杜志芳，曾 寅，趙 龍

（河北軟件職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北 保定 071000）

一、引言

伴隨著全球經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，能源危機(jī)及環(huán)境問題隨之而來。從全球建筑能耗占比和中國建筑能耗占比來看，建筑領(lǐng)域是能源消費(fèi)和碳排放的“大戶”，建筑從建造到使用終止的整個生命周期都會消耗大量的能源。從世界范圍來看，歐洲作為世界上建筑節(jié)能領(lǐng)域發(fā)展最為先進(jìn)的地區(qū)，早在2010年就提出了逐步通過近零能耗建筑的普及，向零能耗建筑和產(chǎn)能房的目標(biāo)邁進(jìn)；自2020年起歐盟的27個國家必須采用被動房建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，所有新建建筑達(dá)到“近零能耗建筑”要求。美國也明確了建筑節(jié)能戰(zhàn)略目標(biāo)：在2020年“零能耗住宅”可市場化；到2030年所有的新建商業(yè)建筑達(dá)到近零能耗狀態(tài)等。隨著我國協(xié)同推進(jìn)新型城鎮(zhèn)化與鄉(xiāng)村振興，響應(yīng)“30·60”雙碳目標(biāo)等，近零能耗建筑滿足高舒適度和低能耗的雙重要素成為各級政府綠色建筑管理部門的主要扶持和發(fā)展方向，正面臨規(guī)模化、區(qū)域化發(fā)展的新形勢。隨著國家標(biāo)準(zhǔn)《近零能耗建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 51350—2019）的頒布實(shí)施，我國超低/近零能耗建筑進(jìn)入快速發(fā)展階段。無論是從可持續(xù)發(fā)展角度還是民生建設(shè)需求角度，加快推廣超低能耗建筑和近零能耗建筑意義重大，同時對助力實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰”“碳中和”目標(biāo)具有重要意義。

二、近零能耗建筑及其在我國的發(fā)展

“近零能耗建筑”的理念來自于德國的“被動房”。邁向零能耗建筑的過程中，根據(jù)能耗指標(biāo)可劃分為：超低能耗建筑、近零能耗建筑、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，通過降低能耗的被動設(shè)計技術(shù)和主動技術(shù)措施，最大程度地運(yùn)用當(dāng)?shù)乜稍偕茉?，在運(yùn)行階段以最少的能源消耗提供更舒適的室內(nèi)環(huán)境的建筑。近零能耗建筑其室內(nèi)環(huán)境參數(shù)和能耗指標(biāo)須符合我國相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，零能耗建筑是近零能耗建筑發(fā)展的更高層次，可實(shí)現(xiàn)建筑使用過程的低碳化、零碳化。推動建筑邁向近零能耗，實(shí)現(xiàn)建筑達(dá)到零能耗是全球的發(fā)展趨勢。

我國在被動式超低能耗建筑領(lǐng)域的發(fā)展超過十年，當(dāng)前，已邁入建設(shè)超低能耗建筑的新階段，在有條件的地區(qū)率先推行近零能耗建筑，最終實(shí)現(xiàn)建筑零能耗。近零能耗建筑要求建筑物必須在能源消耗、熱負(fù)荷和室內(nèi)環(huán)境參數(shù)等方面符合特定的標(biāo)準(zhǔn)，其主要技術(shù)思想體現(xiàn)在三個方面：一是充分考慮室外氣候條件和自然環(huán)境條件，氣候條件是影響建筑能耗的重要因素，每個地區(qū)都有自己的氣候條件，被動式近零能耗建筑應(yīng)與之相適應(yīng)，因地制宜地選擇高保溫隔熱與高密閉性的建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)、建筑無熱橋處理等適應(yīng)氣候的技術(shù)；二是實(shí)現(xiàn)超低能耗/近零能耗的能耗標(biāo)準(zhǔn)，通過自然通風(fēng)、自然采光和建筑遮陽等設(shè)計，降低建筑能耗需求，并充分考慮可再生清潔能源的使用，實(shí)現(xiàn)近零能耗的目標(biāo)；三是符合高質(zhì)量的室內(nèi)環(huán)境參數(shù)及室內(nèi)熱舒適標(biāo)準(zhǔn)，提高建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的氣密性，增加居住舒適度，同時，選取超低能耗、新型環(huán)保建筑材料。

三、近零能耗建筑建造的關(guān)鍵技術(shù)

我國零能耗建筑起步較晚，超低能耗/近零能耗建筑全生命周期技術(shù)及相關(guān)體系還亟待發(fā)展，需要科學(xué)的規(guī)劃設(shè)計、精細(xì)的施工和智慧化運(yùn)行，這也是近零能耗建筑建造三個階段的關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用。

（一）設(shè)計階段的應(yīng)用

通過近零能耗建筑優(yōu)化設(shè)計，利用最先進(jìn)的建筑材料以及節(jié)能設(shè)備，在建筑的初期階段將近零能耗建筑的能耗和成本降到最低。

1.建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)高性能優(yōu)化設(shè)計

近零能耗建筑包括綜合利用被動式節(jié)能技術(shù)的建筑。建筑能耗的75%是由圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱造成的，外圍護(hù)結(jié)構(gòu)（外窗、外墻、屋頂、地面等）設(shè)計是近零能耗建筑節(jié)能的關(guān)鍵。第一，近零能耗建筑外墻設(shè)計。影響外墻保溫隔熱性能的主要因素是其結(jié)構(gòu)設(shè)置和所使用的材料。從結(jié)構(gòu)上來看，外墻保溫方式有內(nèi)保溫、夾心保溫和外保溫，可通過增加保溫層厚度和外墻高密閉性技術(shù)來提高保溫隔熱性能。從材料上來看，外墻常用的保溫材料有加厚的石墨聚苯乙烯板（GEPS）、擠塑聚苯乙烯板（XPS）、250mm巖棉/雙層等。第二，近零能耗建筑屋面設(shè)計。從結(jié)構(gòu)上來看，屋面保溫主要有架空式保溫層面、通風(fēng)屋頂、反射屋頂?shù)却胧?。從材料上來看，屋頂保溫層?yīng)保持連續(xù)性，優(yōu)先選用高性能保溫隔熱材料。第三，被動式建筑外窗設(shè)計。外窗系統(tǒng)是建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫的薄弱環(huán)節(jié)，窗框部位易引起熱橋效應(yīng)，是影響圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫、防水和氣密性的關(guān)鍵部分。從結(jié)構(gòu)上來看，主要參數(shù)考慮建筑的窗墻比、材質(zhì)和氣密等級。從材料上來看，常用的被動式窗系統(tǒng)通常窗框大多選擇鋁包木、PVC包PS型材等，玻璃則采用三玻兩腔中空玻璃等高性能材料，例如，鋁包木三玻兩空窗、PVC包PS型材三玻兩空窗等。第四，近零能耗建筑無熱橋、高氣密性設(shè)計。建筑氣密性設(shè)計參數(shù)主要考慮建筑氣密層的位置、氣密層的連貫性及氣密層材料。無熱橋設(shè)計注重保證圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫連續(xù)性，重視縫隙的密封以及各構(gòu)件保溫連接易形成熱橋部位細(xì)部節(jié)點(diǎn)的無熱橋處理措施。由此，通過對圍護(hù)結(jié)構(gòu)的“被動”保溫技術(shù)綜合設(shè)計優(yōu)化，來提高建筑的保溫、氣密性，從而保持房屋內(nèi)部適宜的居住溫度，大幅降低房屋總能耗。

2.重視自然通風(fēng)、采光設(shè)計

近零能耗建筑設(shè)計需要根據(jù)自然條件和場地條件，更多利用自然通風(fēng)、自然采光和建筑遮陽的平衡進(jìn)行合理的節(jié)能。建筑首先需要滿足保溫隔熱的基本要求，同時實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)以及自然光采集。良好的自然通風(fēng)設(shè)計可以減少15%的空調(diào)運(yùn)行時間。在進(jìn)行室內(nèi)自然通風(fēng)優(yōu)化設(shè)計時，應(yīng)考慮朝向、合理布置門窗位置、窗墻比、遮陽等，使建筑獲得最大限度的自然采光和通風(fēng)。通過自然通風(fēng)實(shí)現(xiàn)建筑物夏季降溫，改善室內(nèi)空氣質(zhì)量。另外，設(shè)置高效新風(fēng)熱回收系統(tǒng)。該系統(tǒng)由新風(fēng)系統(tǒng)和熱回收系統(tǒng)組成，新風(fēng)系統(tǒng)保證室內(nèi)空氣質(zhì)量高，同時通過回收利用排風(fēng)中的能量降低建筑能耗需求。自然采光具體設(shè)計靠窗地面積比、窗墻面積比來控制，同時注重實(shí)現(xiàn)采光和遮陽的平衡。

3.推進(jìn)可再生能源建筑應(yīng)用

近零能耗建筑指對不可再生能源的消耗為零，用能主要是太陽能、地?zé)崮?、風(fēng)能等清潔能源?！督隳芎慕ㄖ夹g(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T51350-2019）中規(guī)定：對于近零能耗公共建筑和居住建筑的可再生能源利用率需大于10%。此外，可再生能源作為實(shí)現(xiàn)我國2035年能源轉(zhuǎn)型的主力能源，建筑領(lǐng)域應(yīng)用重點(diǎn)包括太陽能光熱、太陽能光伏、淺層地?zé)崮芤约吧镔|(zhì)能利用等形式。設(shè)計人員需綜合考慮當(dāng)?shù)氐馁Y源和建筑自身?xiàng)l件，因地制宜發(fā)展太陽能光熱、太陽能光伏、地源熱泵供暖供冷以及空氣源熱泵系統(tǒng)等應(yīng)用，解決建筑空調(diào)采暖、熱水供應(yīng)及照明能源需求問題，推進(jìn)建筑技術(shù)整體能耗的降低。隨著近零能耗建筑規(guī)?；茝V，亟需進(jìn)一步提升建筑中可再生能源應(yīng)用比例，從而降低建筑成本。

（二）施工階段的應(yīng)用

近零能耗建筑是追求細(xì)節(jié)的建筑，施工階段每個細(xì)部節(jié)點(diǎn)都需要精細(xì)化的施工工藝和質(zhì)量控制。

1.加強(qiáng)對施工和管理人員的專業(yè)培訓(xùn)

現(xiàn)階段，我國近零能耗建筑處于發(fā)展和推廣階段，為實(shí)現(xiàn)高保溫隔熱及氣密性，近零能耗建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)相較于傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，施工技術(shù)、建材標(biāo)準(zhǔn)均高于普通建筑，這對建筑施工企業(yè)的員工素質(zhì)和能力水平提出了更高要求。建筑企業(yè)需要選擇經(jīng)驗(yàn)豐富、技術(shù)能力強(qiáng)的施工人員，注重加強(qiáng)專業(yè)性技術(shù)培訓(xùn)，幫助相關(guān)人員快速掌握相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)和具體施工工藝，提高現(xiàn)場工程師、施工人員的專業(yè)素養(yǎng)和能力水平，以實(shí)現(xiàn)近零能耗建筑專業(yè)化施工。

2.重視高質(zhì)量材料、設(shè)備的選取

近零能耗建筑關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)對建筑材料、設(shè)備提出了非常高的要求。近零能耗建筑保溫材料的厚度是普通建筑材料厚度的2~3倍，且對窗戶、保溫材料等也有更高的標(biāo)準(zhǔn)。采購人員必須合理控制材料設(shè)備采購程序，將帶有綠色建材標(biāo)識或者高性能節(jié)能標(biāo)識的材料和設(shè)備作為首選，對進(jìn)入到施工現(xiàn)場的建筑材料，根據(jù)規(guī)定的復(fù)驗(yàn)程序進(jìn)行復(fù)驗(yàn)，以保證施工材料和設(shè)備均符合近零能耗建筑的特殊要求，保證施工技術(shù)與時俱進(jìn)，從而提升近零耗建筑施工的整體質(zhì)量。

3.全面提高施工質(zhì)量

在建造過程中，近零能耗建筑保溫結(jié)構(gòu)的連續(xù)性、建筑整體氣密性和無熱橋處理等都需要精細(xì)化的施工和管理。一方面，加強(qiáng)施工全過程管理?，F(xiàn)場工程師要提高施工質(zhì)量管理和控制水平，需要明確高性能圍護(hù)結(jié)構(gòu)、被動式門窗技術(shù)的施工標(biāo)準(zhǔn)，制定科學(xué)合理的施工方案，保證每一項(xiàng)施工內(nèi)容都有相對應(yīng)的質(zhì)量管理措施。實(shí)現(xiàn)全過程、精細(xì)化管理，對施工中容易產(chǎn)生熱橋和影響氣密性的施工部位格外重視，并認(rèn)真細(xì)致地做好施工細(xì)節(jié)的控制和管理。另一方面，保障施工人員在作業(yè)時操作規(guī)范。從保溫層、外窗安裝、高效新風(fēng)熱回收系統(tǒng)、被動式脹栓加固等安裝到整個建筑完成都需要精準(zhǔn)施工。氣密層和冷熱橋在很大程度上影響了建筑的整體效能，因此應(yīng)根據(jù)相關(guān)施工規(guī)范，保證建筑的氣密性，實(shí)現(xiàn)保溫層的連續(xù)，外墻板拼縫保溫節(jié)點(diǎn)、外窗保溫節(jié)點(diǎn)、穿墻管保溫節(jié)點(diǎn)等部位的冷熱橋斷橋處理及精細(xì)化施工，從而切實(shí)有效地保證建筑工程施工質(zhì)量。

（三）運(yùn)行維護(hù)階段

暖通空調(diào)等系統(tǒng)的運(yùn)行和管理是建筑節(jié)能的重要環(huán)節(jié)，應(yīng)構(gòu)建能耗、能效一體化運(yùn)行管理體系。建筑運(yùn)行維護(hù)階段，除了采用能耗較低的采暖、空調(diào)方式等，采用智能化的用能控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)采暖、空調(diào)、照明及電梯、可再生能源系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行是實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能的重要環(huán)節(jié)。建筑運(yùn)行期間，以環(huán)境舒適度和系統(tǒng)能耗為目標(biāo)，一是結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行能耗使用情況分析，實(shí)現(xiàn)能源系統(tǒng)精細(xì)化運(yùn)行管理。二是實(shí)時監(jiān)控建筑物的內(nèi)采暖、空調(diào)等運(yùn)行過程，根據(jù)運(yùn)行記錄或異常情況分析，及時發(fā)現(xiàn)、處理系統(tǒng)運(yùn)行中的問題，從而提升建筑用能系統(tǒng)的效率。

四、結(jié)語

我國政府明確提出2030年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和的目標(biāo)，“近零能耗建筑”納入十四五規(guī)劃和2035遠(yuǎn)景目標(biāo)。近零能耗建筑作為一種健康舒適、綠色節(jié)能的高品質(zhì)建筑，各地在推進(jìn)的同時，需要根據(jù)各自的條件選擇適合的技術(shù)路線，將建筑全生命周期系統(tǒng)化集成設(shè)計、精細(xì)化施工、智慧化運(yùn)營等關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用到實(shí)踐中，從整體上降低建筑行業(yè)的能源消耗，同時為改善建筑人居環(huán)境和促進(jìn)我國建筑節(jié)能技術(shù)達(dá)到世界領(lǐng)先水平作出貢獻(xiàn)。