李海東　程開

【摘 要】在國家碳達(dá)峰、碳中和戰(zhàn)略目標(biāo)背景下，建筑領(lǐng)域?qū)⒓涌焱茝V近零能耗建筑、超低能耗建筑等低碳新技術(shù)的應(yīng)用，超低能耗建筑在我國將成為主流。文章在介紹超低能耗建筑的基本概念的基礎(chǔ)上，以“中鐵·龍盤湖·世紀(jì)山水二期工程（5-2）區(qū)鄰里中心” 為例，介紹了在夏熱冬冷地區(qū)超低能耗建筑的主要設(shè)計策略及技術(shù)措施，提出該地區(qū)發(fā)展超低能耗建筑的思考，為超低能耗綠色建筑的設(shè)計提供相關(guān)經(jīng)驗與參考。

【關(guān)鍵詞】超低能耗建筑; 夏熱冬冷地區(qū); 設(shè)計策略和技術(shù)措施; 思考

【中圖分類號】TU201.5【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A

“中鐵·龍盤湖·世紀(jì)山水二期工程（5-2）區(qū)鄰里中心”? 由中鐵大橋局宜昌鴻銘置業(yè)有限公司開發(fā)建設(shè)，成都惟尚建筑設(shè)計公司設(shè)計。在設(shè)計中，該項目積極響應(yīng)國家產(chǎn)業(yè)政策，按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 51350-2019《近零能耗建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》中的公共建筑設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，采用相應(yīng)技術(shù)手段，完成近零能耗建筑節(jié)能設(shè)計。

2020年11月3日，該項目經(jīng)中國建筑節(jié)能協(xié)會評審榮獲“超低能耗建筑”設(shè)計標(biāo)識（證書編號：JLNH2020110009），成為湖北省首個獲得標(biāo)識的近零能耗建筑項目。

1 基本概念

1.1 理念來源

“超低能耗建筑”的理念來自于德國的“被動房”。“被動房”是基于被動式設(shè)計而建造的節(jié)能建筑物，無需使用傳統(tǒng)建筑的空調(diào)和暖氣設(shè)備，只需依靠自身優(yōu)越的保溫性能及氣密性，從建筑技術(shù)層面利用太陽、照明、人體、電器散熱等所有自然得熱方式，并依靠高效的外墻保溫系統(tǒng)、被動式節(jié)能門窗系統(tǒng)、新風(fēng)系統(tǒng)、遮陽系統(tǒng)，就可實現(xiàn)室內(nèi)環(huán)境的恒溫、恒濕、恒氧、恒靜、恒潔。其理想標(biāo)準(zhǔn)等同于國內(nèi)所提的“零能耗建筑”，“超低能耗建筑”屬于“被動房”的初級階段。

1.2 近零能耗建筑

近零能耗建筑是指適應(yīng)氣候特征和場地條件，通過被動式建筑設(shè)計最大幅度降低建筑供暖、空調(diào)、照明需求，通過主動技術(shù)措施最大幅度提高能源設(shè)備與系統(tǒng)效率，充分利用可再生能源，以最少的能源消耗提供舒適室內(nèi)環(huán)境，且其室內(nèi)環(huán)境參數(shù)和能效指標(biāo)符合GB/T 51350-2019《近零能耗建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的建筑，其建筑能耗水平應(yīng)較國家標(biāo)準(zhǔn)GB 50189-2015《公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JGJ 26-2016《嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》、JGJ 134-2016《夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》、JGJ 75-2012《夏熱冬暖地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》降低60 %～75 %以上。

1.3 超低能耗建筑

超低能耗建筑是近零能耗建筑的初級表現(xiàn)形式，其室內(nèi)環(huán)境參數(shù)與近零能耗建筑相同，能效指標(biāo)略低于近零能耗建筑，其建筑能耗永平應(yīng)較國家標(biāo)準(zhǔn)GB 50189-2015《公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JGJ26 -2010《嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》、JGJ 134 -2016《夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》、JGJ 75-2012《夏熱冬暖地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》降低50 %以上。

2 項目概況

本項目為中鐵·龍盤湖·世紀(jì)山水項目，位于湖北宜昌伍家崗區(qū)和猇亭區(qū)之間，基地位于丘陵地形，山形優(yōu)美，地勢南低北高，地塊西面緊臨龍盤湖，南面為城市主要交通道路，路南側(cè)即為長江（圖1）。

宜昌市屬于亞熱帶季風(fēng)性濕潤氣候，夏熱冬冷，秋溫高于春溫，冬干夏濕雨熱同季，四季分明。降雨充沛，年降水量1 100～1 200 mm，盛行東南風(fēng)。氣候分區(qū)為A區(qū)（表1）。

項目總用地面積38.06 ha，規(guī)劃總建筑面積47.7×104 m2。本次獲 “超低能耗建筑”設(shè)計標(biāo)識的為“中鐵·龍盤湖·世紀(jì)山水二期工程（5-2）區(qū)鄰里中心”項目（圖2）。

3 主要設(shè)計策略及技術(shù)措施

（1）本項目采用性能化設(shè)計方法，使用綠建SWELL節(jié)能計算軟件進(jìn)行建筑能耗計算。

（2）建筑總體規(guī)劃設(shè)計上，因地制宜，充分適應(yīng)和利用自然條件。

建筑總體規(guī)劃應(yīng)有利于營造良好的微氣候：采用點式和“一”字型建筑單體，結(jié)合山地地形布置，利用景觀、生態(tài)綠化等措施，夏季增強(qiáng)自然通風(fēng)、減少熱島效應(yīng)，冬季增加日照，避免冷風(fēng)對建筑的影響。建筑的主朝向為南北朝向，主入口避開冬季主導(dǎo)風(fēng)向（圖3）。

（3）建筑平面和空間設(shè)計上，采用簡潔的平面和空間布局，充分利用天然采光、自然通風(fēng)。立面設(shè)計控制好窗墻比例。

項目參數(shù)：體型系數(shù)：0.49，窗墻比0.12～0.16（圖4～圖6）。

（4） 保溫層采用的先進(jìn)技術(shù)措施和高保溫建材。

外墻：200 mm厚高性能加氣混凝土砌塊，100 mm厚石墨聚苯板。

屋面：100 mm厚擠塑聚苯板。

外窗：隔熱多腔封閉鋁合金框+雙中空3層玻璃（6 mm中透光Low-E+12 mm氬氣+6透明+12A+6 mm透明）。

（5）氣密層采用的技術(shù)措施和建材。①外墻采用高性能加氣混凝土砌塊加專用抹灰砂漿薄抹灰形成內(nèi)部完整的氣密層。采取掛網(wǎng)等防開裂措施。②圍護(hù)結(jié)構(gòu)洞口、電線盒、管線貫穿處等易發(fā)生氣密性問題的部位應(yīng)進(jìn)行節(jié)點設(shè)計，設(shè)置了防水隔汽膜。

（6）外遮陽設(shè)計：采用雙層鋁套板百葉活動卷簾。

（7）熱橋處理：嚴(yán)格按照技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，并提出材料和施工技術(shù)要求。部分主要節(jié)點見圖7～圖15。

（8）機(jī)電設(shè)備的設(shè)計：①空調(diào)熱回收系統(tǒng)：高效多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)+獨立新風(fēng)設(shè)備。②能耗計量管理系統(tǒng)。③采用高效節(jié)能LED光源和燈具。

4 本項目超低能耗設(shè)計參數(shù)

（1）能耗指標(biāo)：綜合節(jié)能率≥50 %。

（2）屋面?zhèn)鳠嵯禂?shù)（W/ m2 ·K）K=0.31（平屋面）/0.33（坡屋面），外墻傳熱系數(shù)（W/m2·K）K=0.26。

（3）屋面建筑外窗傳熱系數(shù)（W/ m2 ·K）K=2.12，太陽得熱系數(shù)SCHG=0.348。

（4）采用多聯(lián)機(jī)空調(diào)（熱泵）機(jī)組時作為供暖熱源，制冷綜合性能系數(shù)IPLV（C）≥6.0。

（5）外墻填充墻體主要材料B06高性能蒸壓加氣混凝土砌塊墻體的導(dǎo)熱系數(shù)（限值λ≤0.150 W/m·K） 。

（6）外墻保溫材料石墨聚苯板的導(dǎo)熱系數(shù)（限值λ≤0.032 W/m·K）、燃燒性能B1級，修正系數(shù)1.20。

（7）屋面保溫材料擠塑聚苯板（ρ=25～32）（限值λ≤0.030 W/m·K）、燃燒性能B1級，修正系數(shù)1.20。

（8）外窗材料：隔熱多腔封閉金屬框+雙中空玻璃（6 mm中透光Low-E+12 mm氬氣+6透明 +12A+6 mm透明），傳熱系數(shù)2.12 W/m2·K，自身太陽得熱系數(shù)0.40，氣密性為8級，水密性能等級為3級、抗風(fēng)壓性能等級為4級、可見光透射比0.62。

（9）外墻為淺色涂料飾面，太陽輻射吸收系數(shù)0.75。

5 關(guān)于在夏熱冬冷地區(qū)發(fā)展超低能耗建筑的思考

5.1 節(jié)能總量可觀

我國夏熱冬冷地區(qū)范圍廣闊，包括上海、江蘇、浙江、安徽、福建、江西、湖北、湖南、重慶、四川、貴州省（市）等14個?。ㄖ陛犑校┑牟糠值貐^(qū)。面積約150×104 km2，約占國土16 %，超過德國面積4倍以上，建筑節(jié)能具有巨大的發(fā)展空間。鑒于在該區(qū)域的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的不均衡，故超低能耗（近零能耗）建筑的發(fā)展可以有更靈活的策略，在積極的政策引導(dǎo)下，其節(jié)能總量仍非?？捎^。除了部分公共建筑，居住建筑量大面廣，是主要的推廣對象。

相對于零能耗建筑、近零能耗建筑較高的標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)要求，超低能耗建筑更容易實施和推廣。

5.2 超低能耗建筑的優(yōu)勢

超低能耗建筑是高標(biāo)準(zhǔn)、高質(zhì)量的建筑產(chǎn)品，可以有效提高人民生活品質(zhì)。

超低能耗建筑具有5大優(yōu)勢：

（1）節(jié)能：執(zhí)行更高的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，更嚴(yán)格的冷熱橋處理措施，大幅度減少室內(nèi)冷、熱能量的流失，有效降低了建筑能耗。

（2）恒氧：新風(fēng)系統(tǒng)保證室內(nèi)空氣高質(zhì)量。

（3）恒溫：節(jié)能保溫墻體防止了室內(nèi)能量的流失，讓室內(nèi)的溫度恒定在20～26 ℃。

（4）恒靜：門窗的氣密性設(shè)計降低了噪音，層間樓板、隔墻的保溫層除了具有保溫效果，還能有效地起到隔聲作用，降低住戶間的聲音傳播，使室內(nèi)噪音小于30 dB。

（5）恒潔：優(yōu)良的氣密性和室內(nèi)外空氣的循環(huán)過濾，使室內(nèi)空氣 PM2.5保持在35 μg/m3以下。

在國家新的綠建標(biāo)準(zhǔn)以及健康建筑要求的引導(dǎo)下，超低能耗建筑所特有的良好居住體驗形成的市場競爭力，將吸引建筑商在此基礎(chǔ)上打造高端差異化建筑產(chǎn)品，為消費者提供更多層次的產(chǎn)品選擇。

5.3 可帶動材料產(chǎn)業(yè)升級

新型綠色建筑材料的使用，是超低能耗建筑一大特色，也是其吸引社會關(guān)注度的一大亮點。建筑建造對外墻保溫磚、保溫板材、節(jié)能門窗、防水透氣材料等節(jié)能材料的高要求，將從需求端拉動建材行業(yè)的整體提升。此外，室內(nèi)的高氣密性對裝飾材料、家具家電等物品的不利揮發(fā)物要求將更加嚴(yán)格，進(jìn)而推動下游相關(guān)材料產(chǎn)業(yè)的升級換代。

5.4 更高的施工技術(shù)要求，可促進(jìn)施工企業(yè)的轉(zhuǎn)型升級

超低能耗建筑對建造施工質(zhì)量有嚴(yán)格的要求，如保溫施工方案的專業(yè)化組織、氣密性要求的特殊抹灰砂漿、機(jī)電安裝要求、施工節(jié)點和細(xì)部控制等等。這些要求，將促使施工企業(yè)從組織管理、關(guān)鍵技術(shù)、人員素質(zhì)等方面入手，提高企業(yè)生產(chǎn)效率、增強(qiáng)企業(yè)核心競爭力，最終引導(dǎo)企業(yè)在保溫專項施工上實現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級。

參考文獻(xiàn)

[1]徐偉. 中國近零能耗建筑研究和實踐[N]. 科技導(dǎo)報， 2017-5-28.

[2]王群， 章左旭. 被動房建設(shè)在后疫情時代將迎來發(fā)展的“風(fēng)口”[N]. 中國建設(shè)報， 2020-5-281（6）.

[3]田振， 高建會. 被動房氣密性設(shè)計與施工注意事項[J]. 建設(shè)科技， 2020（416）.

[定稿日期]2021-01-26

[作者簡介]李海東（1970～），男，本科，高級工程師，副教授，主要從事民用建筑設(shè)計工作。