周密

（重慶市設(shè)計院有限公司，重慶 400000）

1 研究背景

2022 年3 月11 日，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部《“十四五”建筑節(jié)能與綠色建筑發(fā)展規(guī)劃》提出，到2025 年完成既有建筑節(jié)能改造面積3.5 億m2以上，建設(shè)超低能耗、近零能耗建筑0.5 億m2以上，裝配式建筑占當(dāng)年城鎮(zhèn)新建建筑的比例達到30%，全國新增建筑太陽能光伏裝機容量0.5 億kW 以上，地?zé)崮芙ㄖ?yīng)用面積1 億m2以上，城鎮(zhèn)建筑可再生能源替代率達到8%，建筑能耗中電力消費比例超過55%的目標[1]。

圍繞國家節(jié)能減碳的“3060 雙碳”政策指向，以“智創(chuàng)生態(tài)城”為建設(shè)總體目標，項目以實現(xiàn)重慶市第一個國家綠建三星級項目（2019 版國標）、健康建筑三星項目、超低能耗建筑的具體目標；以最新技術(shù)標準為起點，充分體現(xiàn)綠色技術(shù)的先進性和示范引領(lǐng)作用，積極推廣的綠色、低碳、生態(tài)、智慧、可持續(xù)的生態(tài)文明建設(shè)發(fā)展理念。在本項目中選取的A2#樓多功能廳作為研究對象，即是在綠建三星基礎(chǔ)上實施超低能耗建筑示范。

2 現(xiàn)狀情況

重慶屬夏熱冬冷地區(qū)，亞熱帶季風(fēng)性濕潤氣候，其氣象特點是：空氣濕潤，冬冷夏熱，春秋多雨，四季多霧。夏季溫度高，年平均溫度18.3℃；極端最高溫度44.0℃，極端最低溫度－1.8℃，因此建筑應(yīng)加強夏季隔熱的措施?？諝鉂穸却螅瑲v年平均相對濕度79%，最熱月平均相對濕度76%，最冷月平均相對濕度81.3%，因此圍護結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)應(yīng)考慮防潮措施。風(fēng)速小，全年主導(dǎo)風(fēng)向北風(fēng)，歷年平均風(fēng)速2.2m/s。因此建筑應(yīng)考慮冬季防風(fēng)，夏季和過渡季利用自然通風(fēng)。太陽輻射量一般，年平均太陽輻射量3066MJ/m2，屬于太陽能資源一般區(qū)域，對不同朝向而言，東南和西南方向太陽輻射量較高，外窗應(yīng)考慮遮陽措施，北向采光較差，建議減少遮陽措施。

本項目選擇A2# 樓多功能廳為超低能耗建筑示范，理由如下：較為獨立、規(guī)模較?。?118m2），建筑層數(shù)為地上一層，無地下室。建筑高度10.1m 選型緊湊，體形系數(shù)小（0.21），東西向窗墻比較?。|0.2，南0.11，西0.2，北0.42），坡屋面屋檐出挑較大形成固定外遮陽，室內(nèi)功能以會議為主，結(jié)構(gòu)類型：地上鋼結(jié)構(gòu)+屋頂木屋架。同時結(jié)合設(shè)計進展及現(xiàn)場施工情況，對現(xiàn)有建筑進行超低能耗建筑技術(shù)優(yōu)化需結(jié)合原有設(shè)計及施工工期成本增量等因素綜合考慮。

3 設(shè)計依據(jù)

本項目首先需滿足綠色建筑三星級，執(zhí)行重慶市《綠色建筑評價標準》（DBJ 50/T—066—2020）和國家標準《綠色建筑評價標準》（GB/T 50378—2019）的相關(guān)要求，同時A2 多功能廳按超低能耗建筑設(shè)計，依據(jù)《近零能耗建筑技術(shù)標準》（GB/T 51350—2019），其中能效指標劃分為3 個等級：超低能耗建筑、近零能耗建筑、零能耗建筑，具體要求詳見表1。

表1 能效指標等級詳情

要滿足超低能耗建筑要求，建筑本體節(jié)能率應(yīng)不小于20%，建筑綜合節(jié)能率不小于50%，對可再生能源利用率沒有強制要求，但采用可再生能源，可提高建筑綜合節(jié)能率。

4 設(shè)計策略

近零能耗建筑通常采用的技術(shù)路線如下：①被動式建筑設(shè)計（自然通風(fēng)/采光、遮陽、圍護結(jié)構(gòu)、氣密性等），從而降低能耗需求（供暖空調(diào)、照明）。②主動技術(shù)措施（能源設(shè)備及系統(tǒng)效率、熱回收、可再生能源），從而提供舒適環(huán)境減少能耗消耗（供暖空調(diào)、照明、生活熱水、電梯）。③建筑能效及能耗指標驗算建筑本體節(jié)能率、可再生能源利用率、建筑綜合節(jié)能率建筑能耗指標綜合值、建筑等效耗電量，根據(jù)類似定位的建筑，確定項目各功能房間的暖通空調(diào)負荷合理需求。

為滿足項目超低能耗建筑要求，結(jié)合重慶市氣候特點，以因地制宜、低投高效、精細化設(shè)計為原則，從圍護結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計、能源系統(tǒng)和設(shè)備效率提升、照明系統(tǒng)、可再生能源利用等技術(shù)提出建議。具體擬采用的主要技術(shù)措施及最終設(shè)計優(yōu)化如下。

（1）屋面保溫?，F(xiàn)有設(shè)計做法為100mm 擠塑聚苯板B1 級，傳熱系數(shù)0.39（平屋面）180mm 巖棉板，傳熱系數(shù)0.29（坡屋面），超低能耗建筑技術(shù)要求傳熱系數(shù)為0.15~0.35，通過綜合模擬計算不再增加屋面保溫層。

（2）外墻保溫?，F(xiàn)有設(shè)計300mmB06 級蒸壓加氣混凝土砌塊（自保溫），傳熱系數(shù)0.58，超低能耗技術(shù)要求傳熱系數(shù)0.15~0.40，通過綜合模擬計算不再增加外墻保溫層。

（3）遮陽?，F(xiàn)有設(shè)計采用屋檐、木格柵、窗簾，超低能耗技術(shù)要求可調(diào)節(jié)外遮陽（低輻射鍍膜玻璃、中空玻璃內(nèi)置活動百葉等）結(jié)合建筑實際情況分析，增加遮陽會影響立面效果，且自身屋檐及格柵的固定遮陽條件已較好，且建筑大面積為北向玻璃幕墻，東西向和南向的窗墻比均很小，通過節(jié)能軟件模擬分析，再增加遮陽對建筑節(jié)能效果基本無影響，綜合考慮后不增加遮陽。

（4）玻璃門窗/幕墻。須滿足超低能耗建筑對夏季太陽得熱系數(shù)SHGC≤0.15，冬季太陽得熱系數(shù)≥0.40 的要求，現(xiàn)有立面及玻璃選型難以滿足規(guī)范要求，但通過性能模擬計算可以滿足本體節(jié)能率的要求；對幕墻（門窗）保溫隔熱性能提升，傳熱系數(shù)由原設(shè)計1.90W/（m2·K）提升到小于1.76W/（m2·K）的要求。同時考慮到門窗隔聲及防自爆的安全性要求，也在玻璃基本選型基礎(chǔ)上進行了夾膠及超白玻的升級，最終擬選用外窗玻璃為三玻兩腔超白玻夾膠雙low-e 玻璃［6mm+1.52pvb+6mm（高透Low-E）+12Ar+6mm（高透Low-E）+12Ar+6mm］。

（5）氣密性。提升要求對原設(shè)計門窗氣密性進行了提升，原門窗氣密性等級為6 級，幕墻氣密性3 級，調(diào)整后外窗氣密性等級需達到8 級，外門氣密性需達到6級，幕墻氣密性4 級。對建筑墻體的氣密性根據(jù)《近零能耗建筑技術(shù)標準》（GB/T 51350—2019），夏熱冬冷地區(qū)氣密性無強制要求，根據(jù)現(xiàn)場施工情況，避免了影響墻體拆改的造成不必要的損失[2]。

（6）空調(diào)及通風(fēng)系統(tǒng)。原設(shè)計采用全空氣系統(tǒng)，空調(diào)主機為水源熱泵機組，由能源站專項設(shè)計，滿足熱泵機組制冷性能系數(shù)COP≥6.0；綜合部分負荷性能系數(shù)IPLV≥7.5 的要求。

（7）新風(fēng)熱回收機組。原設(shè)計未設(shè)置，根據(jù)《近零能耗建筑技術(shù)標準》（GB/T 51350—2019）7.1.28 條要求，應(yīng)設(shè)置新風(fēng)熱回收系統(tǒng)，新風(fēng)熱回收系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)考慮全年運行的合理性及可靠性。因此，必須設(shè)置新風(fēng)熱回收系統(tǒng)。但項目考慮技術(shù)經(jīng)濟性要求，超低能耗建筑追求整體的能效，根據(jù)測算設(shè)置新風(fēng)熱回收系統(tǒng)對整體的能耗貢獻率不大。因此，減小了新風(fēng)熱回收的設(shè)置區(qū)域和機房面積。僅在1-2 軸VIP 廳實施新風(fēng)熱回收功能，在1-2 軸一層夾層空調(diào)機房增加新風(fēng)熱回收機組。利用現(xiàn)有空調(diào)機房空間不增加其他機房面積，不增加概算，節(jié)約總成本和建設(shè)工期。在今后運營階段，設(shè)置新風(fēng)熱回收系統(tǒng)也會起到示范作用，多功能廳有兩個VIP 室，左側(cè)VIP 室設(shè)置新風(fēng)熱回收系統(tǒng)，右側(cè)VIP 室不設(shè)置新風(fēng)熱回收系統(tǒng)，可以通過后續(xù)運行數(shù)據(jù)驗證，設(shè)置熱回收系統(tǒng)是否合理，也是對規(guī)范的驗證和補充。

（8）照明系統(tǒng)。室內(nèi)照明選用調(diào)光型燈源，優(yōu)化能效與智能控制，除衛(wèi)生間由于裝飾燈帶較多，LPD 值達到現(xiàn)行值范圍，其他功能房間均滿足LPD 值達到現(xiàn)行值降低30%要求。同時考慮運營階段經(jīng)常用到的場景，比如休息、匯報、放映、清掃等場景整體照度通常都會有比較大的降低，實際運行能耗大約只有全亮峰值的30%~50%。

（9）可再生能源。經(jīng)多方討論，屋頂做光伏瓦對項目外觀效果影響較大，本項目已采用江水源作為可再生能源。

總體來說，對于圍護結(jié)構(gòu)優(yōu)化降低建筑能耗需求，主要采取的措施是加強屋面和外墻保溫，增加可調(diào)節(jié)外遮陽，玻璃幕墻（外窗）隔熱性能及氣密性的提升。對于能源系統(tǒng)和設(shè)備效率提升、照明系統(tǒng)，主要采取措施包括增加新風(fēng)熱回收系統(tǒng)?？稍偕茉蠢靡彩怯捎陧椖克诘卦O(shè)置了區(qū)域能源站，可采用江水源作為可再生能源。

5 超低能耗建筑性能設(shè)計分析

綜合考慮以上的技術(shù)優(yōu)化措施，本項目采用了被動式低能耗建筑模擬分析軟件PKPM-PHEnergy，對建筑的性能進行分析，計算出建筑的各項能效指標如表2 所示。

表2 建筑各項能效指標計算

由上表可知，建筑綜合節(jié)能率為51.15%，建筑本體節(jié)能率（不包含可再生能源）為36.67%，滿足《近零能耗建筑技術(shù)標準》（GB/T 51350—2019）中的超低能耗建筑能效指標要求。 其中設(shè)計建筑總能耗為102102.07kW·h，參考建筑209034.06kW·h，單位面積能耗36.39kW·h/m2。

通過性能設(shè)計分析，同時也對設(shè)計優(yōu)化措施提供指導(dǎo)性意見，在提高建筑被動式低能耗和設(shè)備低能耗之間取得合理經(jīng)濟的平衡。

6 超低能耗建筑評審

超低能耗建筑按評審階段劃分為設(shè)計、施工、運營3 個階段，各階段評審重點如下。

（1）設(shè)計階段：測評時間節(jié)點為施工圖審查合格，測評重點內(nèi)容為核查圍護結(jié)構(gòu)關(guān)鍵節(jié)點構(gòu)造及做法和采取的節(jié)能措施；核算建筑本體節(jié)能率、可再生能源利用率和建筑綜合節(jié)能率，測評單位為第三方近零能耗建筑測評機構(gòu)，最終結(jié)果形式為中國建筑節(jié)能協(xié)會網(wǎng)上公示。

（2）施工階段：測評時間節(jié)點為竣工驗收前，測評重點為建筑氣密性、圍護結(jié)構(gòu)熱工性、新風(fēng)熱回收裝置性能、保溫材料、門窗等性能檢測，測評單位為第三方近零能耗建筑測評機構(gòu)，最終結(jié)果形式為中國建筑節(jié)能協(xié)會網(wǎng)上公示。

（3）施工階段：測評時間節(jié)點為運行1 年后，以1年為一個周期，測評重點為室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測和運營能效指標評估，測評單位為第三方近零能耗建筑測評機構(gòu)，最終結(jié)果形式為中國建筑節(jié)能協(xié)會網(wǎng)上公示。

根據(jù)項目實際情況，現(xiàn)考慮設(shè)計階段和施工階段評審，由于A2 多功能廳項目的商業(yè)運營模式還不太明確，項目運營一段時間后，可根據(jù)建筑能耗監(jiān)控的數(shù)據(jù)再判斷是否滿足運營階段評審的要求。

目前重慶市建委支持建設(shè)單位進行超低能耗建筑的申報，但建委不參與評審過程或推薦，由中國節(jié)能協(xié)會認定的第三方近零能耗建筑由測評機構(gòu)進行網(wǎng)上資料審查，并組織專家上會評審，中國建筑節(jié)能協(xié)會只對評審結(jié)果進行公示和授牌。本EPC 項目參建各方經(jīng)過多次討論和對比超低能耗技術(shù)方案和施工階段技術(shù)可實施性，通過提高門窗氣密性、優(yōu)化空調(diào)能耗需求和照明設(shè)計、優(yōu)化新風(fēng)回用系統(tǒng)設(shè)備位置及設(shè)計（不再新增設(shè)備房）等措施，通過PKPM 軟件對建筑能耗性能進行分析計算，最終滿足了超低能耗建筑設(shè)計階段的評審要求。在施工階段申報單位牽頭完成超低能耗建筑的運營評審前的所有資料匯總和整理工作，由第三方檢測單位進行實地檢測，并組織多名專家進行施工階段評審，在中國節(jié)能協(xié)會官網(wǎng)上公示結(jié)果后頒發(fā)施工標識。

7 結(jié)語

提高建筑節(jié)能水平，超低能耗建筑正式進入了大規(guī)模推廣階段，逐步啟動實施我國新建民用建筑能效“小步快跑”提升計劃，分階段、分類型、分氣候區(qū)提高城鎮(zhèn)新建民用建筑節(jié)能強制性標準，本文結(jié)合實際項目研究提升建筑能效的技術(shù)措施及流程，具備實操性，同時順應(yīng)發(fā)展要求重點提高建筑門窗等關(guān)鍵部品節(jié)能性能要求。對于超低能耗建筑，因地制宜采取技術(shù)措施，通過性能分析再進行優(yōu)化。在項目設(shè)計和施工過程中，對于超低能耗建筑的第三方評審單位及測評工作提前介入，進一步確認了設(shè)計所采取的技術(shù)措施，也需要設(shè)計與施工聯(lián)動，充分論證設(shè)計對施工的影響，滿足評審的要求，便于取得設(shè)計、施工超低能耗建筑認證。本項目作為夏熱冬冷地區(qū)的近零能耗建筑的先行示范，提供參考與借鑒意義。