我国被动式超低能耗建筑的发展分析

我国被动式超低能耗建筑的发展分析

景浩宸,赵佳亮,王鑫,高政文,郭海龙

中国建筑第二工程局有限公司北方公司 辽宁省沈阳市  110000

摘要：随着我国经济的快速发展，能源与环保问题日益凸显。我国对节能环保日益重视，且人们对居住品质的要求也在不断提高。就目前而言我国的市场经济在飞速发展，随之而来的是大众的物质生活水平有了质的飞跃。因此，大众对生活居住的环境提出了更高的要求，并对节能降耗以及环保设计进行广泛的关注。近些年，被动式超低能耗建筑开始走进大众的视野中，并且越来越多的建筑投资企业开始利用这个理念进行建筑工程建设，在促进我国城市绿色发展的同时实现了节能减排的目标。本文主要对被动式超低能耗建筑的技术措施、实现难点进行论述，并全面阐述其在我国的发展现状，为建筑业相关人员全面了解、学习被动式超低能耗建筑提供参考。

关键词：被动式超低能耗建筑；节能环保；经济舒适；技术措施

1概述

被动式超低能耗建筑是指适应气候特征和自然条件，通过保温隔热性能和气密性能更高的围护结构，采用高效新风热回收技术，最大程度地降低建筑供暖供冷需求，并充分利用可再生能源，以更少的能源消耗，提供舒适室内环境，并能满足绿色建筑基本要求的建筑。被动式超低能耗建筑也称为被动房，被动房是受保护的专业名词，最早起源于德国，被动房是按德国Passivhaus翻译的。通过技术措施，被动房将建筑供暖需求降低到15kWh/（m2·a）以下，能有效实现建筑节能，并改善居住体验感。

2我国被动式超低能耗建筑的发展现状

我国在经济快速发展的同时，一直重视环保节能。在能源消耗方面，建筑行业耗能比重较大。我国新建建筑物面积逐年增大，能源消耗也在逐年增加，其所占比例为社会总能源消耗量的30%［4］。

20世纪80年代初，原建设部开始组织开展建筑节能工作，并发布了一系列的标准及规范。

1986年8月1日，针对民用建筑，我国发布了《民用建筑节能设计标准》（采暖居住建筑部分）（试行JGJ26—1986）；针对公共建筑，我国在2005年4月4日发布了《公共建筑节能设计标准》（GB50189—2005）。2015年末，我国建筑节能“三步走”战略完成。严寒和寒冷地区居住建筑节能设计达到20世纪80年代建筑节能65%的水平，全国范围公共建筑节能设计达到相对于20纪80年代建筑节能65%的水平。尽管我国较早已经提出了建筑节能环保的要求，也有绿色建筑认证，但被动式超低能耗建筑在我国的研究较发达国家晚。被动式超低能耗建筑在我国的发展历程如下。

2008年，住建部与德国能源署合作，从德国引进了被动房。2010年，在我国建成了第一个被动房“德国汉堡之家”。2012年，建成了河北秦皇岛“在水一方”、黑龙江哈尔滨“溪树庭院”等被动式超低能耗建筑示范工程。

2013年，建成了中国建筑科学研究院近零能耗建筑等示范工程。2015年，住建部颁布《被动式超低能耗绿色建筑技术导则》（试行）（居住建筑），成立了三个被动式超低能耗建筑联盟。2016年，国务院发布《“十三五”节能减排综合工作方案》，提出开展超低能耗及近零能耗建筑试点。2018年，世界规模最大的被动式建筑综合社区——河北“高碑店·列车新城”项目获得了我国首个PHI区域预认证。2019年，住建部颁布《近零能耗建筑技术标准》（GBT51350—2019）。河北省成功举办第23届国际被动房大会，这是大会首次走进亚洲、落地中国。截至2021年8月30日，河北省累计建设被动房项目182个、建筑面积530.88万m2。被动式超低能耗建筑之所以能被引进到我国，主要是因为其能够有效解决能源浪费的问题，而且居住体验良好。为了全面推广被动式超低能耗建筑，从中央到地方都给予了大力支持。其中，《河南省节约能源条例》第二十六条提到“鼓励建设超低能耗建筑和近零能耗建筑”，河南省第一个从法规层面提出了推进超低能耗建筑发展。

3城市住宅被动式超低能耗建筑技术应用

3.1超低能耗建筑技术在自然能源方面的应用

在城市住宅被动式超低能耗建筑技术中，对太阳能、地热、雨水回收系统以及风能等各种自然能源的利用是被动式超低能耗建筑的一个特点。就目前而言，应用最广的自然能源是太阳能。太阳能作为一种洁净型能源具有零污染和可持续再生的特点。因此在进行城市住宅被动式超低能耗建筑建设的时候，在建筑物的顶部配置好相应的太阳能电池板，将太阳能利用太阳能电池板转化为电能，可以利用太阳能来进行光伏发电。产生的电能输送到建筑内部中，可以满足建筑物的常规电能消耗。太阳热水系统指的是通过收集太阳能量将太阳能装置中的水进行加热。就目前而言，太阳能在我国的应用中最具有经济价值。在太阳城热水系统中得到最广泛应用的是太阳能热水器，它能将太阳的辐射能源转化成热能，从而能够让太阳能装置中的水从低温变为高温，可以满足大众在生活和生产中的需要。太阳能热水系统具有很强的分散性，每个家庭都能设置一个单独的太阳能热水系统。在我国太阳能热水器具有不同的规格，大众可以根据自己的实际情况选择最适合的规格。通过太阳热水系统，一方面能够为大众的生活带来便利，降低了家庭支出，一方面能够有效的降低建筑的消耗。

3.2超低能耗建筑技术在保温系统方面的应用

第一，保温系统材料的应用。在进行建筑保温系统材料的选择时，要根据建筑设计的需求尽量选择具有环保性能和节能性能的材料。在近些年保温隔热系统的应用中，基础材料可以选择新型的保温材料，例如无机保温砂浆、纳米隔热板等等，并对保温材料进行科学的控制，对保温层的厚度进行合理的设计。第二，外墙保温系统的应用。在进行超低能耗建筑技术的应用过程中，围护结构的优化主要表现在两个方面，第一个方面是隔热散热设计的应用，第二是保温设计的应用。对于隔热设计的应用来说，其会直接受到区域技术的影响。比如说在南方的外墙隔热设计应用中主要采用墙面垂直绿化、无机保温砂浆内保温以及通风墙等。从保温设计的应用方面来看，在我国北方冬季，建筑物室内热量的散失是一个比较严重的问题，可以将苯板复合材料作为墙体中间的夹层应用到建筑的建设中，可以最大限度的减少室内热量的过度流失。第三，在屋面、地板的保温体统的应用。在被动式超低能耗建筑中可以利用通风隔热的屋面来作为室内的保温手段。比较常见的类型有：第一，在屋面进行蓄水或者是进行绿植种植来帮助室内进行保温。第二，安装带通风空气层的金属夹心隔热的屋面来帮助室内进行保温。第三，安装带老虎窗的通气阁楼的屋面来帮助室内进行保温。在这三种类型当中以种植屋面为例，可以在屋面覆盖能够进行植物种植厚度的土层，并且将一些绿色植物种植在土层中，不仅可以改善空气的质量减少灰尘，还能够缓解热岛效应。通过对绿植的设计能够打造出具有特色的屋顶花园，还能够增加观赏性。除此之外，屋面的种植还能够对雨水形成节流，能够对城市雨水进行有效缓解[3]。

3.3超低能耗建筑技术在节能一体化方面的应用

在进行节能一体化应用方面将会成为被动式场地能耗建筑中主要的发展方向。在进行节能一体化应用的过程中，要对技术的品质进行有效合理的整合，从而最大限度避免出现“高性能、低品质”的情况。在城市住宅被动式超低能耗建筑技术应用中充分地利用节能一体化的优势，不仅仅能够帮助建筑延长使用寿命，还能够极大地推动低碳化城市建设。

3.4超低能耗建筑技术在无热桥设计方面的应用

在城市住宅被动式超低能耗建筑中利用超低能耗建筑技术将阳台的主体结构与主板进行有效的分离，并将挑梁作为阳台板的主要支撑，在阳台中填充适量的保温材料，通过这种形式可以实现对热桥的阻断效果。为了能够保证建筑的无热桥，在进行保温施工建设的过程中会进行细节处理，比如说对建筑的阴阳角保温材料实施错缝搭接，从而使得保温材料能够将窗框进行最大程度的覆盖；在女儿墙方面要将保温材料进行全面的铺设，让保温厚度能够和墙体保持一致的状态；在室外的雨水管道和空调机支架等方面要利用隔热材料将其与基层墙隔开，并将密封支架穿透保温层的缝隙中，从而实现良好的无热桥效果。

3.5建筑的空调新风系统应用

在设计被动式超低能耗建筑的过程中会将围护结构和气密性进行科学的设计，能够极大的降低建筑的全年能耗。在冬季建筑中会被动变热，通过通风系统可以将有害的物质和异味排除到建筑物外，向建筑物中输送新鲜的空气，一方面能够降低室内的二氧化碳含量和浓度，一方面能够提升室内空气的质量。在每个住宅中都会安装一台能源循环机，利用这个循环机的各种功能，能够有效地降低建筑物的能耗。能源循环机的功能主要表现在以下几个方面：第一，能源循环机具有新风功能；第二，能源循环机具有热回收功能；第三，能源循环机具有辅助供暖和制冷的功能。在每个卫生间都设置了单独的排风装置，卫生间的空气会通过排风装置进入到排风竖井中通过风道排到室外中去。在排风设备和排风竖井之间会设置电动阀门，当电动阀门打开时会对卫生间的空气进行更换，当阀门为关闭状态下可以保证房间的气密性。在每个厨房会利用机械排风和自然补风的方式进行通风，补风会将室外的空气直接引入到室内，补风管道通过电动阀门进行控制，当排油烟阀门处于关闭状态时，能够形成密闭的空间，若排油烟阀门处于打开状态时能够有效的将厨房中的空气排出去。除此之外，在不同的季节新风系统会有不同的作用。当室外空气质量比较差的时候，住户可以利用新风系统进行通风换气将室外中的有害物质阻挡在建筑之外。

3.6利用建筑外遮阳技术来降低建筑的耗能

对于建筑的遮阳效果，在建设的过程中要对建筑物的外窗机安装相关的遮阳产品，从而能够有效的遮蔽太阳辐射降低室内的温度。建筑遮阳技术在夏季能够对遮蔽太阳辐射；在冬季能够帮助室内留住热量，对热量外散起到阻碍的作用。通过安装与建筑匹配的遮阳设施，一方面能够有效的降低建筑的耗能，一方面能够对空调用电起到节约的效果。通过调查发现，将采用建筑遮阳技术的建筑与未采用建筑遮阳技术的建筑进行对比，能够节约25%的用电量。与此同时，建筑外遮阳技术还能够对窗外的保温性产生积极的影响，使得保温效果提高了很多。

4结语

综上所述，被动式超低能耗建筑作为新型的建筑项目不仅仅能够满足大众的生活需求，还能够实现节能降耗。通过以下几个方面有效的实现了城市住宅宅被动式超低能耗建设：第一，超低能耗建筑技术在自然能源方面的应用；第二，超低能耗建筑技术在保温系统方面的应用；第三，超低能耗建筑技术在节能一体化方面的应用；第四，超低能耗建筑技术在无热桥设计方面的应用；第五，建筑的空调新风系统应用；第六，利用建筑外遮阳技术来降低建筑的耗能，对我国实现可持续发展战略具有重要的促进作用。

参考文献：

［1］住房城乡建设部.被动式超低能耗绿色建筑技术导则（试行）（居住建筑）［S］.北京：中华人民共和国住房和城乡建设部，2015.

［2］田山明.河北新华幕墙公司被动式超低能耗建筑项目总结［C］.河北高碑店：第四届全国被动式超低能耗建筑大会，2017：197-198.

［3］齐蓓，黄卫.如何保证被动式低能建筑系统门窗的气密性能［C］.河北高碑店：第四届全国被动式超低能耗建筑大会，2017：72-86.

［4］清华大学建筑节能研究中心.中国建筑节能年度发展研究报告［M］.北京：中国建筑工业出版社，2008.