被動式超低能耗建筑綜合施工技術研究

李 鋼 李 巍

（ 1.信陽職業技術學院，河南 信陽 464000；2.中國化學工程第十一建設有限公司，河南 開封 475000）

近年來，由于城市化建設的加速發展，資源匱乏問題逐漸凸顯，不但影響到自然生態環境，還對人們的生活環境造成破壞。在此背景下，被動式低能耗設計順勢而生，被動式超低能耗技術的產生，使建筑施工技術有了新的突破，保護了生態環境，降低了能源損耗，進一步提升能源利用率。另外，還可以利用風能、太陽能等清潔能源，建立綠色人居環境。相比發達國家，我國在被動式超低能耗技術方面仍處于發展初期，許多方面還有待完善，因此，深入研究并積極應用被動式超低能耗建筑施工技術，對促進我國建筑業可持續發展具有重要意義。

1 被動式超低能耗建筑的設計理念和內涵

被動式超低能耗建筑設計是指在綜合考量經濟、氣候、地區等條件后，合理采用環保型可再生能源，替換不可再生能源，從而起到降低能耗的目的。之所以稱為被動式，是因為在設計過程需要結合當地的實際情況，分析施工的真實需求，有針對性地選擇應用能源，并非直接對物質進行收集作為能源使用。能夠實現對該地區現有資源的最大化利用，符合生態環境建設要求。在應用超低能耗技術進行建筑施工時，不但要考慮能源低耗，還要保障建筑物的舒適程度，滿足人們的居住要求，充分保證建筑實用性。

2 被動式超低能耗建筑綜合施工技術

2.1 工程概況

某地區新型建材住宅示范區屬于中法被動式超低能耗建筑，是該地區首個應用超低能耗技術的住宅建筑。整體建筑地上6層、地下2層，總占地面積為968m2，整體建筑總面積為5 790m2。其中，地下一層為963m2，地下二層作為車庫使用，地上1～5層應用了被動式設計理念，總面積為4 465m2，整體建筑屬于住宅建筑，詳見圖1。根據國家居住建筑節能設計相關標準，建筑物體形系數0.28，本次項目工程的窗墻比例為：東7.54%、西7.52%、南36.25%、北24.95%。所有施工環節都是根據最新的被動式建筑設計標準，在一些比較重點的方面和指標都作出了較好的處理，這樣不但可以保護建筑外圍結構的穩定性、增強其密封性，還能顯著降低建筑整體的冷熱負荷，使住宅常年處于舒適環境，并在此狀態下實現最小程度的能源損耗。與常規建筑相比，應用被動式低能耗技術的建筑能降低75%的能源損耗。

圖1 被動式超低能耗建筑工程示意圖

2.2 高效保溫施工技術

充分借鑒其他成功項目的建設經驗，考慮到保溫材料的防火等級和保溫性能，建筑外墻可選擇B1級別的石墨聚苯乙烯保溫板，分別兩層鋪設，每一層都要設立防火隔離帶，可選用巖棉。同時，使用石墨改性膨脹聚苯板在建筑外墻涂抹薄層，作為保溫系統，保溫效果會比一般的聚苯板要好一些。此外，將分戶墻、樓板等墻體都進行保溫。在屋面部分，應用厚擠塑聚苯板，傳熱系數為0.134。地下兩層分別為儲藏室和車庫，不屬于被動式結構，只是將地下一層的樓板作為建筑外側結構一部分，在其表面鋪設一層厚擠塑聚苯板，下方為厚改性酚醛板，整個樓板層傳熱系數為0.18。

2.3 被動式外窗安裝技術

本項目所應用的鋁包木外窗在保留純木窗及其功能的同時，使用機械設備將實木窗和隔斷熱橋鋁合金型材加工在一起，形成復合框架，具有較好的隔熱保溫性能。基于鋁包木窗，整體系統型材都屬于木體結構，中間玻璃材質為三玻二中空的雙LOW-E玻璃，使用暖邊條作為玻璃間，整體傳熱系數為0.95。另外，玻璃選擇性系數超過1.25，其太陽能總透射比高于0.35，整體玻璃框架為鋁包木，在此基礎上所構成的窗戶能夠選擇性透過不同性質的光線。

2.4 建筑外遮陽技術

建筑外遮陽技術是將具有遮陽性能的產品直接安置在頂、建筑外窗或透明幕墻的外側，避免太陽的直接輻射。特別是在夏天，能防止太陽輻射熱量透過玻璃進入室內。在冬季，還可避免熱量從玻璃窗散出，所以，在建筑外側設立遮陽設施很有必要，可以降低建筑的能源消耗，節約空調等散熱設備25%的用電量。另外，具有遮陽設施的建筑能提高外窗的保溫性能，節省采暖消耗用能10%。本文所設計的遮陽系統具有雙重節能、高效遮陽、視野通透和自然采光等優勢特點。整體系統占地面積超過2 000m2，將傳熱系數從0.5降到0.1。

2.5 地源熱泵技術

通過地源熱泵技術能提高自身的獨立性，不再對外部能源產生依賴，彰顯出生態平衡、綠色環保的發展理念。安裝完地源熱泵機組后，檢測安裝質量，確保合格后啟動裝置。在其運轉過程中不會消耗水資源，不會造成污染，也不需要堆放燃料廢物的場地和鍋爐等，具有非常高效的環保效果。此外，地源熱泵在電力損耗方面優勢明顯，相比空氣源熱泵，能降低電力消耗40%左右；相比電采暖，能降低70%左右，該系統的制熱性能比燃氣鍋爐的效率更高，提高大約50%左右。

2.6 冷梁+獨立新風技術

應用被動式低能耗技術，對建筑的氣密性有著較高要求，所以，建筑內部的通風換氣基本依賴于新風系統。在本文研究中，空調系統末端應用獨立新風系統和被動式冷梁。冷梁負責建筑內部的顯熱負荷，對溫濕度進行調節控制。經過新風機處理后的一次風進入靜壓箱，沿著噴嘴噴射出來，在其周圍形成負壓，形成二次回風，經過水盤管換熱后，與一次風摻合，共同噴出。該系統是新型通風系統，可使人們呼吸到新鮮空氣，當新風與回風經過熱交換器時，因兩股氣流之間會產生壓力差和溫度差，從而出現熱傳質，形成全熱交換過程。新風能夠從回風中得到冷量，實現溫度降低，另外，新風中含有的水蒸氣也可被回風吸取，實現濕度降低，如果處于冬季，二者性能相反。

2.7 光伏發電技術

假設光伏組件被灰塵覆蓋后造成的發電量損耗為6%、溫度損耗為5%、線路壓降損耗為5%、并網逆變器效率為97%、其他方面能源損耗為2%，結合光伏電場這些年的平均年輻射總量，綜合考量，初步選擇太陽能電池類型和布置方案，在此基礎上，對光伏電場每一年的發電總量進行估算。一般情況下，鋼筋混凝土是光伏發電條形的主要材質基礎，在實際施工過程中，結合設計圖紙，技術人員與施工人員對基礎施工進行革新創造，本次應用清水混凝土建筑工藝，施工結束后，不需要再對基礎進行二次加工，也不需要涂刷灰料等，具有較好的外觀，不但節省人工費用，還可降低能源損耗。基礎排布按照建筑內部形狀均勻布置，合理排列，充分利用屋面的采光面積。

3 結語

應用被動式低能耗施工技術能夠保障建筑物的氣密性，降低冷熱負荷，最大程度降低能源損耗。對于傳統式建筑結構形式的建筑，采暖能源損耗可降低75%。在建筑外側設立遮陽系統，能起到視野通透、自然采光和節能環保等作用，并且將太陽能傳熱系數降低到0.1。另外，地源熱泵可大幅降低電力損耗，其制熱性能非常明顯。結合室外氣候和人體舒適度來實現建筑物的零能耗或低能耗，在滿足建筑質量要求的前提下，實現節能環保。