近零能耗建筑發展淺析

(沈陽建筑大學 遼寧 沈陽 110000)

一、建筑業當前的能源消耗情況

我國的總能耗中，建筑業能耗占比將近30%，可推斷發達國家該比例達到40%以上。在人們生活水平日益提升的同時，建筑能耗也在持續提升。將建材生產與運輸能耗涵蓋在內的話，建筑業能耗在國家總能耗中將超過50%。由此可知，建筑節能是勢在必行的。除此之外，在緯度及氣候相同的區域，我國相比于發達國家建筑能耗為后者的2至3倍，但建筑壽命卻僅為其的1/3。

經統計得知，中國當前的煤炭資源可使用量已小于100年，尤其是老煤礦壽命都為幾十年，資源日益枯竭的現狀導致諸多資源型城市必須面臨轉型問題。傳統的石油、煤炭、化石等能源因自身的限制以及人們的不合理利用，都決定其具有不可持續性。礦產資源也是有限的，目前諸多礦產資源的儲采比也僅為幾十年。此外，全球氣候變暖以及環境污染不斷加劇的狀態，都意味著能源結構與經濟發展方式的轉變都為迫在眉睫的事宜。

二、被動房發展現狀

(一)近零能耗發展現狀。通過發達經濟體的考察可知，建筑節能與低碳化都應從多個方面共同入手來完成。英國在1970至2006年這30多年來并無多大的能源消耗增長，其的節能減排主要是利用建筑隔熱保溫與能源效率提升來實現的。首先應利用節能材料，再加上隔熱保溫材料，則可大幅減少建筑物能量消耗，例如被動房就可達到超過90%的節能量，如此一來，熱水通過太陽能或熱泵提供都可滿足建筑物需求。保溫條件好的基礎上，建筑物的供暖通過低溫熱泵就可滿足，就可取消以往能耗較大的暖氣片系統以及中高溫鍋爐。

要切實實現建筑的零排放以及零能耗，必須從諸多方面共用入手，所面臨的選擇也非常多，具體應結合實際狀況進行分析。規則都是可改變的，選擇風源、水源還是土源熱泵，都應結合實際情況明確。最為重要是依據當地的實際狀況，確保綜合效益最大的基礎上進行選擇。例如當地有豐富的水源，則可選擇水源熱泵，假如當地有豐富的地熱資源，則可選擇地熱供暖或制冷。

無論是何種可再生資源都不可能獨立存在、獨立發展的，都是與其他資源合理分工、相互協作，實現共同發展的。而實現零能耗及零排放，也應是協調各項資源，增加用戶的選擇性，這樣項目可行性也可得以有效提升。而具體選擇哪個低碳能源系統應結合項目的實際條件進行合理的選擇。

(二)可再生建材現狀。木材、秸稈建材、竹藤等都屬于可再生建材，這些材料都具有可再生、綠色環保等特征，尤其是秸稈，每年有超過7億噸的產量，具有顯著的可持續性。可再生建材可吸收及儲存溫室氣體，實現負排放。木質建材就是顯著的負排放材料，其在建筑業中的應用極為廣泛，在此方面，可借鑒老祖宗與發達國家的做法。

我國當前的森林覆蓋率為20%，假如可將該比例提升到35%，則中國的被動房建設木材即可自給自足，完全可滿足建筑需求。由于我國之前一直處于過度砍伐的狀態，導致當前50%以上的木材都是進口而來，必須要改變此觀念，跟上世界文明發展腳步，樹立可持續發展理念，朝著零排放綠色產業發展方向持續努力著，切實實現可再生建材的發展。

三、案例分析

在我國嚴寒地區建立的近鄰能耗辦公建筑首例為沈陽建筑大學中德節能示范中心，該中心設計工作是由中德共同合作完成的。遵循可持續發展設計理念，利用德國先進的技術，建筑性能的控制從設計、施工、運營等各環節共同入手，全面實現綠色環保、節能減排的目的。該項目所處地區極為寒冷，室內舒適度必然也得到有效滿足，但在滿足基礎上還應盡量降低化石能源消耗。此建筑案例也為我國嚴寒地區的辦公建筑設計提供寶貴的經驗。

(一)圍護結構優化設計

1.外保溫設計。沈陽處在我國北方地區，極為寒冷，冬季對采暖的要求極高，在實施建筑節能設計時，強化圍護結構性能是極為關鍵的環節。中國通過德國被動房設計經驗的借鑒，強化圍護結構的設計，再加入光伏幕墻系統，利用計算機等技術作為輔助，從而實現運行能耗的有效降低。示范中心的南側為空氣間層，層內選擇憎水巖棉板作為墻體主要材料，其它三側都選擇石墨聚苯板作為外墻，提升保溫性能，主要的門窗都選擇3 層 Low-E 玻璃，達到8級的氣密性。

2.熱橋處理。相比于遼寧省的熱巧處理相關標準，該中心的熱巧處理更為嚴謹及細致，在設計過程中，對可能有熱橋存在的屋面、地面、外墻等都采用專門的構造設計，為降低有熱橋部位的熱橋影響，專門在這些部位增加保溫層，通過計算可知，室內熱橋部位溫度與露點溫度相比更高，因此結露現象不會在室內形成。

3.氣密性設計。對于建筑能耗來說，氣密性是極為關鍵的一個影響因素。示范中心的外窗通過安裝位置與構造連接方式的改變，利用鋁制窗臺板及防水密封性極佳的材料，再引入斷熱橋方式，使得外窗達到8級的氣密性。外保溫構造則選擇四邊雙道企口縫拼接聯合兩層石墨聚苯板交錯鋪設的方式，確保其的保溫性能，使得建筑氣密性可得以再次提升。

4.雙層幕墻系統。將連通幕墻空腔的通風管道設置于外墻2層與地下室梁下，該管道與熱泵機房相連接，由此可實現空腔中的空氣熱量合理組織利用。冬季則可充分利用太陽能對空腔空氣進行加熱，加熱后的空氣則會經2層管道到達熱泵機組，有效融合機組的水與空氣熱量，實現建筑冬季采暖，換熱之后的冷空氣還可回到空腔再次加熱，實現循環利用，也就是我們常說的煙囪效應原理。晚上將風閥關閉，雙層幕墻的空氣間層達到密閉狀態，南外墻也可由此大幅提升保溫性能。

(二)合理使用可再生能源

1.太陽能。太陽能發電裝置在南立面與屋頂都有設置。中心預估每年將達到大約 45000 kWh的發電量，其的全年用電超過90%都可得到滿足。在樓梯間頂部安裝的太陽能熱水系統，可產生219 m3/a熱水量，中心全年的熱水需求都可通過該系統得以滿足。

2.水處理。中心主要是利用回收利用雨水與中水的水處理技術，預估中心全年的雨水與中水收集量可達到 996.5m3。具體處理時，首先將屋面、室外的雨水混合中水，再與地下的雨水混合進入中心處理系統。主要將這些水用在衛生間清潔、綠化灌溉等方面。全年可達到 1626.6 m3的總用水量，而非傳統水源可達到61.2%的利用率，傳統的水資源可得到極大程度的節約。

總結：(1)傳統建筑業消耗的資源、能源量巨大，對環境造成諸多負面影響，不利于可持續發展；(2)通過綠色建材以及圍護結構的使用，全面推動被動房的發展，可實現零耗能、零排放的綠色建筑，甚至于可實現負排放。(3)在被動房等綠色建筑興起的大背景下，建材以及新能源產業將擁有更好的發展前景；建材、新能源、建筑等產業應當相輔相成、共同發展，為社會與百姓造福。