摘要：被动式超低能耗建筑是利用保温隔热性能和气密性更好的围护结构，采用高效热回收新风技术，有效的降低建筑采暖和制冷需求，充分利用可再生能源，适应气候特征和自然条件，以低能源消耗提供舒适的室内环境并满足绿色建筑基本要求的技术体系。与传统建筑的供暖方式不同，被动式建筑采暖能源主要通过被动利用外窗透射的太阳能、内部人员散热、电器设备等能源，结合性能更好的外围护结构。按照当前国内节能率的计算方式，被动式超低能耗建筑相当于国内92%节能率的建筑。
关键词：被动式；低能耗；建筑技术
一、被动式超低能耗建筑技术介绍
被动式超低能耗建筑是我国节能建筑发展的重要趋势，现在国内已经有多个示范建筑，并陆续制定相关的技术导则或设计标准。国内典型的被动式超低能耗示范建筑主要有秦皇岛某示范工程、哈尔滨某示范工程、新疆某示范工程等。但是国内被动式超低能耗示范建筑的实际运行情况缺乏实测数据为其他工程提供参考，作为被动式超低能耗建筑节能效果最薄弱的部件建筑外窗，更是这样。现在国内被动超低能耗示范建筑评价是基于德国的方法进行，外窗的热工性能受到设计、材质、加工、组装和安装等因素影响，仅通过热工模拟计算是不能反映外窗真实的性能的。
建筑外窗的热工性能包括保温性能和气密性能。保温性能以传染系数表征，主要取决于外窗的玻璃和型材配置设计，加工和安装也受到影响，气密性能取决于外窗的窗型设计、材质、组装和安装质量。
二、哈尔滨气候特点及研究建筑工程概况?
1.哈尔滨地区气候特点?
该项目位于哈尔滨市，该市地处北纬44°04′～46°40′，东经125°41'～130°13'之间，位于亚欧大陆东部的中高纬度，按我国的气候带划分，哈尔滨市的气候属于中温带大陆性季风气候。依据参考资料哈尔滨地区属于严寒A区。该区域建筑热工设计以最冷月平均温度（哈尔滨最冷月平均温度）≤-10℃，以日平均温度（哈尔滨日平均温度）≤5℃的天数大于等于145天为辅助设计指标。建筑设计要求必须充分满足冬季保温要求，但一般不考虑夏季防热的问题。?
2.建筑概况?
研究对象为哈尔滨市内一座集行政、教学、实验为一体的综合楼。该建筑为四层：地下一层，地上三层。总建筑面积为5075m2，建筑高度为20.1m。一层为厨房餐厅、二层为为教室及活动室，三层为风雨操场。?
该建筑的体形系数为0.4，总窗墙面积比为0.28，满足DB11/687-2009《公共建筑节能设计标准》。?
外窗综合传热系数根据DB11/687-2009《公共建筑节能设计标准》外墙和外窗综合传热 分别为0.38W/m2.K，2.4 W/m2.K。由此得出体育馆外墙和外窗均符合节能标准。但根据资料砖混+粘土砖，双层玻璃结构的能耗损失较大。?
3.建筑能耗统计?
（1）暖通空调系统?
综合楼冷冻机房设置在地下室，建筑冷源采用3台蒸汽式溴冷机，空调系统采用风机盘管+新风系统。建筑热源利用市政热水，利用板式换热器换取热水供辐射采暖系统和散热器系统使用。?
（2）能耗统计?
根据调研结果，该综合楼2013年1月～2013年12月全年累计耗电量为342000kWoh，电费为150060元。采暖收费方式按使用面积收费，费用标准为40元/m2，总费用为135333元。从单位面积上看，年平均电耗为59kWoh/m2，相对于节能建筑仍有进一提升的可能。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆对建筑物采暖空调能耗进行全年能耗统计，单位采用kg/m2，结果为25kg/m2（标煤），任有巨大提升的空间。
三、被动式超低能耗建筑的主要技术研究
寒冷地区的被动式超低能耗建筑中的主要技术包括将无热桥的保温系统、遮阳设计、辅助热源、新风系统等设计在建筑中进行实际的应用，这些部分能够是建筑具有低能耗的特点，大大减少能源的消耗，某建筑大学所研究的装配式超低能耗建筑被动式项目对寒冷条件的使用进行了分析和研究。
1.无热桥的建筑保温系统设计
被动式超低能耗建筑需要具有非透明性的围护结构，使其具有保温特点，通过无热桥的设计能够使保温层形成完整的形式。
2.建筑的气密性设计
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。
3.建筑遮阳设计
寒冷地区供暖能耗在全年建筑总能耗中占主导地位，太阳辐射可降低冬季供暖能耗，但也会增加夏季空调能耗，因此，寒冷地区的东、西、南向的外窗均应考虑遮阳措施。遮阳设计应根据寒冷地区的气候特点，房间的使用要求以及窗口所在朝向综合考虑。可采用可调或固定等遮阳措施，也可采用各种热反射玻璃、镀膜玻璃、阳光控制膜、低发射率膜等进行遮阳；超低能耗建筑宜采用可调节的遮阳设施。可调节外遮阳表面吸收的太阳得热，传入室内的比例比内遮阳或中置遮阳小，并且可根据太阳高度角和室外天气情况自动或手动调整，是最适合超低能耗建筑的遮阳形式。
4.建筑新风热回收系统设计
被动式超低能耗建筑应采用高效新风热回收系统，通过回收利用排风中的能量降低供暖制冷需求，不用或少用辅助供暖供冷系统，实现超低能耗目标。高效新风热回收系统通过热回收装置使新风和排风进行热交换，回收排风中的能量。热回收效率是评价热回收装置换热性能的主要指标，设计时应选用高效的热回收装置，并应满足以下要求:显热回收装置的温度交换效率1不应低于75%；全热热回收装置的焓交换效率2不应低于70%；热回收装置单位风量风机耗功率应小于0．45W/(m3/h)。热回收装置的类型应根据寒冷地区气候特点，全热回收装置同显热回收装置节能效果相当，显热回收具有更好的经济性，但全热回收装置利于降低结霜的风险，应根据具体项目情况综合考虑。
四、被动式超低能耗建筑设计理论发展?
被动式超低能耗建筑可以有效提高环保型能源的利用率，降低我国煤炭石油等一级能源的使用。通过对被动式超低能耗建筑的研究我们可以做出以下论断。
1、在我国具有相应条件的地区，建设被动式超低能耗建筑具有很强的可行性，可以有效改善居民的生活环境，降低经济成本，同时也是保护我国地域文化的一种有效办法。?
2、低能耗建筑未来的发展趋势是高效率、零能耗。我国应该牢牢抓住我国具有的气候资源特点，在低能耗建筑方面积极开展研究工作。?
3、低能耗建筑的研究工作比较复杂，研究人员在进行相关方面研究时，要充分考虑地区气候条件和人体舒适度之间的关系，同时要对当地的文化传承、生态发展以及经济成本和技术条件进行考量，通过被动式采暖、被动式通风蓄热降温等技术为我国低能耗建筑的发展提供理论支持。
结语
随着对环境保护重视程度的越来越高，被动式超低能耗建筑的研究越来越受到关注。建筑设计通过充分利用建筑自身设计及周边物理环境，以设计为手段，因地制宜，优化材料配置及后期合理的运行管理等达到满足室内舒适环境的目的，以达到建筑物自身节能环保的新理念。?被动式房屋是现在世界上先进的节能建筑，作为超低能耗和极高舒适度的节能建筑，已经在世界各地得到推广。中国正面临着日益严峻的能源和环境挑战。所以降低传统建筑对不可再生能源的消耗，集成可再生木结构建筑技术与被动式超低能耗绿色建筑技术，将成为建造过程中严重的重点。
参考文献：
[1]许锐.被动式超低能耗建筑设计基础与工程应用探讨[J].建材与装饰，2016，41：63-64.
[2]祝侃，刘晓静，许超.江苏省超低能耗被动式建筑技术应用分析[J].建筑节能，2016，10：75-78+92.
[3]孙璐楠，李昊翼，何立鹏.被动式超低能耗绿色建筑的空调系统设计分析[J].建筑技术开发，2016，02：13-15.
论文作者:余波
论文发表刊物:《防护工程》2018年第31期
论文发表时间:2019/1/16
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