姬江峰

（中鐵三局勘測(cè)設(shè)計(jì)分公司， 山西 太原 030001）

應(yīng)對(duì)氣候變化已經(jīng)成為全球面臨的最嚴(yán)重的挑戰(zhàn)之一。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球建筑領(lǐng)域蘊(yùn)含著70%左右的碳減排潛力。因此，綠色建筑理念不斷被越來(lái)越多的國(guó)家重視。被動(dòng)式建筑起源于德國(guó)，是綠色建筑的重要分支，目前在世界各國(guó)中發(fā)展迅猛。在歐洲，被動(dòng)式建筑正在以每年8%的速度遞增，2020 年歐盟27 個(gè)國(guó)家將實(shí)現(xiàn)被動(dòng)式建筑標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)全覆蓋。發(fā)展綠色低碳的被動(dòng)式建筑也是我國(guó)建筑節(jié)能發(fā)展的必由之路。但是目前我國(guó)被動(dòng)式建筑還處于起步階段，在設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營(yíng)中也存在著諸多問(wèn)題。本文就是結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)從被動(dòng)式建筑在設(shè)計(jì)施工過(guò)程的遇到的問(wèn)題入手，在被動(dòng)式建筑的窗戶(hù)、墻體、熱橋等關(guān)鍵圍護(hù)結(jié)構(gòu)技術(shù)細(xì)節(jié)方面進(jìn)行研究。

1 被動(dòng)式建筑的概念

1.1 被動(dòng)式建筑的定義

被動(dòng)式建筑的概念首先起源于德國(guó)，主要是通過(guò)對(duì)建筑物自身的朝向、布局、外圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)以及可再生能源利用等技術(shù)手段來(lái)實(shí)現(xiàn)建筑室溫常年維持在20-26℃，濕度維持在40%-60%，實(shí)現(xiàn)“恒溫、恒氧、恒濕、低噪”的建筑，建筑節(jié)能率能夠達(dá)到92%以上，能耗僅為普通住宅的1/10[1]。

1.2 被動(dòng)式建筑的技術(shù)實(shí)現(xiàn)手段

被動(dòng)式建筑一方面通過(guò)對(duì)建筑朝向、遮陽(yáng)條件、建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)等保溫隔熱條件進(jìn)行設(shè)計(jì)，另一方面在采暖和制冷過(guò)程中不使用或者盡量少使用石油、煤炭等傳統(tǒng)化石能源，而是充分利用地?zé)崮?、太?yáng)能、電器廢熱、人體散熱等能源，并盡可能采用自然采光和通風(fēng)等方式，進(jìn)而大幅降低建筑能耗[2]。

圖1 被動(dòng)式建筑技術(shù)手段示意圖

2 被動(dòng)式建筑關(guān)鍵圍護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)施工要點(diǎn)

被動(dòng)式建筑建設(shè)的核心在于細(xì)致的設(shè)計(jì)施工，施工過(guò)程中形成的即使是微熱橋都可能會(huì)損壞建筑的良好的氣密性和隔熱性能。因此，被動(dòng)式建筑的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)施工是建筑節(jié)能的關(guān)鍵[3]。

被動(dòng)式建筑的技術(shù)思路關(guān)鍵在于保證其氣密性和保溫隔熱性能。第一，確保建筑的高氣密性。被動(dòng)式建筑作為一個(gè)相對(duì)獨(dú)立和最大限度不受外界干擾的密閉環(huán)境系統(tǒng)，其外圍護(hù)結(jié)構(gòu)必須能夠隔絕室外對(duì)室內(nèi)環(huán)境的影響。第二，通過(guò)優(yōu)化建筑窗戶(hù)、門(mén)、外墻等位置的密閉性進(jìn)一步確保外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱性能。所以，被動(dòng)式建筑需要對(duì)建筑施工關(guān)鍵部位的質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)其良好的保溫隔熱性能和氣密性能，主要包括建筑氣密性處理、墻體處理、門(mén)窗處理、熱橋處理等方面。

2.1 氣密性處理

在建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)施工過(guò)程中，應(yīng)提早確定并設(shè)計(jì)建筑氣密層，確保外圍護(hù)結(jié)構(gòu)可以完整包圍住建筑。按照經(jīng)驗(yàn)，建筑氣密層通常設(shè)置在墻內(nèi)側(cè)，同時(shí)起到隔汽的作用。另外，墻內(nèi)管線(xiàn)穿透處是氣密性防護(hù)的最薄弱環(huán)節(jié)，因此在設(shè)計(jì)階段必須盡可能減少構(gòu)件及管線(xiàn)穿透墻體的數(shù)量。如果不能滿(mǎn)足這一條件，必須精細(xì)化設(shè)計(jì)并確保施工質(zhì)量。按照經(jīng)驗(yàn)，通常做法為：墻內(nèi)線(xiàn)路盡可能捆綁在一起安裝，同時(shí)禁止在外墻上安裝插座等部件。如果必須安裝的話(huà)，應(yīng)采用埋入式插座盒，并完全埋在石膏泥中，否則一旦中斷會(huì)出現(xiàn)漏電情況。

同時(shí)，對(duì)于實(shí)心墻體來(lái)說(shuō)，氣密層通常也位于墻內(nèi)側(cè)，抹灰層具有氣密層作用，墻體上不同構(gòu)件的連接須保證建筑具有良好的氣密性。另外，不同溫度性能的構(gòu)件由于熱脹冷縮而產(chǎn)生不同程度的裂縫現(xiàn)象。因此構(gòu)件與實(shí)心墻體連接處需要采用膠帶及軟管密閉連接，讓其相對(duì)運(yùn)動(dòng)有圓滑的過(guò)渡。采用軟管密封時(shí)，寬度不得超過(guò)10mm，且確保具有彈性，填縫處保持可視，以便于檢修。

2.2 窗戶(hù)處理

窗戶(hù)始終是外圍護(hù)結(jié)構(gòu)中極易產(chǎn)生熱損失的薄弱環(huán)節(jié)。因此，窗戶(hù)構(gòu)造合理與否對(duì)建筑節(jié)能效果會(huì)產(chǎn)生直接影響。窗戶(hù)保溫性能主要取決于窗框材料、窗戶(hù)類(lèi)型及玻璃的選擇。

（1）加強(qiáng)窗框的保溫性能

除窗戶(hù)玻璃會(huì)產(chǎn)生熱損失外，不具備保溫結(jié)構(gòu)的窗框的熱損失也非常大，經(jīng)試驗(yàn)，不具備保溫結(jié)構(gòu)的窗框熱損失占窗體總熱損的40%左右。常規(guī)窗框的傳熱系數(shù)為k=2W/m2·K 左右，是三玻保溫窗的兩倍多，因此，被動(dòng)式建筑必須安裝保溫性能良好的窗框。

由于金屬窗框傳熱系數(shù)較大，因此產(chǎn)生的熱損失較高，如果這種窗框在被動(dòng)式建筑中使用，需要對(duì)其進(jìn)行保溫處理。保溫性能良好的窗框有 “木+高強(qiáng)度聚氨酯+聚氨酯+高強(qiáng)度聚氨酯+木”和“木+軟木+木+軟木+木”等結(jié)構(gòu)。

（2）適當(dāng)增加窗扇層數(shù)

通過(guò)采用三層充有稀有氣體的玻璃體，來(lái)降低窗體傳熱系數(shù)。單扇窗傳熱系數(shù)較大，而多層窗扇會(huì)在玻璃中間形成氣層，進(jìn)而提高窗體的保溫性能。同時(shí)，應(yīng)該注意到，當(dāng)被動(dòng)式建筑采用多層窗扇時(shí)，通常內(nèi)層設(shè)置嚴(yán)密，而外層窗扇和窗框之間則留有一定空隙，便于冬季水蒸氣經(jīng)由縫隙向室外擴(kuò)散。相反，如果內(nèi)層不嚴(yán)密，外層相對(duì)嚴(yán)密，則大量水蒸氣會(huì)在窗戶(hù)中結(jié)露或者結(jié)霜，影響建筑的采光和美觀。

（3）確保窗體的氣密性

為了降低窗體的傳熱系數(shù)，要防止窗框與墻、窗體之間產(chǎn)生縫隙，進(jìn)而有效降低由于室內(nèi)外空氣交換引起的熱損失。在實(shí)際施工過(guò)程中，保證窗體氣密性一般是采用密封性好、鑲嵌牢固的橡膠條和塑料條進(jìn)行密封。

（4）玻璃窗體選取

玻璃的特性對(duì)建筑室內(nèi)的采光和采暖影響極大，因此被動(dòng)式建筑應(yīng)采用熱阻較高的兩層或三層中空玻璃窗。該玻璃窗由玻璃和空氣層組合而成，空氣間層內(nèi)部充入氬氣等稀有氣體，增加其熱阻，同時(shí)保溫隔熱和隔聲性也有了大幅提高?；蛘卟捎貌煌腻兡げＡШ推胀úＡЫM合使用，組合后的玻璃不僅有隔熱、隔音、美觀等優(yōu)點(diǎn)，而且降低了建筑采暖的能耗量。

表1 被動(dòng)式建筑和節(jié)能65%普通建筑的窗戶(hù)配置對(duì)比

2.3 墻體處理

由于外墻外保溫方式具有提高外墻內(nèi)表面溫度，即使室內(nèi)溫度降低，也會(huì)有良好的室內(nèi)舒適度；同時(shí)外保溫結(jié)構(gòu)內(nèi)部的實(shí)體墻受到保護(hù)，使墻體溫度變化較為平緩，熱應(yīng)力小，延長(zhǎng)墻體壽命等優(yōu)勢(shì)，被動(dòng)式建筑通常采用外墻保溫方式。窗戶(hù)、檐口等安裝節(jié)點(diǎn)和采暖地下室外墻外保溫實(shí)心墻體與樓板連接，除窗戶(hù)區(qū)域外，保溫層是相通的，不會(huì)出現(xiàn)明顯熱橋。通常情況下，外保溫墻體采用輕質(zhì)砌體和輔助保溫的實(shí)心墻體，大多數(shù)情況下，采用加氣混凝土、輕質(zhì)混凝土或者空心磚。因?yàn)榇祟?lèi)材料導(dǎo)熱系數(shù)低，而抗壓強(qiáng)度較強(qiáng)，即在相同傳熱系數(shù)下，外墻外保溫厚度可減小。另外，也可采用保溫一體化大型預(yù)制構(gòu)件組成的實(shí)心墻體，車(chē)間粘貼好的外保溫鋼筋混凝土或輕質(zhì)混凝土墻板預(yù)制構(gòu)件在市場(chǎng)上被廣泛應(yīng)

用，優(yōu)點(diǎn)是出廠前已經(jīng)檢測(cè)過(guò)重要節(jié)點(diǎn)的性能，施工中可以直接采用絕大多數(shù)細(xì)部節(jié)點(diǎn)構(gòu)造處理方式，降低施工難度[4]。

表2 被動(dòng)式建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)建材要求

2.4 防熱橋處理

建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)中熱損失較大的部位在于熱橋。當(dāng)室內(nèi)外溫差較大時(shí)，熱橋部分就會(huì)產(chǎn)生熱流密度大等狀況，增加建筑內(nèi)部熱損。因此，在保證被動(dòng)式建筑具備良好的保溫隔熱效果的前提下，盡量避免熱橋的產(chǎn)生。例如，在外墻穿管道的地方，應(yīng)用保溫材料進(jìn)行充分填堵；聯(lián)通內(nèi)外的結(jié)構(gòu)錨固處，要有阻斷熱橋的處理手段；窗戶(hù)連接處的熱橋可以沿著洞口在窗框上覆蓋完整的保溫層，將其包裹在保溫層內(nèi)，達(dá)到有效控制熱損的目的[5]。

3 結(jié)論

通過(guò)上文對(duì)被動(dòng)式建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)關(guān)鍵技術(shù)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的分析，可以看出，被動(dòng)式建筑并不是一種高新技術(shù)堆砌的建筑，其成功與否的核心在于精細(xì)化的設(shè)計(jì)與施工。因此，在被動(dòng)式建筑施工過(guò)程中必須注意如下技術(shù)細(xì)節(jié)：

（1）高度重視抹灰對(duì)提高建筑密封性的重要作用，確保建筑基墻、門(mén)窗洞口進(jìn)行連續(xù)抹灰處理；電配箱等在安裝前應(yīng)進(jìn)行抹灰，安裝后留存的縫隙和槽口應(yīng)用灰漿填實(shí)；防止諸如電線(xiàn)管穿透等密封平面穿透現(xiàn)象，還需采用專(zhuān)門(mén)構(gòu)件連接和密封處理或設(shè)置專(zhuān)門(mén)的安裝平面。

（2）加強(qiáng)窗框的保溫性能，應(yīng)采用熱阻較高的兩層或三層中空玻璃窗。在實(shí)際施工過(guò)程中，保證窗體氣密性一般是采用密封性好、鑲嵌牢固的橡膠條和塑料條進(jìn)行密封；

（3）避免結(jié)構(gòu)性熱橋，建筑表面的突出構(gòu)件應(yīng)采用保溫材料完全包裹或不同主體結(jié)構(gòu)之間隔斷并進(jìn)行保溫隔熱處理，從而最大限度減小熱橋影響[6]；

（4）采用金屬構(gòu)件當(dāng)做外墻設(shè)施的連接件時(shí)，禁止金屬支撐構(gòu)件直接穿透保溫層，設(shè)計(jì)前應(yīng)事先預(yù)留金屬構(gòu)件的安裝部位。金建筑表面的突出構(gòu)件應(yīng)采用保溫材料完全包裹或不同主體結(jié)構(gòu)之間隔斷并進(jìn)行保溫隔熱處理，避免產(chǎn)生熱橋。