定防治措施，同时建立现场安全管理计划，指导现场安全管理活动的有序进行。第二，在现场安全管理活动中，也需要建立可靠的管理队伍来进行安全巡查，针对发现的安全隐患问题，也需要及时采取措施进行处理，避免安全隐患威胁现场作业安全。

3.5 提高人员技能素养

除上述提到的相关内容外，在具体的应用中也需要做好人员技能素养的培养工作，使其具有良好的责任意识、技术意识、安全意识，从而约束个人的工作行为，保证建筑工程施工结果的可靠性。施工单位在前期建立施工队伍时，需要做好施工人员素养的考核工作，根据得到的考核结果筛选出可靠人员来组建施工队伍，保证队伍的平均综合水平。而且在日常工作中也需要做好人员技能培训，持续提升人员的综合素养水平。而且在人员工作中也需要加强监督工作，帮助人员养成良好的作业习惯，提高工作结果的可靠性。

结语：

综上所述，被动式超低能耗建筑作为新型的建筑项目不仅仅能够满足大众的生活需求，还能够实现节能降耗。在下阶段的发展过程中，还需要做好技术研发、设备开发、人员培养等工作，不断积累实践应用经验，完善超低能耗技术应用体系，对于我国实现可持续发展战略具有重要的促进作用。