武 濤

（山東華邦建設(shè)集團(tuán)有限公司，山東 濰坊 262500）

環(huán)境問題不僅僅是某個(gè)國家或者地區(qū)的問題，是全世界面臨的問題。目前，全國共有400 多億m2的建筑物，其中僅有1%為節(jié)約能源的建筑物，而全國新竣工的20 多億m2建筑物中，能夠被稱為“節(jié)能建筑”的還不到1 億m2。在我國的能源消耗結(jié)構(gòu)中，建筑能源消耗約占了全社會(huì)能源消耗的1/3，這么大的比例使建筑耗能，已經(jīng)成為中國經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型與可持續(xù)發(fā)展不可忽視的限制因素。被動(dòng)式超低能耗綠色建筑等系列節(jié)能系統(tǒng)，以及相關(guān)技術(shù)的問世，給建筑節(jié)能降耗難題的解決帶來轉(zhuǎn)機(jī)。為此，相關(guān)工作者應(yīng)加大對(duì)此類建筑的研究和創(chuàng)新，推動(dòng)低能耗建筑發(fā)展和應(yīng)用，為人類社會(huì)和自然環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展提供支持。

1 超低能耗建筑與綠色建筑

超低能耗建筑（圖1），主要指能適應(yīng)氣候特征和場地條件的建筑，通過進(jìn)行被動(dòng)式的建筑設(shè)計(jì)以及采取積極主動(dòng)的技術(shù)措施來最大限度地滿足建筑照明、供暖等方面的要求，極大提高了能源設(shè)備及系統(tǒng)效率，并最終使得建筑物室內(nèi)環(huán)境參數(shù)及能效指標(biāo)滿足《近零能耗建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》及（GB/T 51350-2019）有關(guān)要求。

圖1 被動(dòng)式超低能耗建筑

綠色建筑主要指全壽命過程中保護(hù)環(huán)境，減少污染，以及提供合適的使用空間等優(yōu)質(zhì)建筑，在實(shí)際使用時(shí)通常遵循因地制宜等原則進(jìn)行，對(duì)于建筑的安全耐用、生活方便、節(jié)約資源和環(huán)境宜居的表現(xiàn)加以全面的考量，繼而達(dá)到人與自然和諧相處的目的。

2 超低能耗建筑與綠色建筑設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容

2.1 建筑總體設(shè)計(jì)

在進(jìn)行總體建筑超低能耗的綠色設(shè)計(jì)過程中，必須要立足于全局規(guī)劃的視角，充分掌握建筑項(xiàng)目所在區(qū)域的地理?xiàng)l件以及氣候特征，針對(duì)性地進(jìn)行日照輻射程度的設(shè)計(jì)，通過這種設(shè)計(jì)方式可以有效降低建筑對(duì)于傳統(tǒng)能源的依賴度。

2.2 建筑平面設(shè)計(jì)

為達(dá)到理想節(jié)能效果，在建筑平面設(shè)計(jì)中除應(yīng)體現(xiàn)簡潔外，還應(yīng)減少凹凸情況的發(fā)生，充分考慮到氣候緩沖等因素，把對(duì)溫度要求比較高的房間，設(shè)計(jì)到內(nèi)部或者南側(cè)的位置上，達(dá)到優(yōu)良的節(jié)能效果。

2.3 無熱橋的構(gòu)造設(shè)計(jì)

作為超低能耗建筑設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵內(nèi)容，良好的建筑熱橋設(shè)計(jì)能夠保證建筑節(jié)能最終成果，在實(shí)際運(yùn)行中應(yīng)選用導(dǎo)熱系數(shù)小的材料，且在構(gòu)造設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)降低保溫層兩側(cè)剛性連接的程度，以免破壞保溫層的完整性與連續(xù)性。

2.4 圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

鑒于超低能耗建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)相對(duì)較低，圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意對(duì)保溫層厚度的控制，通常不應(yīng)小于200 mm，并且設(shè)計(jì)的圍護(hù)結(jié)構(gòu)要盡可能簡單，加入過多的裝飾會(huì)破壞結(jié)構(gòu)的整體性，最終建筑施工和使用效果也會(huì)受到影響。

3 被動(dòng)式超低能耗綠色建筑節(jié)能技術(shù)

3.1 新風(fēng)換氣系統(tǒng)

第一，新風(fēng)置換技術(shù)。新風(fēng)置換機(jī)組通過負(fù)壓原理濾除空氣中污染物，從而保證室內(nèi)空氣健康新鮮，不受霧霾等惡劣天氣的危害。在建設(shè)中，應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目具體情況，在各樓層設(shè)置800～1 200 mVh 的變頻器，以促進(jìn)房間的通風(fēng)效果。與CO2含量感應(yīng)器、靜壓盒感應(yīng)器及新風(fēng)裝置相配合，使新風(fēng)系統(tǒng)能隨著樓宇內(nèi)的溫度變化而不斷調(diào)節(jié)，使樓宇內(nèi)的相對(duì)濕度維持在40%～60%。經(jīng)過該預(yù)處理后，新風(fēng)能顯著降低其能量消耗，使其溫度上升或下降5 ℃左右，從而很好地解決了冬天低溫天氣下的防凍問題。

第二，新風(fēng)熱回收。在進(jìn)行新空氣循環(huán)替換的同時(shí)，在該系統(tǒng)中還設(shè)有全熱回收設(shè)備，可以將排風(fēng)中的低品位能源，轉(zhuǎn)化為較低的采暖、降溫能耗。有關(guān)資料表明，此裝置可使建筑在冬天的時(shí)候，回收超過70%的全熱回收效率，而在夏天則可達(dá)80%以上。采用這種新型的全熱回收設(shè)備，既能減少機(jī)組的操作費(fèi)用，又能減少新風(fēng)系統(tǒng)的工作負(fù)載。另外，機(jī)組側(cè)方設(shè)有控溫裝置，可根據(jù)需要對(duì)送風(fēng)溫度進(jìn)行10～20 ℃的調(diào)節(jié)，最終降耗節(jié)能。

3.2 輻射采暖制冷技術(shù)

通過輻射的形式來對(duì)房間進(jìn)行供暖，在保證同樣的舒適程度的前提下，房間的溫度的設(shè)計(jì)數(shù)值比常規(guī)采暖要低2～3℃，二次輻射和對(duì)流還能為房間帶來20%的熱能，在夏季，不需要與空調(diào)系統(tǒng)相連，只使用管道中的冷水進(jìn)行循環(huán)，就能達(dá)到降溫的目的，這樣就可以發(fā)揮自然空調(diào)功能。在室內(nèi)安裝溫度傳感器，就能夠根據(jù)室溫的不同自動(dòng)調(diào)整回路內(nèi)循環(huán)水量的大小，從而更節(jié)能。但需要指出，目前輻射供暖對(duì)用水的溫度有較高的需求（38～55 ℃），且其傳熱性能與管道中的熱介質(zhì)流動(dòng)密切相關(guān)，亟待提高。

3.3 太陽能空調(diào)系統(tǒng)

在建筑項(xiàng)目中，將太陽能空調(diào)系統(tǒng)用作冷熱源，能夠?qū)ㄖ睦鋮s、采暖和熱水提供等方面提供保障，從而降低了主動(dòng)能源的消耗。從系統(tǒng)的應(yīng)用情況看，用電量和五匹（制冷量約12.5 kW）空調(diào)在1 a 內(nèi)運(yùn)行時(shí)一樣多，有效地減少了建筑物在使用時(shí)的電量損耗。在夏天，該系統(tǒng)以光熱轉(zhuǎn)化驅(qū)動(dòng)太陽能吸收式制冷劑制冷為主要內(nèi)容，從其工作狀態(tài)來看，其每一次的能耗消耗量比制冷量高1.08～1.1。因此，本裝置在依靠天然資源的情況下，完全可以滿足室內(nèi)空調(diào)的需要，并可以降低室內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)的夏天用電。在冬天，在屋頂上安裝橫向熱管型集熱器，使其在建筑物內(nèi)部進(jìn)行供暖，能夠有效改善常規(guī)集熱器在實(shí)際應(yīng)用中效率低下的缺點(diǎn)，從而提高其瞬間效率，達(dá)到0.78甚至更高，并且在低輻射量的情況下還能在短期內(nèi)開始工作。

3.4 外圍護(hù)保溫隔熱系統(tǒng)

第一，外墻保溫層。作為一種新型的節(jié)能型綠色建筑，外保溫材料作為其外部防護(hù)體系的一個(gè)關(guān)鍵部件，能夠極大地減輕建筑的空調(diào)、采暖等設(shè)施的負(fù)荷。在進(jìn)行外保溫工程施工時(shí)，必須掌握各種保溫材料的各項(xiàng)參數(shù)，以選擇出具有最佳經(jīng)濟(jì)性的外保溫材料，目前常見的玻璃性能參數(shù)如表1 所示。為防止各種類型的隔熱材料在應(yīng)用過程中在板縫中形成熱橋，在鋪設(shè)時(shí)，采取兩個(gè)板子錯(cuò)開半個(gè)板子縫貼的方法，在板子陰陽角進(jìn)行錯(cuò)茬。在此基礎(chǔ)上，將耐堿型的玻璃纖維網(wǎng)格布粘貼到建筑物的外部，避免各隔熱片材間的熱橋、冷橋的產(chǎn)生，減少了開裂問題的發(fā)生概率。

表1 各類玻璃的性能參數(shù)比較

第二，高效節(jié)能窗。門窗是建筑節(jié)能效果最重要的組成部分。為了降低門窗玻璃中流失的熱能就需要對(duì)玻璃生產(chǎn)原材料進(jìn)行變革，或者對(duì)玻璃生產(chǎn)工藝進(jìn)行改進(jìn)來實(shí)現(xiàn)高效節(jié)能，同時(shí)也需要對(duì)玻璃的物理性能進(jìn)行變革。項(xiàng)目建設(shè)中應(yīng)用白玻、熱反射玻璃和Low-E 玻璃后發(fā)現(xiàn)，Low-E 的傳熱系數(shù)和遮陽系數(shù)都比較小。這說明Low-E 型玻璃在確保透光的同時(shí)，也起到了很好的節(jié)能作用。這是因?yàn)長ow-E 玻璃可以過濾陽光，使之成為寒冷的光源，從而實(shí)現(xiàn)隔熱的目的。冬天時(shí)由于傳熱系數(shù)較小，Low-E 玻璃可降低熱量地向外傳播而實(shí)現(xiàn)隔熱，圖2 為三層LOW-E玻璃窗。

圖2 三層LOW-E 玻璃窗

3.5 自然采光系統(tǒng)

第一，光導(dǎo)管采光系統(tǒng)。從光導(dǎo)管采光系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀看，采用室外采光裝置可以高效地利用太陽光，同時(shí)經(jīng)過導(dǎo)光裝置的加強(qiáng)，可采用漫射器在室內(nèi)進(jìn)行散射。經(jīng)實(shí)際使用證明，該系統(tǒng)的使用率和透光率均大于90%，相關(guān)光導(dǎo)導(dǎo)管的反射率為99.8%。無論是陽光明媚還是下雨，都能保證室內(nèi)的光線很好。就工程學(xué)而言，現(xiàn)存的這個(gè)體系主要應(yīng)用在兩棟三層樓設(shè)計(jì)中，由于其自身結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)昂貴，不宜用于高層住宅。第二，采光井。為了能夠有效地保證地下室的采光率，降低地下室的能耗，就需要重視對(duì)采光井進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。通過使用鋼筋混凝土板墻結(jié)構(gòu)來進(jìn)行采光井的側(cè)墻建設(shè)，保證其建設(shè)效果能夠符合使用要求。同時(shí)為了進(jìn)一步提高地下室的防水效果，還需要完善進(jìn)行防水處理。這樣不僅可以有效地將熱橋現(xiàn)象消除，還能夠?qū)崿F(xiàn)防水目的（圖3）。在天井窗口的設(shè)計(jì)中，可將窗戶的形式設(shè)計(jì)成可開合的三玻兩腔，窗戶的外部框架為塑鋼結(jié)構(gòu)，內(nèi)部有一層中空和一層真空，中空處以氬氣體充填，不僅可以確保采光，而且起到了保溫的作用?？蓪⒙杜_(tái)窗戶與地下照明管道照明系統(tǒng)相結(jié)合，為地下空間提供照明。通過進(jìn)行這一窗口的設(shè)計(jì)，在白天，地下空間就不需要再使用額外的照明系統(tǒng)，僅僅依靠建筑的綠色節(jié)能設(shè)計(jì)，就能夠使地下室的光環(huán)境質(zhì)量大幅度提升。

圖3 地下采光井

4 結(jié)束語

被動(dòng)超低能耗綠色建筑是建筑業(yè)可持續(xù)發(fā)展的一個(gè)重要發(fā)展趨勢(shì)，也是我國生態(tài)文明社會(huì)發(fā)展的必然要求。采用被動(dòng)式超低能耗綠色建筑技術(shù)，可以對(duì)建筑用能結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理調(diào)節(jié)，繼而促進(jìn)建筑能效的提高，對(duì)滿足人們對(duì)生活品質(zhì)越來越高的要求有著非常現(xiàn)實(shí)的意義。所以這也要求相關(guān)的人員必須要重視對(duì)這一技術(shù)進(jìn)行更加深入的研究，不斷提高其應(yīng)用效果，從而進(jìn)一步推動(dòng)建筑行業(yè)的發(fā)展，使其能夠滿足當(dāng)前對(duì)于綠色建筑項(xiàng)目的建設(shè)要求。