徐文強(qiáng)

(福建中節(jié)能泉城投資有限公司 福建南安 362300)

0 引言

被動(dòng)式低能耗建筑，由德國(guó)人發(fā)明并推廣。1991年，世界上第一個(gè)被動(dòng)式房屋出現(xiàn)在德國(guó)達(dá)姆施達(dá)特市。所謂被動(dòng)式建筑，是指采用各種節(jié)能技術(shù)構(gòu)造最佳的建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)，極大限度地提高建筑保溫隔熱性能和氣密性，使熱傳導(dǎo)損失和通風(fēng)損失最小化；通過(guò)各種被動(dòng)式建筑手段，盡可能實(shí)現(xiàn)室內(nèi)舒適的熱濕環(huán)境和采光環(huán)境，最大限度降低對(duì)主動(dòng)燃燒化學(xué)石采暖和制冷系統(tǒng)的依賴(lài)，或完全取消這類(lèi)采暖和制冷設(shè)施[1]。

在我國(guó)，截止至2015年8月，已有28個(gè)項(xiàng)目單位的40棟被動(dòng)房示范建筑被列入住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部科學(xué)技術(shù)項(xiàng)目計(jì)劃，總建筑面積40萬(wàn)m2，建筑類(lèi)型包括住宅、工業(yè)廠房、辦公樓、幼兒園、教學(xué)樓、紀(jì)念館、學(xué)生宿舍等。涉及到的省份包括：河北、山東、遼寧、青海、黑龍江、福建、內(nèi)蒙古、湖南和江蘇。氣候區(qū)涉及到嚴(yán)寒、寒冷、夏熱冬冷、夏熱冬暖、青藏高原等氣候區(qū)[2]。

本文以南安中節(jié)能·美景家園(北山節(jié)能示范項(xiàng)目)1#樓被動(dòng)式低能耗建筑的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)為例。

該項(xiàng)目從2013年5月開(kāi)始設(shè)計(jì)，2014年4月基礎(chǔ)施工，2017年1月竣工驗(yàn)收。由于此類(lèi)型項(xiàng)目的獨(dú)創(chuàng)性，所有設(shè)計(jì)、管理、施工人員均無(wú)類(lèi)似項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)需根據(jù)氣候特征研發(fā)，建筑過(guò)程參建單位多，使用材料復(fù)雜，施工工藝要求高，各方均在實(shí)踐中摸索。故，該項(xiàng)目由國(guó)家住建部牽頭安排德國(guó)專(zhuān)家指導(dǎo)，到北方地區(qū)的被動(dòng)式低能耗項(xiàng)目考察，經(jīng)過(guò)各單位長(zhǎng)期不懈努力，1#樓于2017年3月取得“中德合作高能效建筑——被動(dòng)式低能耗建筑質(zhì)量標(biāo)識(shí)”。

1 項(xiàng)目概況

中節(jié)能·美景家園(南安北山節(jié)能示范項(xiàng)目)項(xiàng)目地處福建省南安市環(huán)城西路，總建筑面積10.8萬(wàn)m2。1#樓以被動(dòng)式低能耗建筑作為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工。該建筑為一棟高層住宅，地面18層，地下1層，建筑面積6475m2，體型系數(shù)0.34，為剪力墻結(jié)構(gòu)。項(xiàng)目的關(guān)鍵技術(shù)有：外墻和屋面保溫隔熱、外門(mén)窗保溫系統(tǒng)、高效熱回收新風(fēng)系統(tǒng)、氣密性設(shè)計(jì)與施工、防潮防水技術(shù)、太陽(yáng)能和其他可再生能源利用、節(jié)能照明、噪聲防護(hù)等。項(xiàng)目屋頂采用20cm厚石墨聚苯板，外墻采用10cm厚石墨聚苯板，外窗采用三玻兩中空的塑料窗，屋面設(shè)置太陽(yáng)能集熱器。項(xiàng)目實(shí)測(cè)一次能源需求總量為92.12KWh/(m2a)，新風(fēng)系統(tǒng)的熱回收率為75%，屋頂傳熱系數(shù)達(dá)0.21W/(m2K)，外墻傳熱系數(shù)達(dá)0.32W/(m2K)，外窗傳熱系數(shù)達(dá)1.10W/(m2K)，各項(xiàng)指標(biāo)均滿(mǎn)足被動(dòng)式低能耗建筑要求，并獲得“中德合作高能效建筑——被動(dòng)式低能耗建筑質(zhì)量標(biāo)識(shí)”。

項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中，在設(shè)計(jì)、選材、施工等方面，與常規(guī)住宅項(xiàng)目相比，均更具一定的復(fù)雜度。德國(guó)Rongen Architekte建筑事務(wù)所所提供的德國(guó)被動(dòng)式房屋主要指標(biāo)如表1所示[3]。

表1 德國(guó)被動(dòng)式房屋主要指標(biāo)

注：該表中的m2指采暖面積，n50指室外壓差50帕的狀態(tài)下每小時(shí)換氣次數(shù)。

2 被動(dòng)式低能耗建筑設(shè)計(jì)單位的選擇

夏熱冬暖地區(qū)的被動(dòng)式低能耗建筑建設(shè)，是從實(shí)踐層面探索和研究未來(lái)該類(lèi)型建筑在我國(guó)夏熱冬暖地區(qū)規(guī)模性建設(shè)的一次嘗試。因此，夏熱冬暖地區(qū)的被動(dòng)式低能耗建筑，該項(xiàng)目開(kāi)始設(shè)計(jì)時(shí)，無(wú)先例可以參考。在設(shè)計(jì)單位的選擇中，存在如下主要問(wèn)題：

(1)北方地區(qū)個(gè)別設(shè)計(jì)單位，雖有被動(dòng)式低能耗建筑的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，但對(duì)于南安地區(qū)的氣候特征不了解，對(duì)福建地區(qū)的相關(guān)地方法規(guī)不了解(消防、規(guī)劃、人防、節(jié)能等)，其設(shè)計(jì)的被動(dòng)式低能耗建筑在南安無(wú)法落地。

(2)福建省當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)單位，了解當(dāng)?shù)氐恼吆头ㄒ?guī)、熟悉當(dāng)?shù)氐臍夂蛱卣?，熟悉?dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)做法(如遮陽(yáng)、隔熱等)，但沒(méi)有被動(dòng)式建筑設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，需花費(fèi)大量時(shí)間從原理到構(gòu)造進(jìn)行學(xué)習(xí)培訓(xùn)，需耗費(fèi)時(shí)間成本。

(3)由于夏熱冬暖地區(qū)被動(dòng)式低能耗建筑的建設(shè)屬于研發(fā)性質(zhì)，之前沒(méi)有相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，而由設(shè)計(jì)單位來(lái)制定設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，可能存在不夠客觀的情況，有“既當(dāng)運(yùn)動(dòng)員、又當(dāng)裁判員”嫌疑。因此，尚需第三方參與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)研發(fā)和評(píng)定。

經(jīng)過(guò)多方努力，邀請(qǐng)德國(guó)能源署專(zhuān)家參與該項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和指導(dǎo)工作，具體設(shè)計(jì)單位由經(jīng)歷秦皇島“在水一方”被動(dòng)屋設(shè)計(jì)的北京中建建筑設(shè)計(jì)院有限公司和福建省廈門(mén)合立道工程設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司共同合作完成。

事實(shí)證明，如此選擇對(duì)項(xiàng)目的研發(fā)、推進(jìn)、落地均有較好的效果。項(xiàng)目設(shè)計(jì)過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)起源于德國(guó)的被動(dòng)式低能耗建筑設(shè)計(jì)方法，并不完全適用于南安地區(qū)。從氣候區(qū)來(lái)看，德國(guó)的被動(dòng)式低能耗建筑設(shè)計(jì)方法僅根據(jù)德國(guó)的氣候特征，更多考慮的是冬季的熱回收；而南安屬于夏熱冬暖地區(qū)，該地區(qū)的節(jié)能以夏季隔熱、通風(fēng)和遮陽(yáng)為主，冬季熱回收的需求不高。因此，在南安，熱回收對(duì)節(jié)能的貢獻(xiàn)率不如德國(guó)顯著，而遮陽(yáng)和隔熱是南安項(xiàng)目?jī)?yōu)先考慮的被動(dòng)節(jié)能策略。

基此，項(xiàng)目設(shè)計(jì)過(guò)程，德國(guó)能源署及兩個(gè)設(shè)計(jì)單位，根據(jù)南安氣候特征對(duì)項(xiàng)目設(shè)計(jì)展開(kāi)了充分的討論和研究，最終制定了有效的設(shè)計(jì)策略，推動(dòng)了項(xiàng)目進(jìn)展。

3 被動(dòng)式低能耗建筑材料選擇

常規(guī)住宅項(xiàng)目的建設(shè)，建設(shè)單位更多地在滿(mǎn)足項(xiàng)目使用需求后，考慮材料的性?xún)r(jià)比。該項(xiàng)目在初步實(shí)施階段，部分參建單位僅考慮按圖施工，對(duì)建筑材料的品質(zhì)選擇有所忽視，造成了初步檢測(cè)無(wú)法通過(guò)，出現(xiàn)返工的情況。例如，窗口的密封材料，國(guó)內(nèi)產(chǎn)品密封強(qiáng)度低，不耐老化，在檢測(cè)中無(wú)法達(dá)到被動(dòng)式低能耗建筑氣密性要求；最終，該材料項(xiàng)目選擇了從德國(guó)進(jìn)口。德國(guó)的窗口密封材料產(chǎn)品，窗的內(nèi)部密封強(qiáng)度大于外部密封強(qiáng)度；內(nèi)側(cè)為防水隔氣膜，外側(cè)為防水透氣膜；耐老化和建筑同壽命，使用后，項(xiàng)目的氣密性指標(biāo)提高一個(gè)量級(jí)，滿(mǎn)足了項(xiàng)目的氣密性需求。

當(dāng)然，國(guó)內(nèi)的廠家也有能滿(mǎn)足多數(shù)被動(dòng)式低能耗建筑建設(shè)過(guò)程中大多數(shù)材料的生產(chǎn)要求，例如，新風(fēng)換氣機(jī)組、K≤0.8的建筑外窗等。因此，需在建設(shè)前進(jìn)行調(diào)研，若國(guó)內(nèi)產(chǎn)品能滿(mǎn)足項(xiàng)目建設(shè)需求，則無(wú)需從國(guó)外采購(gòu)。

同時(shí)，需要注意的是，由于該類(lèi)建筑建設(shè)對(duì)材料的性能要求較高，部分廠家對(duì)該性能產(chǎn)品的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)較少，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，難以全部滿(mǎn)足性能需求。所以，項(xiàng)目應(yīng)在材料進(jìn)場(chǎng)時(shí)做好必要的抽檢工作，不能以為具有檢驗(yàn)合格報(bào)告的產(chǎn)品就可以施工，以免造成返工情況。

4 被動(dòng)式低能耗建筑施工控制

該項(xiàng)目為精裝修交房，為避免交付使用后，用戶(hù)裝修開(kāi)洞影響項(xiàng)目品質(zhì)，被動(dòng)式低能耗建筑對(duì)施工要求較高。下文列舉兩處施工要求：

案例一：管線(xiàn)穿墻部位。被動(dòng)式低能耗建筑要求采用專(zhuān)用的密封膠圈，或者纏繞套管的密封膠帶封堵管線(xiàn)穿氣密層的部位；在內(nèi)側(cè)，密封膠圈或者纏繞套管的密封膠帶，必須采用抹灰密封；在外側(cè)，穿保溫層的套管和管線(xiàn)，必須預(yù)壓密封膠帶纏繞，防止雨水滲漏；套管和管線(xiàn)周?chē)目p隙，采用礦棉封堵；房間內(nèi)的插座，盡量使用保證氣密性的專(zhuān)用插座。如果沒(méi)有相關(guān)產(chǎn)品，就需要先用石膏膩?zhàn)犹畛溟_(kāi)口，然后再塞進(jìn)插座，保證氣密性。

從上述要求可知，穿孔越多，就越容易出現(xiàn)操作上的失誤，破壞氣密性，如圖1所示。

圖1 管線(xiàn)穿墻、設(shè)備嵌墻構(gòu)造要求

案例二：施工要求保溫材料雙層錯(cuò)位敷設(shè)(2mm×50mm)，外側(cè)的保溫層要將窗框包覆在內(nèi)，并卡進(jìn)實(shí)墻開(kāi)口內(nèi)。預(yù)壓密封膠帶(海綿材質(zhì)，深灰色)應(yīng)粘貼在紅色氣密膠帶上方。因?yàn)榇翱蚝蛪w之間的結(jié)合處必須嚴(yán)格密實(shí)填充，不能有縫隙。所以，窗戶(hù)的尺寸最好在實(shí)際測(cè)量了窗洞開(kāi)口后確定。此外，角鐵下方，還應(yīng)設(shè)置耐壓的熱隔斷(比如 10mm 厚的硬橡膠墊)，如圖2所示。

圖2 項(xiàng)目外窗安裝構(gòu)造

由于被動(dòng)式低能耗項(xiàng)目驗(yàn)收時(shí)需要進(jìn)行氣密性檢測(cè)，控制每小時(shí)換氣次數(shù)，因此，對(duì)施工有很高的精確度、復(fù)雜度要求，如圖3所示。

圖3 項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)施工節(jié)點(diǎn)

綜上所述，施工培訓(xùn)、理論講解和指導(dǎo)是被動(dòng)式低能耗項(xiàng)目不可或缺的因素，其中包含3個(gè)方面：

(1)理論講座，使施工人員掌握被動(dòng)式低能耗建筑的基本原理；

(2)施工培訓(xùn)，使施工技術(shù)人員及農(nóng)民工掌握基本施工方法；

(3)德國(guó)專(zhuān)家對(duì)關(guān)鍵細(xì)節(jié)現(xiàn)場(chǎng)指點(diǎn)和對(duì)樣板房的施工指導(dǎo)。

5 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)對(duì)南安中節(jié)能·美景家園項(xiàng)目1#樓被動(dòng)式低能耗建筑的建設(shè)過(guò)程的分析，可以發(fā)現(xiàn)，被動(dòng)式低能耗建筑建設(shè)，應(yīng)該因地制宜，從原理入手，對(duì)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、選材、施工各個(gè)環(huán)節(jié)做到全過(guò)程控制；把握細(xì)節(jié)，不因?yàn)椴牧蟽r(jià)格、產(chǎn)地因素而降低項(xiàng)目的品質(zhì)。在建設(shè)中進(jìn)步，在建設(shè)中發(fā)現(xiàn)和解決問(wèn)題，以使項(xiàng)目建設(shè)能為今后我國(guó)夏熱冬暖地區(qū)被動(dòng)式低能耗建筑的發(fā)展提供經(jīng)驗(yàn)和借鑒。

[1] 程才實(shí).試論“在水一方”中德合作被動(dòng)式低能耗建筑示范的重要意義[J].北京：建筑科技, 2014.

[2] 張小玲.我國(guó)被動(dòng)房屋的發(fā)展現(xiàn)狀[J].北京：建設(shè)科技, 2015.

[3] 張小玲.被動(dòng)式房屋的指標(biāo)控制和計(jì)算方法[J].北京：住宅產(chǎn)業(yè), 2014.