寒冷地區被動式超低能耗建筑關鍵技術(1)

王猛

摘? 要：建筑工程是我國的核心產業之一，對我國社會和經濟的進步與發展起著非比尋常的積極作用，但是隨著建筑工程數量的增加和規模的擴大，也造成了大量的資源浪費，并產生了一些環境污染問題。隨著低碳環保理念的普及推廣，如何提高建筑施工工程的綠色低耗水平成為了主要的研究課題。被動式超低能耗建筑正是在此背景下應運而生的一種高效？低污染高品質建筑形式，該類型建筑在北方寒冷地區的應用價值非常高，本文就該建筑模式中的關鍵技術進行了簡要說明。

關鍵詞：寒冷地區;被動式超低能耗建筑;關鍵技術

被動式超低能耗建筑是一種與傳統建筑相對應的低能耗建筑類型，其實現原理并不是依靠高端技術的累積，而是基于現有建筑施工技術的基礎上優化形成的一種低碳經濟建筑。隨著國民水平的提高，人們對于使用建筑的性能要求越來越復雜，不僅要求居住的舒適性，同時也希望建筑具有環保性能優質、能源利用率高等特點。尤其是對于北方寒冷地區而言，不同的建筑保溫系統、遮陽系統等，對于建筑使用人員來說，體驗是完全不同的。因此相關施工人員應當充分掌握被動式超低能耗建筑的關鍵技術內容并在實踐施工過程中加以應用，這樣才能為人們提供更加舒適的居住場所。

1 高效的保溫隔熱系統

高效的保溫隔熱系統包括外墻，屋面，地下室外墻、散水和頂板、排氣管道保溫隔熱等。外墻外保溫主要采取厚度為200～250mm厚的模塑聚苯板（EPS），控制傳熱系數小于0.15W/（m2·K）。屋面除做保溫層之外還加防潮層，通常采用防水性能和抗壓強度更好的擠塑聚苯板（xvs）等材料。同時屋面的防水保溫一直延伸到女兒墻頂部，并加蓋特殊構造的金屬蓋板，防止雨水進入保溫系統。地下室的防水和保溫層要做到凍土層以下至少500mm。地坪以上300mm處應鋪設防潮、耐腐蝕、耐壓的泡沫玻璃等保溫材料。散水一般采用礫石和鵝卵石。排氣管道和風道保溫至頂部，穿過樓板部分應加強保溫和防水，進入房間的管道外包保溫隔音層，避免各種熱損失。

2 高性能的門窗系統

被動式超低能耗建筑的門窗、幕墻等透明圍護結構均要求采用高效節能門窗，不僅要求其整窗u值必須小于0.8W/（mz·K），而且要求總能量穿透率G值小于50%。當前常用的高效窗戶主要是多腔木框或塑料型材，填充高效的發泡芯材保溫，采用三玻兩腔Low-E玻璃，玻璃間充氪氣或氬氣等惰性氣體或采用真空玻璃、施工時窗戶固定在主體外墻外側，并加裝窗臺板、隔熱片和防水密封材料等部件，解決外窗的能耗高、保溫氣密性差等問題。

3 無熱橋結構設計

所謂熱橋效應，指的是一種熱傳導物理現象。在建筑結構當中，由于陽臺、梁柱、墻角等部位多是采用混凝土材料建設而成的，具有較強的熱傳導性能，所以很容易造成建筑室內溫度損耗。所以被動式超低能耗建筑設計中還有一項重要的設計原則，就是無熱橋結構設計。一般而言，當熱橋系數小于或等于0.01W/（m·K）時，即可認為無熱橋結構設計成功。該設計目標的主要實現方法是，通過優化建筑結構構造或者安置具有良好保溫效果的建筑構件，將容易產生熱橋效應的建筑結構完全包圍在保溫層內，這樣就可以阻斷室內溫度流失，進而降低資源損耗。

4 良好的氣密性

建筑氣密性能對于實現超低能耗目標非常重要、良好的氣密性可以減少冬季冷風滲透，降低夏季非受控通風導致的供冷需求增加，避免濕氣侵入造成的建筑發霉、結露和損壞，減少室外噪聲和空氣污染等不良因素對室內環境的影響，提高居住者的生活品質、氣密層應連續并包圍整個外圍護結構，建筑設計施工圖中應明確標注氣密層的位置，應采用簡潔的造型和節點設計，減少或避免出現氣密性難以處理的節點。應選用氣密性等級高的外門窗，外窗框與窗扇間宜采用3道耐久性良好的密封材料密封，每個開啟扇至少設2個鎖點，應選擇適用的氣密性材料構成氣密層，常見的可構成氣密層的材料包括一定厚度的抹灰層、硬質的材料板（如密度板、石材）、氣密性薄膜等、孔眼薄膜、保溫材料、軟木纖維板、刨花板、砌塊墻體等不適于用做氣密層，應選擇適用的氣密性材料做節點氣密性處理，如緊實完整的混凝土、氣密性薄膜、專用膨脹密封條、專用氣密性處理涂料等材料;包裝膠帶、聚氨酯發泡、防水硅膠等材料不適合做節點氣密性處理材料、對門洞、窗洞、電氣接線盒、管線貫穿處等易發生氣密性問題的部位，應進行節點設計并對氣密性措施進行詳細說明。

5 遮陽設計

北方寒冷地區的冬季供暖能耗在全國供暖能源需求量中占據很大比例，而太陽輻射可以有效替代部分供熱能源，為人們提供一定熱量，但是太陽能輻射并不適用于北方四季。夏天如果太陽輻射過高，反而需要耗費更多的空調能源來實現室內降溫，所以寒冷地區被動式超低能耗建筑的建設過程中也同樣要考慮遮陽設計，尤其是建筑的外窗部位。具體的遮陽設計內容應當結合當地的氣候環境，以及建筑門窗的朝向和房間的使用頻率等多方面因素，綜合判斷分析后再決定。

6 高效的新風熱回收系統

被動式低能耗建筑一般通過采集太陽熱量和人體本身的散熱，就可以基本滿足室內的溫度需求，另外不足之處則可以通過新風熱回收系統來補充，目前我國的新風熱回收系統主要有兩種，分別是集中式和分戶式，具體安裝類別可以根據用戶需求確定。需要注意的是，在配置新風熱回收系統時，首先應當滿足室內居住人群對新鮮空氣的需求量，其次再對熱能加以回收利用，這樣才能為人們提供最為舒適的居住環境。根據以往經驗，新風熱回收系統熱回收率在75%以上，室內送風溫度高于17攝氏度為佳。

7 輔助供暖供冷系統

輔助供暖供冷系統在超低能耗建筑中應用頻率也非常高，其主要原理同樣是針對太陽能等可再生資源實現資源循環利用。在寒冷地區采用輔助功能供冷系統的可行性比較高，但是需要注意的是，輔助供暖系統應當采用分戶形式，熱源生成方式可以選用空氣源熱泵或地源熱泵。與此同時，在選用輔助熱源時，還要同時考慮生活熱水的使用需求，這點可以利用太陽能滿足，太陽能熱水的工作原理主要是通過自動檢測供水系統內的水溫差來啟動或者關閉熱循環泵，操作簡單方便，更受人們喜愛。在進行輔助功能供冷系統的實際設計時，可以根據建筑使用需求設計多種輔助裝置，以實現最優的能源輔助組合效果。

8 結束語

經過以上分析說明可以發現，被動式超低能耗建筑的實現技術涉及方方面面，尤其是對于寒冷地區而言，四季溫差比較大，在進行被動式超低能耗建筑設計時，需要考慮的內容更加綜合，相關設計人員必須全面掌握被動式超低能耗建筑的相關技術內容，這樣才能為了給人們提供更加舒適的居住環境。

參考文獻

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