陸燕

上海建筑設(shè)計研究院有限公司 上海 200000

1 引言

2020年9月22日，中國政府在第七十五屆聯(lián)合國大會上提出：“二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和”。2021年10月24日中共中央、國務(wù)院印發(fā)《關(guān)于完整準確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》。根據(jù)意見，到2030年，經(jīng)濟社會發(fā)展全面綠色轉(zhuǎn)型取得顯著成效，重點耗能行業(yè)能源利用效率達到國際先進水平。到2060年，綠色低碳循環(huán)發(fā)展的經(jīng)濟體系和清潔低碳安全高效的能源體系全面建立，能源利用效率達到國際先進水平，非化石能源消費比重達到80%以上。

根據(jù)中國建筑節(jié)能協(xié)會發(fā)布的《中國建筑能耗研究報告（2020）》統(tǒng)計，2018年我國建筑全生命周期碳排放占全國碳排放總量的51%，且能源消耗占比和趨勢與碳排放水平一致。因此，控制和降低建筑領(lǐng)域的能源消耗和二氧化碳排放，對于我國早日實現(xiàn)碳達峰和碳中和的目標有重要意義。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，能效指標略低于近零能耗建筑，其建筑能耗水平應(yīng)較國家標準《公共建筑節(jié)能設(shè)計標準》GB 50189-2015和行業(yè)標準《嚴寒和寒冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標準》JGJ 26-2010、《夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標準》JGJ 134-2016、《夏熱冬暖地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標準》JGJ 75-2012降低50%以上[1]。因此，超低能耗建筑是實現(xiàn)建筑碳中和目標的重要途徑。大力推動超低能耗建筑發(fā)展，加強超低能耗建筑技術(shù)手段創(chuàng)新，將成為建筑領(lǐng)域未來發(fā)展趨勢。

2 超低能耗建筑與節(jié)能建筑規(guī)范指標對比分析

超低能耗設(shè)計中，遵循“被動優(yōu)先，主動優(yōu)化”的設(shè)計原則，以室內(nèi)環(huán)境和能耗指標為約束性指標，對不同技術(shù)策略給出建議性措施，作為推薦性指標，幫助實現(xiàn)建筑超低能耗目標的實現(xiàn)。

上海位于夏熱冬冷地區(qū)，需要兼顧冷、熱及除濕負荷，與其他氣候區(qū)的超低能耗建筑有比較顯著的區(qū)別。本節(jié)通過對《近零能耗建筑技術(shù)標準》GB/T 51350-2019、《上海市超低能耗建筑技術(shù)導(dǎo)則（試行）》以及《建筑節(jié)能與可再生能源利用通用規(guī)范》GB 55015-2021中設(shè)計要求進行對比，尋找其中的區(qū)別與聯(lián)系，為上海地區(qū)超低能耗居住建筑設(shè)計提供一些思路。

不同的室內(nèi)設(shè)計溫度、窗地面積比等指標要求都會對設(shè)計策略的選擇及結(jié)果帶來巨大影響。因此，首先從室內(nèi)環(huán)境設(shè)計指標的對比，可以分析不同規(guī)范中對于室內(nèi)環(huán)境要求的差別。

從表1可以看出:

表1 室內(nèi)環(huán)境指標對比表[1-3]

1）在超低能耗建筑設(shè)計中，將冬季室內(nèi)設(shè)計溫度從18℃提高到了20℃，同時中對室內(nèi)相對濕度提出了設(shè)計要求，由此帶來的結(jié)果，就是相對常規(guī)節(jié)能建筑，保溫對于超低能耗建筑來說更加重要，同時為了維持室內(nèi)相對濕度，對于超低能耗建筑來說，合適的除濕措施也必不可少。

2）在GB/T 51350-2019中，并未對窗地面積比通風(fēng)開口面積與房間地板面積比例做出限制，其與常規(guī)節(jié)能建筑要求相同，在上海超低能耗導(dǎo)則中，對相關(guān)參數(shù)提出了更高的要求，以便于提升居住建筑的通風(fēng)及采光性能。

3）在GB/T 51350-2019中，對于氣密性指標及噪聲指標提出了要求，該指標在對于外窗氣密性及圍護結(jié)構(gòu)節(jié)點處理都有更高的要求，因此從這個角度出發(fā)，超低能耗建筑應(yīng)該是節(jié)點處理更完善，施工質(zhì)量更優(yōu)的節(jié)能建筑；

為了保證超低能耗建筑的性能，在相關(guān)規(guī)范和導(dǎo)則中也會有一些約束性指標的限定，這些措施體現(xiàn)了規(guī)范和導(dǎo)則對于超低能耗建筑的理解，通過對這些措施的分析，可以了解超低能耗建筑與常規(guī)建筑的區(qū)別。

《近零能耗建筑技術(shù)標準》GB-T51350-2019中要求供暖年耗熱量≤10kWh/(m2.a)，供冷年耗冷量≤3.5+2.0XWDH20+2.2XDDH28 kWh/(m2.a)，《上海市超低能耗建筑技術(shù)導(dǎo)則（試行）》中對此的要求為供暖年耗熱量≤8 kWh/(m2.a)，供冷年耗冷量≤25 kWh/(m2.a)，可見超低能耗建筑以年供暖空調(diào)、照明、生活熱水、電梯一次能源消耗量作為最終評價指標，其中照明、生活熱水以及電梯能耗與住戶人數(shù)及住戶的用能習(xí)慣相關(guān)，設(shè)計中需選擇能效更優(yōu)的設(shè)備，空調(diào)能耗受到圍護結(jié)構(gòu)熱工性能影響較大，同時由于新風(fēng)、除濕、地暖等空調(diào)措施，會對建筑層高，設(shè)備平臺等產(chǎn)生影響，從而對建筑和結(jié)構(gòu)專業(yè)帶來挑戰(zhàn)。為此，首先對超低能耗對于圍護結(jié)構(gòu)的影響進行分析。

超低能耗建筑以年供暖空調(diào)、照明、生活熱水、電梯一次能源消耗量作為最終評價指標，因此沒有給出相對于節(jié)能標準更加嚴格的限制性指標，只是以參考值作為一種設(shè)計指引。在《近零能耗建筑技術(shù)標準》GB-T 51350-2019中，外墻傳熱系數(shù)參考值0.15～0.40 W/(m2.K)，屋面?zhèn)鳠嵯禂?shù)參考值0.15～0.35 W/(m2.K)，外窗傳熱系數(shù)參考值2.0 W/(m2.K)。不過在設(shè)計中，如果不能達到參考值便難以滿足超低能耗要求，因此本文對按照參考值進行設(shè)計時對建筑專業(yè)帶來的影響。

3 超低能耗建筑對建筑專業(yè)影響分析

由前所述，超低能耗建筑對室內(nèi)環(huán)境要求提升，同時對建筑年耗冷量、耗熱量進行了限定，為此需要采取更好的圍護結(jié)構(gòu)熱工性能，更優(yōu)的節(jié)點處理方式以及采用活動遮陽措施，來滿足超低能耗建筑的要求，這對于建筑設(shè)計中建筑、結(jié)構(gòu)、機電專業(yè)，都有著重大的影響。本文主要對建筑專業(yè)的影響進行分析。

3.1 外圍護保溫影響分析

隨著裝配式建筑的不斷推廣，居住建筑也大量使用裝配式結(jié)構(gòu)。根據(jù)《外墻保溫系統(tǒng)及材料應(yīng)用統(tǒng)一技術(shù)規(guī)定》、《預(yù)制混凝土夾心保溫外墻板應(yīng)用技術(shù)標準》DG/TJ 08-2158-2017和《裝配式建筑預(yù)制混凝土夾心保溫墻板》JC/T 2504-2019等技術(shù)要求，上海目前基本采用預(yù)制混凝土夾心保溫外墻板系統(tǒng)、預(yù)制混凝土反打保溫外墻板系統(tǒng)及現(xiàn)澆混凝土符合保溫模板外墻保溫系統(tǒng)[4]。

其中：

超低能耗建筑外墻保溫主要采用60mm硬泡聚氨酯結(jié)合25mm擠塑聚苯板內(nèi)保溫或100mm硅墨烯結(jié)合25mm擠塑聚苯板，傳熱系數(shù)不大于0.4 W/(m2.K)，對于節(jié)能建筑來說，外墻保溫主要采用30mm硬泡聚氨酯或50mm硅墨烯保溫即可，傳熱系數(shù)不大于1.0 W/(m2.K)。

超低能耗建筑屋面保溫主要采用100mm擠塑聚苯板保溫，傳熱系數(shù)不大于0.3 W/(m2.K)，對于節(jié)能建筑來說，屋面保溫主要采用80mm擠塑聚苯板保溫，傳熱系數(shù)不大于0.4 W/(m2.K)。

與節(jié)能建筑相比，超低能耗建筑外保溫厚度有所增加，為了控制外保溫厚度需配合內(nèi)保溫來達到所需要的熱工參數(shù)，因此在進行平面設(shè)計時，需考慮保溫厚度對房間面積以及建筑間距帶來的影響，同時內(nèi)保溫會對內(nèi)裝帶來影響，需要在設(shè)計階段加以考慮。

3.2 外窗影響分析

對于夏熱冬冷地區(qū)建筑，建筑冷熱負荷的主要來源之一是門窗，采用高性能外窗，可以顯著降低建筑外窗傳熱負荷。不過由于Low-E玻璃遮陽系數(shù)固定，如果遮陽系數(shù)選擇過低，會造成冬季太陽輻射得熱明顯減少，不利于冬季節(jié)能，因此活動外遮陽成為夏熱冬冷地區(qū)的最優(yōu)選擇。

上海地區(qū)超低能耗建筑外窗的傳熱系數(shù)約束值為1.8W/(㎡·k)，參考值為1.4W/(㎡·k)[2]，在采用鋁合金外窗時均需采用采用三玻兩腔Low-E中空玻璃實現(xiàn)，這是建筑節(jié)能的有效方式之一，超低能耗建筑透明圍護結(jié)構(gòu)部分使用建筑遮陽或百葉，可以避免陽光直射，有效改善室內(nèi)熱環(huán)境和光環(huán)境，能夠極大地提高建筑物室內(nèi)的健康舒適性，同時有利于降低室內(nèi)建筑負荷。

3.3 節(jié)點影響分析

（1） 外窗安裝節(jié)點

超低能耗建筑的外窗安裝方式主要有外掛式安裝及洞內(nèi)安裝兩種方式。

外掛式安裝是建筑外門窗內(nèi)表面與結(jié)構(gòu)外表面齊平，門窗和結(jié)構(gòu)之間的縫隙采用防水透汽和防水隔汽材料進行密封的一種安裝方式。由于型材被保溫材料覆蓋，可以最大程度減少外窗安裝熱橋。下圖對北京及上海市相關(guān)熱橋節(jié)點進行整理，可見外掛式安裝方式的節(jié)能對于夏熱冬冷地區(qū)與寒冷地區(qū)并沒有大的區(qū)別。

圖1 外掛式外窗安裝節(jié)點[2][5]

采用洞內(nèi)安裝方式時，由于保溫?zé)o法將窗框完全包裹，必然會出現(xiàn)局部的熱橋，因此在需要在混凝土中預(yù)埋節(jié)能附框，窗外側(cè)與外墻齊平，窗與墻之間的縫隙采用耐候密封膠密封，最大程度地實現(xiàn)保溫層連續(xù)變化，避免保溫突變引起熱橋問題。所有外門窗洞口側(cè)邊均采用現(xiàn)場后置保溫塊的方式進行處理，保證保溫層連續(xù)覆蓋混凝土結(jié)構(gòu)并搭接至門窗框?？p隙處室外側(cè)鋪貼防水透氣膜，室內(nèi)側(cè)鋪貼防水隔汽膜，以防止薄弱部位的水汽滲漏。防水透汽膜和隔汽膜的搭接長度應(yīng)符合《建筑用氣密性材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》T/CECS 826-2021，在混凝土側(cè)不小于50mm，在窗框側(cè)不小于20mm。

圖2 洞內(nèi)安裝外窗安裝節(jié)點[5]

對于免拆模保溫墻體上開窗，保溫塊采用厚度不小于30mm 的硅墨烯不燃保溫塊（條），若門窗框厚度有限無法做到30mm，則局部采用保溫砂漿等材料進行處理。對于夾心保溫墻體上開窗，考慮到上海地區(qū)潮濕多雨多臺風(fēng)的季候，保留混凝土封邊以增強洞口防水可靠性。

（2） 熱橋節(jié)點處理

超低能耗項目在每個細節(jié)上熱橋處理，對于建筑師的把控非常重要。

穿墻管道和出屋面管道處。建議采用套管預(yù)埋方式，套管與管道之間的縫隙采用50mm 厚巖棉保溫材料填實。對于出屋面管道，管道在室外側(cè)采用50mm 厚XPS 保溫材料包裹，屋面防水層上翻并延伸至防水蓋板下方；室內(nèi)側(cè)采用不小于30mm 厚的巖棉保溫材料包裹，向室內(nèi)延伸不小于500mm，室內(nèi)側(cè)采用防水隔汽膜粘貼，室外側(cè)采用防水透汽膜粘貼。對于出屋面管道，套管和管道之間的縫隙用瀝青麻絲灌封并用建筑密封膏在上部封堵，室內(nèi)側(cè)粘貼防水隔汽膜。隔汽膜在管道和墻體上的搭接長度均不小于50mm。

預(yù)制夾心保溫墻板拼接部位。包括豎向縫、水平縫。其中豎向縫通過混凝土后澆帶與兩側(cè)預(yù)制墻板進行無縫緊密連接，依靠混凝土自身形成氣密層；外葉板之間采用聚乙烯棒和耐候密封膠進行封堵。水平縫通過混凝土灌漿料填縫和專用高強度砂漿封堵，室內(nèi)側(cè)設(shè)置無機保溫膏料氣密層，室外側(cè)在上下外葉板之間填塞聚乙烯棒并用耐候密封膠封堵。

陽臺及設(shè)備平臺熱橋。需要考慮到到平臺上下板均瑤采用保溫材料覆蓋，形成完整的保溫一體化系統(tǒng)，例如版下可以采用硅墨烯保溫一體化板，陽臺板上鋪貼擠塑聚苯保溫板，設(shè)備平臺板板上采用20mm 無機保溫砂漿,保溫長度需注意與挑板出挑深度相同。

女兒墻和挑檐部分熱橋。需要注意將保溫材料（類似厚硅墨烯免拆保溫模板一體化系）包裹并延長一段長度至女兒墻邊，女兒墻靠近屋面的內(nèi)側(cè)采用與屋面等厚的擠塑聚苯板進行保溫，屋面防水層沿女兒墻上翻延伸至防水板下方。穿女兒墻或穿屋面的雨水口洞口內(nèi)、管道外側(cè)采用聚氨酯發(fā)泡劑填縫，屋面?zhèn)扔脽o機保溫砂漿進行找坡過度，以減小熱橋的影響。

預(yù)制墻板拼接部位熱橋。當現(xiàn)澆與預(yù)制直接的鏈接部分，對于豎向縫，采用A級保溫材料進行防火封邊并用聚氨酯發(fā)泡劑填縫，再澆筑后澆帶，使得墻板之間保溫層連續(xù)，避免熱橋，接縫處用PE 棒和密封膠進行防水處理。對于水平縫，在上下保溫層之間填塞B1 級橡塑保溫柔性材料，與上下封邊的保溫材料相接，接縫處用PE 棒和密封膠進行防水處理。預(yù)制夾心保溫墻板與現(xiàn)澆免拆模外墻交接處，在平面上主要位于轉(zhuǎn)角部位，夾心保溫墻板與免拆模外墻成90°直角相交。接縫處填塞PE 墊片或采用聚氨酯或泡沫膠填縫，具有吸收保溫層形變的作用。在豎直方向上，預(yù)制層夾心保溫墻板與現(xiàn)澆層免拆模墻體交接處、與現(xiàn)澆免拆模交接處，接縫處填塞B1級橡塑保溫柔性材料，預(yù)制層和現(xiàn)澆層的保溫厚度差通過現(xiàn)澆混凝土墻體調(diào)節(jié)，保溫外側(cè)統(tǒng)一設(shè)置網(wǎng)格布抗裂層，以保持外立面平整。

4 結(jié)論

超低能耗建筑對建筑圍護結(jié)構(gòu)，氣密性分區(qū)，構(gòu)造節(jié)點都有較大影響，這些因素與施工質(zhì)量相結(jié)合，才能實現(xiàn)超低能耗建筑設(shè)計目標的效果，因此在超低能耗施工中，需要注意的事項建筑龍頭的設(shè)計師們需要落實。

超低能耗建筑轉(zhuǎn)向施工方案的制定和交底很關(guān)鍵，同時每次的現(xiàn)場巡場需要嚴格按照上會后的具體方案嚴格要求施工落實，并且關(guān)鍵部品部件設(shè)備進場要提醒業(yè)主現(xiàn)場抽樣復(fù)驗工作，確保關(guān)鍵部品部件設(shè)備進場的質(zhì)量，同時對于這些設(shè)備現(xiàn)場的成品保護，合理組織和安排存放位置需要注意。對于隱蔽工程的組織和驗收做到及時發(fā)現(xiàn)問題及時提出處理辦法，并對相關(guān)關(guān)鍵工藝到場留影像資料并存檔。