山西省某超低能耗建筑能耗研究

秦旖

（山西省建筑科学研究院有限公司，山西太原 030001）

0 引言

随着我国城镇化进程的加剧，建筑作为能源消耗和碳排放的主体越来越引起社会的关注。相关统计资料表明：全球建筑分摊全世界20%～40%一次能源消耗[1-3]，与之带来的建筑碳排放占温室气体排放的30%[4]。快速城镇化给能源与自然环境带来巨大压力，这些压力又反制于城镇发展。因此，建筑业转型发展迫在眉睫。

从世界范围看，欧盟等发达国家为应对气候变化、实现可持续发展战略，不断提高建筑的能效水平。欧盟于2002年制定了建筑能效指令，2010年修订建筑能效指令，制定了“2020计划”，要求2020年，欧洲大陆所有新建建筑都必须达到“被动房”的技术指标。丹麦要求2020年后居住建筑全年冷热需求降低至20kWh/（m2·a）以下；英国要求2016年后新建建筑达到零碳，2019年后公共建筑达到零碳；德国要求2020年12月31日后新建建筑达到近零能耗，2018年12月31日后政府部门拥有或使用的建筑达到近零能耗；美国要求2020—2030年“零能耗建筑”应在技术经济上可行；韩国提出2025年全面实现零能耗建筑目标。

我国于2015年出台了《被动式超低能耗绿色建筑建筑技术导则》，2019年颁布《近零能耗建筑技术标准（GB/T 51350—2019）》，同时制定了一系列推广超低能耗建筑的相关政策文件。山西省作为超低能耗建筑试点，迫切需要进行超低能耗建筑研究。

1 建筑简介

建筑位于山西省太原市，气候分区为寒冷（A）区。建筑共计2层，一层～二层层高均为4.5m，总建筑面积780.00m2。建筑外墙选取具有高效保温性能的模塑聚苯板薄抹灰系统，屋顶选取兼具保温隔热与防水功能的聚氨酯硬泡和发泡水泥复合，门窗选取7级气密性（5mm+9mmA+5mm+9mmA+5mm）塑钢单框三玻中空平开窗。建筑采暖采用无水空气源热泵地板辐射供暖，如图1所示。

图1 建筑外观效果

建筑选用高性能围护结构，围护结构具体构造做法见表1。

表1 围护结构构造做法

2 建筑模拟

根据建筑竣工图纸以及保温材料检测报告，使用能效测评软件建筑进行建模以及工程设置，计算建筑年供暖需求。通过计算，得出该建筑年供暖需求为19.31kWh/（m2·a），低于《近零能耗建筑技术标准（GB/T 51350—2019）》对于寒冷地区超低能耗居住建筑供暖年耗热量指标20kWh/（m2·a）的规定，如图2所示。

图2 建筑模型

3 建筑检测

3.1 检测仪器

3.1.1 温度记录仪

装置温度记录仪来记录使用建筑的室内温度。本项目中建筑室内平均温度现场的检测过程严格按照《居住建筑节能检测标准（DBJ04/T 245—2014）》中对的要求来进行，选取可自动记录数据的温度记录仪，测点设于室内活动区，且距离地面700～800mm左右的距离，温度传感器等经过了防太阳辐射处理，检测于采暖季进行。

3.1.2 红外热像仪

采用红外热像仪分析建筑热工缺陷。项目中建筑热工缺陷现场的检测过程严格按照《居住建筑节能检测标准（DBJ04/T 245—2014）》中对建筑热工缺陷测试的要求来进行，选取Fluke TiX640红外热像仪对建筑围护结构进行测试。

红外热像仪是利用红外探测器和光学成像物镜接受被测目标的红外辐射能量分布图形反映到红外探测器的光敏元件上，从而获得红外热像图，这种热像图与物体表面的热分布场相对应。在调整仪器焦距，设置正确测量温度范围后，即可对建筑围护结构进行热工缺陷测试。

3.1.3MW-XQS-E外窗现场气密性检测设备

对建筑选用的门窗选取MW-XQS-E外窗现场气密性检测设备进行门窗现场气密性检测。项目中建筑外窗现场气密性检测过程严格按照《建筑节能工程施工质量验收规范（GB 50411—2007）》及《建筑外窗气密、水密、抗风压性能现场检测方法（JG/T 211—2007）》中对外窗窗口测试的要求来进行，选取MW-XQS-E外窗现场气密性检测设备。MW-XQS-E外窗现场气密性检测设备从外窗测试现场出发，自动采集检测数据并反馈控制信号。

3.2 建筑室内温度检测

选取采暖季最冷日进行室内温度检测。室内温度检测所需的仪器型号为GSP-6，测量范围为-40～85℃，测量精度为0.1℃。检测过程严格按照《居住建筑节能检测标准（DBJ04/T 245—2014）》中对的要求来进行。经过检测，建筑房间室内平均温度为20.5℃，高于《近零能耗建筑技术标准GB/T 51350—2019》对于建筑主要房间室内温度不低于20℃的规定。

3.3 建筑热工缺陷现场检测

本项目采用Fluke TiX640红外热像仪对建筑进行热工缺陷分析检测。建筑热工缺陷现场的检测过程严格按照《居住建筑节能检测标准（DBJ04/T 245—2014）》中对建筑热工缺陷测试的要求来进行。经红外热像仪热工缺陷检测，该建筑无明显热工缺陷，如图3所示。

图3 建筑红外热像检测结果

3.4 建筑气密性检测

为保证建筑气密性，设计要求单位面积空气渗透量不超过4.5m3/（m2·h），即选用窗户气密性不小于6级。因此，建筑选用窗户类型为中空塑钢推拉窗（5mm+9mmA+5mm+9mmA+5mm），玻璃类型为浮法玻璃，窗墙细部用膨胀螺栓、弹性密封材料、玻璃胶进行密封。建筑气密性检测时，对一层北窗、一层东窗及二层北窗进行检测，检测过程严格按照《建筑节能工程施工质量验收规范（GB 50411—2007）》及《建筑外窗气密、水密、抗风压性能现场检测方法（JG/T 211—2007）》中对外窗窗口测试的要求来进行。测试结果如表2所示。

表2 建筑气密性检测

测试结果显示，一层北窗、一层东窗及二层北窗单位面积空气渗透量均≤4.5m3/（m2·h）（不小于6级），现场所取窗户的气密性能达到7级，满足设计要求。

4 结论

通过对建筑进行能耗模拟分析、围护结构热工缺陷性能检测、建筑室内温度检测，得出：

（1）建筑年供暖需求为19.31kWh/（m2·a），低于《近零能耗建筑技术标准（GB/T 51350—2019）》对于寒冷地区超低能耗居住建筑供暖年耗热量指标20kWh/（m2·a）的规定。

（2）经红外热像仪热工缺陷检测，该建筑无明显热工缺陷。

（3）通过对采暖季最冷日室内温度检测，该建筑房间室内平均温度为20.5℃，高于《近零能耗建筑技术标准（GB/T 51350—2019）》对于建筑主要房间室内温度≥20℃的规定。

（4）经现场气密性检测，建筑外窗现场气密性能达到7级，满足设计要求。

该建筑各项测量指标均优于国家标准《近零能耗建筑技术标准（GB/T 51350—2019）》规定。该项目为低能耗建筑在山西乃至其他严寒和寒冷地区的发展提供了参考。