周磊
日照天泰建筑安装工程有限公司 山东省日照市 276800
摘要：发展被动式超低能耗建筑已成为全球建筑节能领域的趋势，并且大多数国家即将以法令强制推动。被动式超低能耗建筑利用新技术可节约90%以上的能源。基于此，本篇文章对被动式超低能耗建筑设计基础与应用进行研究，以供参考。
关键词：被动式；超低能耗；建筑设计基础；应用
引言
被动式超低能耗建筑是指以运用被动式技术为核心，充分考虑当地的自然条件，采用高性能围护结构，运用高效新风热回收技术，最大程度地运用当地可再生能源，以超低能耗甚至近零能耗，提供更舒适的室内环境的现代绿色建筑。因此，大力推广应用被动式超低能耗建筑，推进建筑领域高质量绿色发展，加快促进建行业转型升级，对于应对气候变化、节能减排和实现可持续性发展具有重要意义。
1被动式超低能耗建筑概述
1）外围护结构保温隔热体系建筑围护体系由外墙、屋面、地面及外门窗组成，加强围护体系的保温性能是“被动房”建筑设计和建造中重要的技术措施。DB13（J）/T8359-2020《被动式超低能耗居住建筑节能设计标准》（以下简称《标准》）中要求建筑物屋面、外墙的传热系数K≤0.15W/(m2·K)，外门窗传热系数K≤1.00W/(m2·K)。2）无热桥设计和施工。在围护结构的阻热性能明显提高后，“热桥”就成为影响围护体系保温效果的重要因素。“被动房”建筑应尽量避免“热桥”存在。3）良好的建筑气密性。基于“被动房”理念，建筑应是不受室外环境干扰的独立系统。因此，建筑的气密性对于“被动房”极其重要，除了可降低热量损失，还可控制室内环境的湿度和保护建筑结构。在“被动房”建筑设计中，部分窗扇固定不可打开，部分可开启，且窗扇在关闭时也需满足很高的气密性要求。4）带高效热回收的新风系统。当建筑的气密性大幅提高后，适宜的通风换气方式对“被动房”建筑尤为重要。现有建筑中，开启窗户和门窗缝隙的渗透是实现建筑冬季换气的常用方式，但损失大量的热量。在“被动房”建筑中，换气主要通过机械通风的方式完成，将建筑排风中的热量回收，用以预热室外的新鲜空气并送入室内是实现“被动房”节能目标的关键技术之一，被动房要求通风系统的热量回收率≥75%。5）合理利用可再生能源。从冷热源方面讲，在寒冷地区“被动房”应优先选择空气源热泵，此外，应合理利用当地气候、地理优势，充分利用太阳能、风能、地热能等可再生能源。
2重难点
超低能耗建筑的重要指标和关键技术。与普通建筑相比，超低能耗建筑具有两个明显的特性：其一，能源消耗远低于节能建筑，超低能耗建筑以高于现行的建筑节能为目标；其二，超低能耗建筑在追求超低能耗的同时，要实现室内舒适的人居环境，室内目标达到的环境指标。要实现如此低的能耗目标，与如此高的人居环境指标，要求施工过程中紧紧把握超低能耗的五项关键技术（又称五指关键技术）。对施工方的技术水平和管理水平皆提出了高要求。
3被动式超低能耗建筑设计基础与应用
某综合性建筑项目位于我国北方地区，占地面积7.13万m2，建筑面积16.38万平方方米，建筑密度为30%，绿地率为35%。项目中某处采用了被动式超低能耗建筑设计。
3.1朝向设计
建筑朝向应该尽量采用南北朝向或者接近南北朝向，立面设计必须能够保证自然通风和采光的要求。设计人员还应该从建筑的实际情况出发，对其进行适当调整，避免功能用房西晒问题。
例如，可以在西侧外墙设置相应的景观廊架，配合垂直绿化来防范夏季强烈的太阳辐射，提升室内舒适性的同时，降低建筑使用过程中的能耗。另外，在对建筑型体进行设计时，应该关注其合理性和简洁性，不能一味追求里面形态的复杂化，这样会对建筑节能产生影响。而且建筑的单体形态设计和群体布置都应该尽量避开风场涡流区，保证合理的风速和风量分布，这样能够为穿堂风的组织设计提供便利。
3.2气密性措施
在该工程中，外墙属于重质结构，在内侧设置有厚度为20mm的抹灰层，因此具备较好的气密性，不过预制墙板和现浇楼板之前若施工不当，可能会产生足以影响外墙气密性的缝隙，对此，施工人员应该利用气密胶带来对缝隙进行封堵，同时在内侧设置防水隔汽膜。外墙使用两层气密膜做好密封处理，构建起连续的气密层，避免室内水蒸汽从缝隙进入保温层。对于电气接线盒等设施，需要尽量安装在内墙，这样不会破坏围护结构的气密性，所有穿过维护结构的管道，如设备管线、热水器排烟管等，都必须做好气密性处理，于室内设置气套管，外侧则可以粘贴防水透气膜。
3.3室内新风量设计
在新风系统的设计中，室内新风量设计作为其中的一项重要环节，设计者应当按照现行的国家规范标准，结合高寒地区的实际环境，进行室内新风量的设计，以保证新风系统能够满足被动式低能耗建筑的性能要求。在此过程中，根据国家规范，最小新风量需要按照换气次数来确定，同时，国家也为不同的建筑内部空间人均占有量情况，制定了相应的换气次数标准，即人均居住面积在10m2及以下时，换气次数应为0.7次/h，人均居住面积在10～20m2时，换气次数应为0.6次/h，人均居住面积在20～50m2时，换气次数应为0.5次/h，人均居住面积在50m2以上时，换气次数应为0.45次/h。但此后，住建部出台的相关文件，要求最小风量则按30m3/h计算，以确保新风量与排风量平衡。为此，有研究者分别按照上述两种新风量的设计方案，计算了户型面积98～230m2的住宅新风量，并发现，对于100m2以下的户型，两种计算方法得出的最小新风量一致，而100m2以上的户型，需要按照换气次数法计算，才能满足两种规范对最小新风量的要求，因此，设计者需要采用换气次数法，来计新风系统的室内新风量。
3.4热桥处理
目前，主窗和外遮阳窗为两体结构，是由不同厂家进行现场安装的，各通过钢质的连接件独立地安装在建筑结构主体上，进行单独防水施工，这种安装结构存在以下缺点：①门窗和遮阳窗均单独由连接件安装，增加了安装热桥，增加了热损失；②都需要做外侧防水，增加了建筑漏水隐患；③两次安装和防水造成材料和施工成本的增加，脚手架和吊装设备的利用率低；且容易造成安装结构不紧凑、错缝、漏风、尺寸有偏差，而尺寸的偏差甚至造成主窗的安装占用了遮阳的安装预留位，致使外遮阳无法安装；项目为优化窗遮阳的安装工艺，在满足超低能耗建筑对保温、采光及夏季遮阳的基础上，对外窗和遮阳的安装进行研究，创新研发出超低能耗外窗外遮阳一化安装技术，减少了因遮阳二次安装带来的安装热桥，提高了安装效率，节约了安装成本。与传统的安装方式比较，既保障了外观，又提高了安装质量；既减少了安装热桥又提高安装效率，具有较高的使用价值和推广意义
结束语
总而言之，被动式超低能耗建筑能够借助被动设计来降低建筑使用过程中的能耗，其不需要使用复杂的设备，而且节能效果良好，具备相当明显的优势。将其应用到建筑工程设计中，能够有效地降低建筑能耗，推动建筑行业的绿色发展。
参考文献
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