寒冷地区被动式超低能耗建筑关键技术(1)

王猛

摘  要：建筑工程是我国的核心产业之一，对我国社会和经济的进步与发展起着非比寻常的积极作用，但是隨着建筑工程数量的增加和规模的扩大，也造成了大量的资源浪费，并产生了一些环境污染问题。随着低碳环保理念的普及推广，如何提高建筑施工工程的绿色低耗水平成为了主要的研究课题。被动式超低能耗建筑正是在此背景下应运而生的一种高效？低污染高品质建筑形式，该类型建筑在北方寒冷地区的应用价值非常高，本文就该建筑模式中的关键技术进行了简要说明。

关键词：寒冷地区;被动式超低能耗建筑;关键技术

被动式超低能耗建筑是一种与传统建筑相对应的低能耗建筑类型，其实现原理并不是依靠高端技术的累积，而是基于现有建筑施工技术的基础上优化形成的一种低碳经济建筑。随着国民水平的提高，人们对于使用建筑的性能要求越来越复杂，不仅要求居住的舒适性，同时也希望建筑具有环保性能优质、能源利用率高等特点。尤其是对于北方寒冷地区而言，不同的建筑保温系统、遮阳系统等，对于建筑使用人员来说，体验是完全不同的。因此相关施工人员应当充分掌握被动式超低能耗建筑的关键技术内容并在实践施工过程中加以应用，这样才能为人们提供更加舒适的居住场所。

1 高效的保温隔热系统

高效的保温隔热系统包括外墙，屋面，地下室外墙、散水和顶板、排气管道保温隔热等。外墙外保温主要采取厚度为200～250mm厚的模塑聚苯板（EPS），控制传热系数小于0.15W/（m2·K）。屋面除做保温层之外还加防潮层，通常采用防水性能和抗压强度更好的挤塑聚苯板（xvs）等材料。同时屋面的防水保温一直延伸到女儿墙顶部，并加盖特殊构造的金属盖板，防止雨水进入保温系统。地下室的防水和保温层要做到冻土层以下至少500mm。地坪以上300mm处应铺设防潮、耐腐蚀、耐压的泡沫玻璃等保温材料。散水一般采用砾石和鹅卵石。排气管道和风道保温至顶部，穿过楼板部分应加强保温和防水，进入房间的管道外包保温隔音层，避免各种热损失。

2 高性能的门窗系统

被动式超低能耗建筑的门窗、幕墙等透明围护结构均要求采用高效节能门窗，不仅要求其整窗u值必须小于0.8W/（mz·K），而且要求总能量穿透率G值小于50%。当前常用的高效窗户主要是多腔木框或塑料型材，填充高效的发泡芯材保温，采用三玻两腔Low-E玻璃，玻璃间充氪气或氩气等惰性气体或采用真空玻璃、施工时窗户固定在主体外墙外侧，并加装窗台板、隔热片和防水密封材料等部件，解决外窗的能耗高、保温气密性差等问题。

3 无热桥结构设计

所谓热桥效应，指的是一种热传导物理现象。在建筑结构当中，由于阳台、梁柱、墙角等部位多是采用混凝土材料建设而成的，具有较强的热传导性能，所以很容易造成建筑室内温度损耗。所以被动式超低能耗建筑设计中还有一项重要的设计原则，就是无热桥结构设计。一般而言，当热桥系数小于或等于0.01W/（m·K）时，即可认为无热桥结构设计成功。该设计目标的主要实现方法是，通过优化建筑结构构造或者安置具有良好保温效果的建筑构件，将容易产生热桥效应的建筑结构完全包围在保温层内，这样就可以阻断室内温度流失，进而降低资源损耗。

4 良好的气密性

建筑气密性能对于实现超低能耗目标非常重要、良好的气密性可以减少冬季冷风渗透，降低夏季非受控通风导致的供冷需求增加，避免湿气侵入造成的建筑发霉、结露和损坏，减少室外噪声和空气污染等不良因素对室内环境的影响，提高居住者的生活品质、气密层应连续并包围整个外围护结构，建筑设计施工图中应明确标注气密层的位置，应采用简洁的造型和节点设计，减少或避免出现气密性难以处理的节点。应选用气密性等级高的外门窗，外窗框与窗扇间宜采用3道耐久性良好的密封材料密封，每个开启扇至少设2个锁点，应选择适用的气密性材料构成气密层，常见的可构成气密层的材料包括一定厚度的抹灰层、硬质的材料板（如密度板、石材）、气密性薄膜等、孔眼薄膜、保温材料、软木纤维板、刨花板、砌块墙体等不适于用做气密层，应选择适用的气密性材料做节点气密性处理，如紧实完整的混凝土、气密性薄膜、专用膨胀密封条、专用气密性处理涂料等材料;包装胶带、聚氨酯发泡、防水硅胶等材料不适合做节点气密性处理材料、对门洞、窗洞、电气接线盒、管线贯穿处等易发生气密性问题的部位，应进行节点设计并对气密性措施进行详细说明。

5 遮阳设计

北方寒冷地区的冬季供暖能耗在全国供暖能源需求量中占据很大比例，而太阳辐射可以有效替代部分供热能源，为人们提供一定热量，但是太阳能辐射并不适用于北方四季。夏天如果太阳辐射过高，反而需要耗费更多的空调能源来实现室内降温，所以寒冷地区被动式超低能耗建筑的建设过程中也同样要考虑遮阳设计，尤其是建筑的外窗部位。具体的遮阳设计内容应当结合当地的气候环境，以及建筑门窗的朝向和房间的使用频率等多方面因素，综合判断分析后再决定。

6 高效的新风热回收系统

被动式低能耗建筑一般通过采集太阳热量和人体本身的散热，就可以基本满足室内的温度需求，另外不足之处则可以通过新风热回收系统来补充，目前我国的新风热回收系统主要有两种，分别是集中式和分户式，具体安装类别可以根据用户需求确定。需要注意的是，在配置新风热回收系统时，首先应当满足室内居住人群对新鲜空气的需求量，其次再对热能加以回收利用，这样才能为人们提供最为舒适的居住环境。根据以往经验，新风热回收系统热回收率在75%以上，室内送风温度高于17摄氏度为佳。

7 辅助供暖供冷系统

辅助供暖供冷系统在超低能耗建筑中应用频率也非常高，其主要原理同样是针对太阳能等可再生资源实现资源循环利用。在寒冷地区采用辅助功能供冷系统的可行性比较高，但是需要注意的是，辅助供暖系统应当采用分户形式，热源生成方式可以选用空气源热泵或地源热泵。与此同时，在选用辅助热源时，还要同时考虑生活热水的使用需求，这点可以利用太阳能满足，太阳能热水的工作原理主要是通过自动检测供水系统内的水温差来启动或者关闭热循环泵，操作简单方便，更受人们喜爱。在进行辅助功能供冷系统的实际设计时，可以根据建筑使用需求设计多种辅助装置，以实现最优的能源辅助组合效果。

8 结束语

经过以上分析说明可以发现，被动式超低能耗建筑的实现技术涉及方方面面，尤其是对于寒冷地区而言，四季温差比较大，在进行被动式超低能耗建筑设计时，需要考虑的内容更加综合，相关设计人员必须全面掌握被动式超低能耗建筑的相关技术内容，这样才能为了给人们提供更加舒适的居住环境。

参考文献

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