被动式超低能耗建筑发展现状及思考

被动式超低能耗建筑发展现状及思考

宋克粮

中国中元国际工程有限公司，北京 西城区， 100089

摘要：被动式超低能耗建筑在显著提高室内环境舒适性的同时，可大幅减少建筑使用能耗，降低对主动式机械采暖和制冷系统的依赖。被动式超低能耗建筑并不是某种高新建筑技术，而是在充分利用被动式得热的基础上，尽可能地利用可再生能源，挖掘并利用自然环境的有利条件，从而在很少采用甚至不采用主动式能源的条件下，实现舒适的室内环境。被动式超低能耗建筑是一种追求细节的建筑，它对保温性和气密性的要求不仅是宏观的保温厚度和换气次数，还要求保温层及气密层的完整和连续，因此在所有会破坏保温连续性及气密性的关键节点（如外挑结构、穿墙管线等），都要有合理完善的细部节点处理方法，这些处理不仅需要更加细化的施工图设计，还需要更加精细化的施工才能实现，被动式超低能耗建筑建成后能否满足标准要求，精细化施工程度、施工质量起着至关重要的作用。

关键字：被动式；超低能耗；建筑；发展现状；思考

1被动式低能耗建筑发展现状分析

被动式低能耗建筑中的被动是相对于主动而言。目前我国北方地区在冬天采用集中供暖用暖气片对室内输送热量，在夏季采用空调制冷来实现降温。这些都是“主动”的供暖技术，都需要机器设备来实现。被动式低能耗建筑不采用这些设备，仅仅依靠建筑物本身的蓄热蓄冷隔热保温措施，应用自然界的阳光、风力、气温、湿度的自然原理，尽量不依赖常规能源来实现室内冬暖夏凉的效果。被动房有五大基本原则：极好的围护结构保温、优质的被动式门窗、无热桥设计、良好的气密性、带有高效热回收功能的新风系统（换热效率不低于75％）。同时，一幢建筑是否为被动式建筑必须符合２个方面的要求：能耗指标和室内舒适度。在欧洲，能耗指标要求年均供暖能耗要小于15kW·h/m²，只有在天气特别寒冷的情况下才使用很少的辅助供暖设施就可以提供给使用者舒适和健康的室内环境。室内舒适度要求室内温度在20-26°Ｃ，房间墙面的表面温度不低于室内温度3°Ｃ，空气的相对湿度在40%-60%，平均室内空气流速低于0.15m/s。要满足能耗指标和舒适度２方面的要求，从构造方面要考虑建筑的体形系数、朝向和建筑外围护结构的保温。其中体形系数（从减少散热面积考虑），被动式建筑形式应选择球体和正方体；建筑物朝向应采用朝南座向；围护结构要有高效的保温措施。

2被动式超低能耗建筑技术原理

2.1自然通风和机械通风

对被动式超低能耗建筑的争论之一是它总是要求建筑设置机械通风系统，并要求具有高效的热回收系统。在一些情况下，由于通风机的能耗占比过大，导致与普通建筑相比，被动房甚至能耗更高。具有热回收的机械通风系统可能不适用于较为温暖的气候条件。一些研究表明，通风管道和过滤器如不按要求进行清洁，还会影响室内环境健康。机械通风和自然通风应为互补关系，在严寒的冬季和非常炎热潮湿的夏季，打开机械通风系统既可以降低供暖和制冷能耗，又可以保持更好的室内环境。有效控制机械通风与自然通风之间的智能切换对于被动式超低能耗建筑来说非常重要。通风管道和过滤器的清洗维护不仅仅是被动式超低能耗建筑的问题，通风系统生产商和安装人员必须认真考虑系统后期维护清洗方便性，一些供应商使用智能控制系统结合远程提醒服务和后续清洗服务，解决新风系统的售后服务问题。

2.2气密性要求

被动式超低能耗建筑除需对穿透墙体的构件进行气密性处理外，也需注意墙体本身的气密性。影响剪力墙气密性的主要是对拉螺栓孔，所有孔洞须按要求封堵密实。在二次结构中，砌筑时要保证灰缝的砂浆饱满度不低于90%，必要时应进行勾缝处理；剪力墙及二次结构的接缝处应进行防开裂加强处理；室内一侧的抹灰层至少15mm厚，并有防开裂措施，抹灰层必须上至顶板、下至底板。

2.3保温隔热

在进行建筑和结构设计时，围护结构应尽可能提升建筑隔热和保温性能，满足建筑气密性和采暖需求。例如，外墙保温可以选择EPS（模塑聚苯板）材料，厚度控制200mm到250mm之间，使其达到最佳吸收、反射效果，同时增加隔离带。其次，地板保温需要选择双层保温材料进行，并合理铺设防水层，在其上方浇筑水泥地面。

2.4高增量成本

与普通建筑相比，被动式超低能耗建筑的增量成本约为500-1000元/m²。增量成本占总建筑成本的20%-40%。被动式超低能耗建筑对关键部品的性能要求远高于当前标准值，比如外窗的U值为0.8-1.0W/m²K或更低，新风热回收效率高于75%，这些较高的性能指标限制了提供商的数量，进而导致高增量成本。然而，随着规模的增加，成本必然会逐渐下降。

2被动式超低能耗建筑未来发展趋势分析

2.1弥补现有技术不足

我国地域面积广阔，各地区所在气候区不尽相同，这也针对现阶段我国在被动式超低能耗建筑及其相关技术发展中存在的差异较大、建筑形式与标准难统一等问题，未来我国一方面还将继续加大对被动式超低能耗建筑技术的研究力度，为其投入更多的物力、人力、资金等各方面的支持，使相关关键技术的性能得以更加完善、技术水平也可以得到进一步提升。建筑设计人员、施工人员也将主动树立被动式超低能耗建筑设计施工理念，加大对包括太阳能、风能等清洁型能源的利用力度，灵活运用各种保温性能良好的保温材料，对建筑保温围护结构、无热桥结构等进行优化设计与灵活运用，并积极将太阳能辐射采暖以及其他各种先进被动技术引入其中，由此更好地完成被动式超低能耗建筑设计施工工作。另一方面，我国还坚持因地制宜、具体问题具体分析的原则，根据各地区及其所处气候区的实际情况，有针对性地制订被动式超低能耗建筑设计施工各项操作规范与规程，使此类建筑的设计与施工建设工作更加规范化、标准化。

2.2提升本土材料性能

为有效控制被动式超低能耗建筑设计与施工建设成本，同时提高此类工程整体建设成效，我国在未来还需大力发展更多质量上乘、性能完善的本土建筑材料。通过采用就地取材的方式，将建筑材料物流运输成本降至最低，以此有效达到控制建筑工程成本的目的。尤其是在我国被动式超低能耗建筑逐渐被社会广泛认知下，政府也将积极发挥自身牵头作用，组织各科研单位与建筑企业、建筑材料加工制造企业等进行相互联合，共享各项优势资源。在积极引入先进的材料技术及研发理念下，自主研发出更多高品质材料及相关产品。另外我国也需依托国际质量管理体系认证，建立健全有关被动式超低能耗建筑材料及相关产品的质量认证体系，要求相关工作人员严格按规定要求对各项建筑材料与产品进行规范目录编制，严禁任何质量不合格材料或产品流入市场，进而对被动式超低能耗建筑质量造成不良影响。

结束语：面对温室效应和大气污染问题，节能减排对于地球环境的改善有着重要意义，多数国家都在积极开展各方面的有助于节能减排的工程技术，其中通过建筑节能是重要的技术措施。被动式低能耗建筑是实现节能减排的重要技术手段之一，多数国家都出台了促进被动式低能耗建筑发展的相关技术标准和鼓励政策。

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