被動式超低能耗建筑發(fā)展現(xiàn)狀及展望

許宏

六安市建筑產(chǎn)業(yè)中心 安徽 六安 237006

引言

被動式超低能耗建筑是應(yīng)對氣候環(huán)境變化，踐行可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的建筑能效產(chǎn)物。超低能耗建筑通過被動接受或直接利用清潔能源實現(xiàn)建筑能耗有效降低，以達到提升建筑節(jié)能減排效果，符合我國建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會要求。對被動式超低能耗建筑的發(fā)展現(xiàn)狀進行分析，有利于我國對其未來發(fā)展進行方向調(diào)整和計劃創(chuàng)新。

1 被動式超低能耗建筑發(fā)展現(xiàn)狀

自2007年，我國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部就與多個國家相關(guān)部門在節(jié)能領(lǐng)域展開合作交流，國內(nèi)設(shè)立多個關(guān)于被動式超低能耗建筑技術(shù)應(yīng)用項目，但因我國相關(guān)技術(shù)發(fā)展起步較晚，相關(guān)建設(shè)規(guī)范和技術(shù)標準體系存在完善空間，且我國關(guān)于被動式超低能耗建筑在規(guī)模和地域性建設(shè)方面還存在一些分歧，被動式超低能耗建筑發(fā)展還存在擴展空間。因此，學(xué)術(shù)界通常從被動式超低能耗建筑的設(shè)計標準、政府相關(guān)政策以及關(guān)鍵建筑技術(shù)探究被動式超低能耗建筑發(fā)展現(xiàn)狀[1]。

1.1 設(shè)計標準

被動式超低能耗建筑的節(jié)能設(shè)計標準包括對房屋能耗、房屋氣密性進行指標設(shè)計。我國自2018年開始，陸續(xù)有省市頒布關(guān)于超低能耗建筑地方建設(shè)的設(shè)計標準，這些被動式超低能耗建筑工程主要集中在辦公樓、實驗樓以及保障房建設(shè)。河北省建筑科學(xué)研究院發(fā)布了第一本被動式居住建筑標準，并與德國合作建造了被動式公共建筑并已經(jīng)投入使用，建筑運營管理狀況良好。以河北省2018年發(fā)布的《被動式超低能耗公共建筑節(jié)能設(shè)計標準》為例，分析可知被動式超低能耗建筑的設(shè)計標準包括六部分。其中與被動式超低能耗建筑相關(guān)的設(shè)計規(guī)定包括三部分。

1.1.1 熱工設(shè)計。要對建筑的非透明圍護結(jié)構(gòu)和透明圍護結(jié)構(gòu)進行規(guī)范設(shè)計，對本省建筑行業(yè)就被動式超低能耗建筑的圍護結(jié)構(gòu)材料和傳熱系數(shù)提出要求。

1.1.2 建筑設(shè)計。這部分提出了建筑總體和局部的一般規(guī)定，就建筑的外圍護結(jié)構(gòu)、外墻、屋面、地下室和地面、外窗無熱橋設(shè)計、建筑氣密設(shè)計和遮陽設(shè)計提出了相關(guān)規(guī)定。

1.1.3 建筑設(shè)備系統(tǒng)設(shè)計。這一部分則同樣提出了一般規(guī)定，在建筑供暖、空調(diào)系統(tǒng)，通風(fēng)系統(tǒng)，建筑照明及能耗監(jiān)測系統(tǒng)提出標準規(guī)范。被動式超低能耗建筑設(shè)計標準的另外三部分明確了建筑室內(nèi)外設(shè)計的計算參數(shù)，建筑能耗指標及計算方式與建筑施工總則和建筑相關(guān)術(shù)語和符號。被動式超低能耗建筑節(jié)能設(shè)計應(yīng)該采取性能化設(shè)計方法，通過控制建筑能耗指標作為建筑設(shè)計標準導(dǎo)向[2]。

1.2 相關(guān)政策

我國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部在2019年就發(fā)布了《近零能耗建筑技術(shù)標準》（GB/T51350-2019），對被動式超低能耗建筑、近零能耗建筑以及零能耗建筑從建筑設(shè)計、施工過程以及建筑運行管理和建筑評估的整個過程都提出了相關(guān)規(guī)定。隨著國家政策進一步完善超低能耗建筑、近零能耗建筑、零能耗建筑的技術(shù)路線得到明確《超低能耗農(nóng)宅技術(shù)規(guī)程》的發(fā)布，為超低能耗建筑行業(yè)發(fā)展提供了發(fā)展方向和技術(shù)指導(dǎo)。2021年7月，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部還就加強國家對超低能耗建筑進行全流程管控，確保超低能耗建筑性能真實達效的建議進行明確回復(fù)。

目前，我國已經(jīng)認識到了被動超低能耗建筑對于建筑節(jié)能、建筑全過程能耗降低的重要作用，通過相關(guān)政策頒布、資源扶持和相關(guān)平臺建設(shè)，各省市積極響應(yīng)推廣被動式超低建筑建設(shè)[3]。如江蘇省為例，江蘇省就超低能耗建筑建設(shè)方面提出了2025年新建建筑全面按超低能耗標準設(shè)計建造的計劃。2021年7月，江蘇省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳印發(fā)《江蘇省建筑業(yè)“十四五”發(fā)展規(guī)劃》，其中明確了要加強高品質(zhì)綠色建筑項目建設(shè)，大力發(fā)展超低能耗、近零能耗、零能耗建筑。在2020年建筑節(jié)能基礎(chǔ)上實現(xiàn)再提升，嚴抓綠色建筑項目品質(zhì)，將江蘇省既有建筑節(jié)能改造納入綠色建筑發(fā)展規(guī)劃，既有建筑節(jié)能改造與新建超低能耗建筑工作同時推進。

1.3 關(guān)鍵技術(shù)

被動式超低能耗建筑關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用在其保溫設(shè)計、節(jié)能門窗設(shè)計、氣密性設(shè)計以及降噪設(shè)計等方面。有些被動式超低能耗建筑利用石墨聚苯板0.12W/m2·℃的優(yōu)秀保溫效果進行保溫應(yīng)用，此設(shè)計相比傳統(tǒng)建筑節(jié)能百分比可達70%。被動式超低能耗建筑為保證保溫效果，還在建筑的隔墻、樓板等處進行保溫層設(shè)計，例如：部分被動式超低能耗建筑選擇采用不同厚度的真空絕熱板進行保溫，部分被動式超低能耗建筑選擇在隔墻內(nèi)利用保溫砂漿填充保證建筑保溫效果，通過保溫層設(shè)計進一步實現(xiàn)建筑內(nèi)房屋的采暖保溫。同時，被動式超低能耗住宅建筑在其外門窗設(shè)計上，為保證門窗節(jié)能效果和保溫效果，采用被動式保溫密閉門，較傳統(tǒng)建筑實現(xiàn)門窗建筑的保溫隔熱效果顯著提升，可以實現(xiàn)建筑室內(nèi)溫度的維持和調(diào)節(jié)。通過被動建筑窗材質(zhì)的選擇，同時滿足建筑用戶的采光需求，充分發(fā)揮被動窗隔熱性能，提升用戶在建筑內(nèi)的舒適感。被動式超低能耗建筑的氣密性標準對建筑外門窗氣密性要求嚴格，要求對被動式超低能耗建筑根據(jù)具體情況進行防水隔氣設(shè)置。就建筑換氣次數(shù)而言，被動式超低能耗建筑每小時換氣次數(shù)小于0.6次，較傳統(tǒng)建筑氣密效果提升10倍左右，良好的建筑氣密性可以保證建筑在冬季和夏季對室內(nèi)溫度和濕度的調(diào)節(jié)。此外，被動式超低能耗建筑通過設(shè)置保溫層實現(xiàn)建筑保溫，有效防止熱橋產(chǎn)生，且被動式建筑的門窗、保溫層設(shè)計都可以起到降噪作用，增加室內(nèi)生活舒適度[4]。

2 被動式超低能耗建筑未來展望

2.1 政策扶持

以2021年我國各省市就被動式超低能耗發(fā)展進行相關(guān)政策出臺作為參考，可以對被動式超低能耗建筑的發(fā)展預(yù)期進行合理規(guī)劃。例如：上海黃浦區(qū)在2021年8月發(fā)布了包含推動超低能耗建筑試點項目建設(shè)內(nèi)容的《節(jié)能低碳“十四五”規(guī)劃》，目標是在2025年通過建成5個超低能耗建筑示范項目，推動超低能耗建筑試點項目建設(shè)，實現(xiàn)區(qū)域公共建筑能效顯著提升。2021年9月，上海臨港新片區(qū)也印發(fā)了《綠色建筑創(chuàng)建行動實施方案》，在區(qū)域內(nèi)通過每年至少選取2個適宜的公共或住宅建筑作為零能耗建筑建設(shè)示范，大力推廣超低能耗建筑建設(shè)。人民銀行還印發(fā)了《綠色債券支持項目目錄（2021年版）》，通過綠色金融支持綠色建筑發(fā)展的方式，對建筑節(jié)能相關(guān)項目提供支持。

對于被動式超低能耗建筑未來發(fā)展的政策扶持可以有以下兩個方向：

一是對國家通過金融政策對被動式超低能耗建筑相關(guān)發(fā)展進行扶持。通過金融支持推動建筑領(lǐng)域的節(jié)能減排工作開展，滿足被動式超低能耗建筑相關(guān)項目的融資需求。金融政策通過降低信息不對稱、信用體系缺失對建筑融資的不利影響，建立健全節(jié)能建筑融資擔(dān)保機制，加強金融對節(jié)能建筑市場的參與程度，開發(fā)對應(yīng)的金融產(chǎn)品實現(xiàn)被動式超低能耗建筑的融資模式完善，推動被動式超低能耗建筑發(fā)展。

二是在現(xiàn)有政策基礎(chǔ)上進一步加大對建筑節(jié)能的扶持力度。例如：各省市根據(jù)自身經(jīng)濟發(fā)展情況制定扶持被動式超低能耗建筑發(fā)展方針文件，包括且不限于對地方承諾開展被動式超低能耗建筑業(yè)務(wù)的房屋建筑企業(yè)提供補貼等方式。通過增強扶持力度和資源傾斜，加強地方開展被動式超低能耗建筑業(yè)務(wù)建筑企業(yè)的市場競爭力，實現(xiàn)被動式超低能耗建筑相關(guān)企業(yè)的發(fā)展壯大，實現(xiàn)地方被動式超低能耗建筑體量的擴增。

2.2 技術(shù)創(chuàng)新

被動式超低能耗建筑未來可在熱工設(shè)計與建筑設(shè)計方面進行技術(shù)創(chuàng)新和優(yōu)化。在熱工設(shè)計方面，可以通過建筑外墻保溫技術(shù)創(chuàng)新，對外墻保溫材質(zhì)進行研發(fā)測試，提升建筑保溫效果。進行建筑保溫隔熱層設(shè)計時，對保溫層填充的保溫砂漿比例進行測試，探究砂漿保溫效果變化，選擇保溫性和環(huán)保性更優(yōu)的砂漿作為建筑保溫層的填充材料。在建筑設(shè)計方面，設(shè)計師可以引入BIM技術(shù)，進行建筑模型構(gòu)建。通過調(diào)整房屋建筑材料參數(shù)模擬建筑投入使用效果，制定建筑材料選擇方案。利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)進行建筑材料最優(yōu)配置，控制建筑施工成本實現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新。在進行建筑能源選擇時，針對建筑所在地區(qū)的可再生能源與清潔能源開發(fā)情況，運用建筑工程能源供應(yīng)調(diào)整，實現(xiàn)被動式超低能耗建筑能源節(jié)約。被動式超低能耗建筑技術(shù)創(chuàng)新要以國家對于被動式超低能耗建筑要求和建設(shè)策略作為方向指導(dǎo)，需要建筑企業(yè)積極學(xué)習(xí)借鑒行業(yè)內(nèi)被動式超低能耗建筑優(yōu)秀設(shè)計案例，考慮地方氣候條件和當(dāng)?shù)亟?jīng)濟發(fā)展計劃，積極引進綠色節(jié)能建材，應(yīng)用先進建筑技術(shù)到實際建設(shè)施工過程中，推動地方建筑節(jié)能工作開展。通過被動式超低能耗建筑項目優(yōu)秀運營情況的示范效應(yīng)，進一步營造被動式超低能耗建筑技術(shù)創(chuàng)新氛圍，實現(xiàn)建筑領(lǐng)域的技術(shù)改良和創(chuàng)新。

2.3 地域性建設(shè)

未來被動式超低能耗建筑發(fā)展會更具有地域性建設(shè)特點。建筑企業(yè)為滿足國家建筑節(jié)能要求，對自身建設(shè)施工成本進行控制，會更注意被動式超低能耗建筑建設(shè)場地的氣候特點和環(huán)境特征，通過利用地方氣候特點進行建筑設(shè)計。地域性建設(shè)要求建筑企業(yè)以地方被動式超低能耗建筑設(shè)計標準作為建設(shè)指導(dǎo)，利用被動式建筑關(guān)鍵技術(shù)作為建筑企業(yè)施工建設(shè)技術(shù)支撐，結(jié)合不同地區(qū)地理環(huán)境和氣候特點開展施工建設(shè)作業(yè)。隨著各省市對國家大力發(fā)展綠色建筑政策的積極響應(yīng)，被動式超低能耗建筑將結(jié)合地域特點進行建筑技術(shù)創(chuàng)新和改造，例如：在我國南方夏熱冬暖地區(qū)，被動式超低能耗建筑隨著技術(shù)理論發(fā)展就會結(jié)合地域特點進行相關(guān)指標調(diào)整，加強對于地區(qū)建筑空調(diào)能耗設(shè)計優(yōu)化，加強對該地區(qū)建筑滿足夏季用戶對于通風(fēng)除濕散熱的要求，調(diào)查當(dāng)?shù)乜稍偕茉催M行被動式超低能耗建筑能源供應(yīng)調(diào)整，實現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化，能源優(yōu)化。

2.4 成本控制

未來建筑企業(yè)可以從建材成本和能源成本兩個方面加強對被動式超低能耗建筑的建設(shè)成本控制。近幾年，我國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部就已經(jīng)聯(lián)合市場監(jiān)管總局、工業(yè)和信息化部就建材市場印發(fā)了《綠色建筑創(chuàng)建行動方案》（建標〔2020〕65號）、《關(guān)于加快推進綠色建材產(chǎn)品認證及生產(chǎn)應(yīng)用的通知》（市監(jiān)認證〔2020〕89號）等文件加速綠色建材市場相關(guān)產(chǎn)品認證應(yīng)用過程。未來市場上綠色建材產(chǎn)品種類豐富，隨著綠色建材產(chǎn)品市場完善和政策發(fā)展，相關(guān)監(jiān)管機制的建立健全，市場主體通過完全競爭實現(xiàn)綠色建材產(chǎn)品價格降低，有助于建筑企業(yè)在進行被動式超低能耗建筑的綠色建材成本控制，且隨著我國在清潔能源和可再生能源相關(guān)產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展，建筑企業(yè)在進行超低能耗建筑能源供應(yīng)時，利用此類能源進行施工建設(shè)和運營管理的相關(guān)成本也會隨之下降，進一步實現(xiàn)建筑企業(yè)對被動式超低能耗建筑的成本控制。

3 結(jié)束語

被動式超低能耗建筑作為實現(xiàn)建筑節(jié)能的建筑形式，需要通過不斷的技術(shù)創(chuàng)新和政策扶持，結(jié)合國家發(fā)展要求和地域特色進行被動式超低能耗建筑體系構(gòu)建，推動我國相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展，加速我國建筑行業(yè)降低能耗施工建設(shè)進程。相關(guān)部門要結(jié)合地域特點，根據(jù)被動式超低能耗建筑發(fā)展趨勢建立起兼具安全性、經(jīng)濟性、節(jié)能性的建筑體系，大力推動建筑節(jié)能工作開展。