城市住宅被動式超低能耗建筑技術應用

文／侯東偉 北京興宏建設有限公司 北京 101300

引言：

在市場經(jīng)濟快速發(fā)展的情況下，民眾的物質生活水平也得到了穩(wěn)定提升，對于居住環(huán)境的舒適性、安全性、節(jié)能性要求也在提高。被動式超低能耗建筑技術的應用，可以在保證建筑工程質量性的基礎上，減少建筑運營過程的能耗水平，以此來積累相應的實踐經(jīng)驗，為國內建筑行業(yè)經(jīng)濟綠色化發(fā)展有著積極的促進作用。

1.被動式超低能耗建筑的主要特點

總結現(xiàn)有的實踐經(jīng)驗，被動式超低能耗建筑在應用中具有以下特征：第一，被動式超低能耗建筑在應用中，會使用更加優(yōu)質的保溫材料直接黏貼在建筑外墻、屋頂、地面等非透明的圍護結構部位，以提升整個建筑結構的保溫性能。第二，在透明圍護結構部位使用輻射低的三玻兩腔Low-E 玻璃，減少熱傳導效應。第三，由于被動式建筑的氣密性要求較高，因此在建筑供暖時不能隨時打開門窗通風，為了保持室內空氣的清新，需要使用新風系統(tǒng)，能夠將室內排出的廢氣中的熱量進行回收利用，同時將室外的新鮮空氣引入室內，減少能耗損失。第四，能夠使房間內各表面溫度不低于室內溫度3 度，使房間溫度維持在23 度左右，為人們提供了舒適溫暖的空間。目前，被動式建筑不僅停留在居住建筑，現(xiàn)已經(jīng)推廣到辦公、學校、酒店等其他類型公共建筑。

2.被動式超低能耗建筑技術應用要點

2.1 新能源技術

2.1.1 太陽能制暖制冷

從目前的應用情況來看，太陽能屬于常用的新能源，太陽能技術在應用中的相關原理在于，太陽能在系統(tǒng)輔助下可以將光能轉換為電能，同時也可以將光能轉換為熱能，從而順利完成太陽能制冷和供暖就，減少了傳統(tǒng)能源的損耗，營造更加舒適的住宅室內環(huán)境。例如，將太陽能系統(tǒng)與住宅建筑走廊照明系統(tǒng)、空調系統(tǒng)關聯(lián)在一起，在光照充足的情況下，可以將太陽能轉換為電能，供給照明系統(tǒng)、空調系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，而多余的電能也會暫時存儲在蓄電池當中，等待晚上無光照時供給系統(tǒng)運行。這樣也可以減少傳統(tǒng)電能的損耗，帶來良好的節(jié)能效益。

2.1.2 地源熱泵技術

利用空氣源熱泵、土壤熱能都是現(xiàn)今推廣使用的新能源。地源熱泵將地表的地熱資源作為冷熱源進行能源轉換，占地面積小，節(jié)省空間，適用范圍廣、運行成本低廉，清潔能源更不會排放污染物，是一種可持續(xù)發(fā)展的技術，可以在我國大多數(shù)地方進行使用。而且在空氣源熱泵的應用中，可以將空氣當中的多余熱量集中在一起進行循環(huán)利用，過程中不會涉及燃燒反應，熱交換穩(wěn)定性較高。而且在應用中還可以同時完成供暖與制冷，以維持室內環(huán)境的舒適性，滿足夏季制冷與冬季供暖要求。除此之外，在實際應用中也會使用雙源熱泵（即地源熱泵與空氣源熱泵）來營造良好的制冷、供暖環(huán)境，建立舒適的室內生活環(huán)境。

2.2 外墻保溫技術

在外墻保溫技術的應用中，經(jīng)常使用到的技術類型有外墻外保溫技術、外墻內保溫技術、外墻夾芯保溫技術等，以外墻外保溫技術為例，常用的保溫方式如下：第一，外掛式外保溫技術，外掛的保溫材料有巖（礦）棉、玻璃棉氈、聚苯乙烯泡沫板（簡稱聚苯板，EPS、XPS）、陶粒混凝土復合聚苯仿石裝飾保溫板、鋼絲網(wǎng)架夾芯墻板等。具體施工中會使用粘接砂漿或者專業(yè)固定件來將保溫材料直接懸掛在外墻上，隨后在外部涂抹抗裂砂漿，期間會向其中壓入玻璃纖維網(wǎng)格布，從而形成良好的保護層，最后在外部增加裝飾面，在外墻上形成完整的保溫層，阻斷墻內外環(huán)境的熱傳導通路，達到良好的節(jié)能效果。第二，聚苯板和墻體一次澆筑成型，其在應用中會選擇在混凝土框-剪體系當中，把聚苯板放置在建筑模板當中，隨后再向其中澆筑混凝土，使混凝土和聚苯板能夠形成復合墻體。借助聚苯板熱傳導性能差的特點，來阻斷外墻墻體的熱橋效應，起到被動節(jié)能降耗的作用。第三，聚苯顆粒保溫料漿外墻保溫，即將已經(jīng)廢棄的聚苯乙烯材料，加工破碎成粒徑在0.5-4.0mm 之間的顆粒物，以此來作為輕集料來配置保溫砂漿，和抗裂保護層、抗?jié)B保護面層共同組成外墻保溫體系。

2.3 窗戶保溫技術

在節(jié)能技術的應用中，窗戶保溫技術也具備了良好的應用價值。在住宅建筑工程中，雖然窗框的面積比例相對較小，但是窗框則屬于熱散失的重要載體，因此需要做好窗框的科學選擇，提高窗戶的保溫效果。從目前的應用情況來看，經(jīng)常使用到的窗框材料如下：第一，斷橋鋁合金，其主要利用高強度尼龍塑料作為傳統(tǒng)鋁合金材料之間的填充物，從而阻斷熱量的正常傳遞，起到良好的隔熱效果。第二，鋁包木型材，此類窗框是將鋁合金作為外部結構，而內部則使用實木進行填充，根據(jù)獲取數(shù)據(jù)可以得知，此類結構在應用中的傳熱系數(shù)不超過1.8W/(m2·k)，具有良好的推廣價值。

2.4 熱橋節(jié)能處理技術

進行被動式超低能耗建筑的設計時，為了降低熱橋效應帶來的影響，在應用中需要做好陽臺主體結構與建筑結構的分離施工，而且在整個施工活動中，也需要將挑梁作為整個陽臺板結構的主要支撐，隨后會在陽臺當中添加恰當數(shù)量的保溫材料，借助此類方式能夠達到良好的熱橋阻斷效果。為了確保建筑工程的無熱橋，在整個保溫活動中，也需要加強細節(jié)方面的處理，例如，在建筑陰陽角位置處進行施工時，需要使用錯縫搭接的方式進行處理，以此來確保窗框能夠在最大程度上包裹整個陰陽角，從而提高整個結構的保溫性能。而且在女兒墻施工方面，也需要對保溫材料進行合理化應用，而保溫層厚度需要與墻體厚度保持一致，以提高保溫層的應用效果。除此之外，對雨水管道和空調機支架進行鋪設時，需要利用隔熱材料來隔開結構和基層墻，而密封支架也需要穿透整個保溫層縫隙，以達到良好的無熱橋效果[1]。

2.5 空調新風系統(tǒng)

在住宅建筑的節(jié)能化設計中，也會使用到空調新風系統(tǒng)，以此來減少住宅建筑的全年損耗。新建的空調新風系統(tǒng)，在冬季時建筑會被動變熱，并且借助通風系統(tǒng)也可以將有害物質與異味快速排出到外界，維持建筑物內部空氣的新鮮程度。在具體的施工設計中，會在每個住宅當中安裝一個能源循環(huán)機，借助循環(huán)機的各類性能，可以有效減少建筑物運行時產(chǎn)生的能耗，具有良好的節(jié)能性。同時會在各個衛(wèi)生間當中設置獨立的排放系統(tǒng)，衛(wèi)生間當中的空氣也會通過排風裝置直接進入到排風豎井中的通風管道，隨后也會將氣體直接排放到室外。同時也會在整個系統(tǒng)的設計中，也會在排風設備與豎井之間加裝電動閥門，作用是可以根據(jù)需求來調節(jié)電動閥門的工況，降低系統(tǒng)在運行時的能耗水平[2]。除此之外，所建立的空調新風系統(tǒng)也需設置手動模式，住戶可以根據(jù)外部環(huán)境來選擇是否進行自然通風，從而保持房間內空氣的新鮮度，營造良好的室內通風環(huán)境。

2.6 建筑遮陽技術

在住宅建筑的設計中，建筑遮陽技術也具有良好的應用價值。在技術的具體應用中，會將遮陽形式和建筑節(jié)能技術、建筑美學充分結合在一起進行應用，從而建立節(jié)能性強、經(jīng)濟性強的經(jīng)濟建筑遮陽模式[3]。總結以往的實踐經(jīng)驗，常用的建筑外遮陽形式和應用特點如下：第一，外遮陽模式，此類遮陽模式在應用中的具體分類包括水平遮陽模式、垂直遮陽模式和擋板遮陽模式。此類遮陽結構在應用中可以將太陽光直接遮擋在外部，減少熱輻射進入建筑內部，進而降低空調系統(tǒng)的耗電量。第二，內遮陽模式，此類遮陽模式在應用中的具體分類包括百葉窗內遮陽模式、拉簾內遮陽模式和卷簾內遮陽模式。此類遮陽結構在應用中可以將太陽光漫反射到外界，而且安裝過程的便捷性較強，并且在節(jié)點連接時的要求相對較低，可 降低進入到室內熱輻射強度，從而減少空調系統(tǒng)的耗電量[4]。第三，玻璃自遮陽結構，其在應用中又可以細分為熱反射玻璃遮陽模式和低輻射玻璃自遮陽模式。此類遮陽結構在應用中可以通過漫反射和折射減少太陽光輻射，而且該結構也具有容易清掃、不易損壞等優(yōu)勢，能夠起到良好的節(jié)能效果。

2.7 屋面節(jié)能技術

在住宅建筑的設計中，屋面節(jié)能技術也具有良好的應用價值。在傳統(tǒng)屋面保溫設計中，會將隔熱保溫層設置在防水層下部，經(jīng)常使用到的防水材料有水泥聚苯板、珍珠巖、陶粒混凝土、加氣混凝土等，但是其在應用中容易出現(xiàn)吸水性低、保溫效果差等情況，不滿足低耗能要求。對此，在節(jié)能設計活動中會使用倒置式屋面來保證結構節(jié)能性。此類節(jié)能設計方法在應用中，是將防水層布置在保溫層下方，從而確保保溫層下的防水層可以在較長時間內保持良好的防水效果，起到良好的環(huán)保效果。例如，水泥聚苯板在應用中具有良好的保溫性和防水性，同時此類材料在應用中的導熱系數(shù)較低，可以和材料保持良好的粘結狀態(tài)，以延長保溫層和防水層的使用壽命。除此之外，在攤鋪過程中也需要做好細節(jié)控制，如攤鋪方法選擇錯縫鋪設，同時和屋頂綠化結合在一起進行應用，所選的綠化植物也需要具有較強的氣候適應性，保證綠化植物的存活率。同時在綠化植物的選擇中還需要考慮植物莖、葉、花的造景功能，并以組合搭配的方式進行造景，打造“屋頂花園”，取得良好的經(jīng)濟效益與環(huán)境效益。

2.8 地面保溫技術

除上述提到的節(jié)能技術外，地面保溫技術也具有良好的推廣價值，在該技術的具體應用中，地面保溫隔熱結構需要充分結合當?shù)氐臍夂驐l件和節(jié)能要求來進行設計，過程中也需要綜合考慮保溫性、防潮性等要求，以提高地面保溫性。在技術具體應用中也需考慮以下內容：第一，在嚴寒或者寒冷地區(qū)應用地面保溫技術時，由于該地區(qū)的寒冷期較長，為了防止結冰問題帶來的負面影響，在地面保溫技術的應用中，需要側重于保溫防潮環(huán)節(jié)，即需要優(yōu)選防水性、抗寒性能良好的保溫材料進行施工。第二，在夏季炎熱、冬季寒冷的區(qū)域應用地面保溫技術時，需要考慮到隔熱、制冷和防潮要求，從而篩選抗壓性能良好、防潮性能穩(wěn)定的保溫板進行施工。例如，可選擇擠塑板（厚度在40mm 以上）進行施工，從而提高整個結構的保溫性、防水性與防寒性，以提升系統(tǒng)的保溫性能，降低被動式超低能耗建筑的能耗水平。第三，在氣候較為炎熱地區(qū)應用地面保溫技術時，由于地類地區(qū)的炎熱時間總長度較大，為了防止高溫聚集帶來的熱輻射問題，在地面保溫技術的應用中，需要優(yōu)選防水性強、抗溫性能良好的保溫材料進行施工，如聚苯乙烯泡沫塑料、現(xiàn)噴硬泡聚氨酯、泡沫玻璃、泡沫混凝土等，可結合現(xiàn)場實際情況做出選擇，達到良好的應用效果。

3.被動式超低能耗建筑技術應用時的注意事項

3.1 做好材料選擇工作

做好材料選擇工作，可以充分發(fā)揮材料的節(jié)能作用，以降低住宅建筑的能耗水平。在具體實踐中也需注意以下內容：第一，做好基礎資料的整理工作，對于建筑工程所在區(qū)域的氣候資料、地質資料、水文資料進行整理，同時對于當?shù)氐墓?jié)能要求、建設規(guī)范進行整理，根據(jù)得到的整理結果來確定施工材料，擬定可靠的材料采購計劃，細化計劃中的相關內容，提高所擬定計劃的指導性。第二，在材料完成采購后，也需要在材料進場前做好材料質量審核，滿足要求的材料才可以進入到現(xiàn)場，反之則需要對其進行及時替換，避免不合格材料混入到現(xiàn)場，影響到建筑施工結果的合理性。另外，所有施工材料也需要按要求進行存放，保證存放區(qū)域的通風、干燥性，并且長時間未使用的材料也需要進行質量復核，滿足要求后才可以進行使用，避免變質材料混入，影響工程的施工質量。

3.2 擬定技術應用計劃

擬定技術應用計劃，能夠保證施工技術的順利落實，提高施工技術的應用效果。從實踐情況來看也需注意以下幾點：第一，做好作業(yè)現(xiàn)場各類資料的整合工作，包括氣候資料、水文資料、當?shù)毓?jié)能標準、建設規(guī)范等，根據(jù)整合分析結果來篩選恰當?shù)墓?jié)能技術，對于節(jié)能技術的應用流程進行梳理，明確不同工序所需注意的內容，據(jù)此來擬定相應的技術管理計劃，計劃中明確技術要求、質量要求、安全要求，提高所擬定計劃的指導性。第二，在技術管理計劃完成擬定后，也需要在應用前做好技術交底工作，幫助施工人員明確節(jié)能技術應用時需注意的內容，從而提高節(jié)能技術應用結果的可靠性，提高建筑工程的施工質量。需要注意的是，節(jié)能技術落實期間需要做好各工序質量檢查工作，發(fā)現(xiàn)異常問題時也需要及時進行糾正，以提高建筑工程作業(yè)結果的可靠性。

3.3 落實責任管理制度

落實責任管理制度，可以提高人員工作時的目的性，保證建筑工程作業(yè)結果的科學性。在具體應用中應重點關注以下內容：第一，對于節(jié)能技術落實時需要參與的部門數(shù)量、部門工作內容、管理職責等內容進行整理，尤其是存在工作重疊的部門，需要提前厘清部門具體的工作職責，并以此來建立責任管理制度，在制度中也會明確各個部門、相關人員的工作職責，使其在工作中能夠嚴格落實制度內容，規(guī)范個人工作行為，保證節(jié)能技術的落實效果。第二，在責任管理制度的落實過程中，也需要做好反饋信息的整理工作，利用信息技術來整理和篩選價值建議，將其補充到制度當中，不斷提高所擬定制度的人性化和完善度，利于后續(xù)相關活動的有序推進。

3.4 加強現(xiàn)場安全管理

加強現(xiàn)場安全管理，能夠營造安全的現(xiàn)場管理環(huán)境，降低安全隱患對建筑工程節(jié)能性的影響。從實踐情況來看應注意以下幾點：第一，在建筑工程施工內容復雜度不斷提高的情況下，工程作業(yè)風險也在提高，包括高空風險、機械風險、焊接風險等，這也需要在前期利用評估體系來科學評估技術風險和危險程度，根據(jù)分析結果擬定防治措施，同時建立現(xiàn)場安全管理計劃，指導現(xiàn)場安全管理活動的有序進行。第二，在現(xiàn)場安全管理活動中，也需要建立可靠的管理隊伍來進行安全巡查，針對發(fā)現(xiàn)的安全隱患問題，也需要及時采取措施進行處理，避免安全隱患威脅現(xiàn)場作業(yè)安全。

3.5 提高人員技能素養(yǎng)

除上述提到的相關內容外，在具體的應用中也需要做好人員技能素養(yǎng)的培養(yǎng)工作，使其具有良好的責任意識、技術意識、安全意識，從而約束個人的工作行為，保證建筑工程施工結果的可靠性。施工單位在前期建立施工隊伍時，需要做好施工人員素養(yǎng)的考核工作，根據(jù)得到的考核結果篩選出可靠人員來組建施工隊伍，保證隊伍的平均綜合水平。而且在日常工作中也需要做好人員技能培訓，持續(xù)提升人員的綜合素養(yǎng)水平。而且在人員工作中也需要加強監(jiān)督工作，幫助人員養(yǎng)成良好的作業(yè)習慣，提高工作結果的可靠性。

結語：

綜上所述，被動式超低能耗建筑作為新型的建筑項目不僅僅能夠滿足大眾的生活需求，還能夠實現(xiàn)節(jié)能降耗。在下階段的發(fā)展過程中，還需要做好技術研發(fā)、設備開發(fā)、人員培養(yǎng)等工作，不斷積累實踐應用經(jīng)驗，完善超低能耗技術應用體系，對于我國實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略具有重要的促進作用。