1 前言

建筑節(jié)能對國家和社會的可持續(xù)發(fā)展起到至關重要的作用，也是實現(xiàn)國家能源安全的重要途徑之一。國際上建筑領域節(jié)能技術起步早，已經(jīng)從降低建筑能耗向被動式建筑、零能耗建筑，甚至產(chǎn)能建筑發(fā)展。提高建筑本體的性能，從需求側舉措使建筑本身對能耗的需求降到最低，并充分開發(fā)利用可再生能源，從而擺脫對傳統(tǒng)化石能源的依賴，這些已經(jīng)成為德國、丹麥、奧地利等建筑節(jié)能領先國家的節(jié)能減排重要手段。

在國內，隨著經(jīng)濟發(fā)展和人們生活水平的提高，能源消耗、經(jīng)濟發(fā)展和氣候環(huán)境之間的矛盾日益凸顯。在此過程中，節(jié)能技術也開始發(fā)展和應用，提高能源利用效率和清潔能源開發(fā)。自2009年起，在住房城鄉(xiāng)建設部建筑節(jié)能與科技司的指導下，住房和城鄉(xiāng)建設部科技與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展中心與德國能源署（dena）在中國推廣建設“被動式低能耗建筑”。2011年6月，中國住房和城鄉(xiāng)建設部和德國交通、建設和城市發(fā)展部簽署了《關于建筑節(jié)能與低碳生態(tài)城市建設技術合作諒解備忘錄》，進一步明確了發(fā)展被動式低能耗建筑以最大限度地降低建筑用能需求的合作重點。在中德雙方技術人員的緊密合作下，從人員培訓、方案設計、材料產(chǎn)品選擇、施工工法到驗收檢測，全方位地探索適應中國當?shù)貤l件下的建造被動式房屋的解決方案。

2 被動式建筑

被動房是將自然通風、自然采光、太陽能輻射和室內非供暖熱源得熱等各種被動式節(jié)能手段與建筑圍護結構高效節(jié)能技術相結合建造而成的低能耗建筑。這種建筑在顯著提高室內環(huán)境舒適性的同時，可大幅度減少建筑使用能耗，最大限度地降低對主動式機械采暖和制冷系統(tǒng)的依賴。被動式房屋不僅僅是建筑節(jié)能發(fā)展的必然趨勢，而且應該是建筑發(fā)展的必然趨勢。

被動房改造需要通過一系列被動式低能耗建筑的改造措施，包括：采用保溫隔熱性較高的非透明維護結構、保溫隔熱性能和氣密性更高的外窗、無熱橋的設計與施工、建筑整體的高氣密性、高效新風熱回收系統(tǒng)、建筑隔聲、廚房補風排煙等。實現(xiàn)提高建筑舒適性的同時，保證建筑低能耗運行。

通過一系列改造措施，建筑室內環(huán)境和能耗指標必須達到德國能源署被動房認證指標，才可獲得認證。室內環(huán)境參數(shù)和能耗指標如表1、表2所示。

表1 環(huán)境參數(shù)指標

表2 能耗指標

3 案例分析

蘇州同里湖嘉苑由63棟聯(lián)排別墅組成，位于同里綜合能源服務中心項目的東北角?？紤]到參觀展示的方便性，擬將小區(qū)入口處的T-4N-②別墅（2號、3號、5號、6號房）作為改造對象，對整棟建筑進行被動房外立面改造，并選其中3號和5號房進行室內裝修，作為本示范項目的體驗民居。

3.1 技術方案

本項目被動房通過關鍵改造措施，包括：卓越的氣密性、高性能外保溫系統(tǒng)、高性能的外門窗系統(tǒng)、無熱橋設計、高效熱回收新風系統(tǒng)五大方面，實現(xiàn)被動房認證要求。

（1）整個圍護結構采用燒結多孔磚；混凝土模板拉桿孔洞內注入發(fā)泡劑，并用泡沫棒塞滿拉桿孔，內墻面孔位置抹膨脹水泥砂漿，內外刮抗裂砂漿并壓入網(wǎng)格布；穿外墻各種管線均采取密封措施進行密封，電線管穿完電線后，將入戶管內采用密封膠封堵，穿樓板、外墻、屋面的煙道、排水立管采取密封措施；門窗洞口、填充墻交接處采用專用密封膠帶封堵；單元門及戶門采用被動房屋專用密封保溫門，門、窗與墻面連接固定需做防漏氣密封處理，門、窗框用角鋼安裝在外墻上。

（2）外保溫系統(tǒng)按照德國被動房技術要求，建筑外墻、屋面及地面的平均傳熱系數(shù)k≤0.15W/(m2·k)，應選用高性能保溫材料。用清華dest軟件計算結果：外墻均采用160mm厚保溫板，屋頂采用180mm厚保溫板，地下室底板板采用200mm保溫材料。

（3）外窗是影響被動式建筑節(jié)能效果的關鍵部件，按照德國被動房技術要求，建筑外窗平均傳熱系數(shù)k≤0.9W/(m2·k)，且外窗應有良好的氣密、水密及抗風壓性能。外窗選用增強聚氨酯節(jié)能型材，整窗傳熱系數(shù)K≤0.9W/(m2·k)，且中空玻璃采用暖邊隔條，通過改善玻璃邊緣的傳熱狀況提高整窗的保溫性能。外窗采用窗框與結構外表面齊平的外掛安裝方式，外窗與結構墻之間的縫隙采用耐久性好的密封材料密封嚴密。

（4）主要在建筑圍護結構中保溫層厚度不足的部位和管線穿外墻局部容易散熱的一些部位，熱量集中地從這些部位快速散失，形成了傳熱較多的橋梁，從而增大了建筑物的供熱（制冷）負荷及能耗。被動式住宅在易產(chǎn)生熱橋的位置，包括外墻與窗戶結合處縫隙、雨水管、開敞外挑露臺與建筑結構連接處、地上地下管道穿墻、穿屋面處，采用防熱橋技術措施及特制的隔熱構件。這些構件有利于避免熱橋的產(chǎn)生，減少了建筑內部熱量的散失，同時杜絕了由于熱橋產(chǎn)生的結露問題。

（5）根據(jù)被動式建筑標準要求，新風換氣熱回收率要大于75%。與傳統(tǒng)房屋相比，被動式建筑熱需求極低，根據(jù)室內二氧化碳濃度自動調節(jié)輸送新風，通風系統(tǒng)需設置熱回收裝置。根據(jù)以上要求，需給被動房屋配置一臺帶熱回收的節(jié)能冷暖通風空調系統(tǒng)，每戶配置兩臺專用設備。

熱回收節(jié)能冷暖空調系統(tǒng)集成了新風、換氣、熱回收、制冷、制熱全熱回收功能。因此，該產(chǎn)品具有夏天空調制冷、冬季采暖和全年帶熱回收的新風換氣功能。該產(chǎn)品制冷能效比達到2.8，制冷+制熱水的綜合能效比達到5.5。在冬季室外-10℃環(huán)境下，制熱COP達到2.2上,功率為1007W。

3.2 結果分析

通過改造后，該建筑通過中德高能效建筑設計標準，終端能源需求量為39.65kWh/(m2·a)，一次能源需求總量118.95kWh/(m2·a)，二氧化碳排放量39.54kg/(m2·a)，可再生能源發(fā)電量19.92kWh/(m2·a)。維護結構和一次能源需求如表3、表4所示：

表3 維護結構性能參數(shù)

表4 一次能源需求數(shù)據(jù)

4 結論和啟示

通過蘇州同里湖嘉苑被動房改造認證項目，可以得到如下幾點啟示：

（1）性能化設計，在改造設計階段，根據(jù)建筑所在地理位置、氣候環(huán)境，以及建筑設計規(guī)范和被動房要求，并通過專業(yè)化軟件方法確定建筑屋頂/頂層樓板、外墻、地板保溫層材料和厚度要求，外窗和外門的氣密性和保溫性參數(shù)，照明需求、通風與除濕需求、辦公設備、生活熱水制備等負荷需求，最終得到建筑一次能源需求總量。

（2）精細化施工，被動房關鍵節(jié)點包括：建筑整理卓越的氣密性、高性能外保溫系統(tǒng)、高性能外門窗系統(tǒng)、無熱橋設計、高效熱回收新風系統(tǒng)，要在各重要節(jié)點施工過程中保證施工質量，尤其是隱蔽工程，才能保證各系統(tǒng)的正常運行和使用。

（3）數(shù)字化管理，在被動房改造結束后，應對建筑全生命周期進行監(jiān)測管理，包括建筑室內環(huán)境參數(shù)、熱回收新風系統(tǒng)狀態(tài)和保溫系統(tǒng)性能等，實現(xiàn)建筑的健康、高效、低碳運行。

參考文獻

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