1 前言

建筑節(jié)能對(duì)國(guó)家和社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展起到至關(guān)重要的作用,，也是實(shí)現(xiàn)國(guó)家能源安全的重要途徑之一,。國(guó)際上建筑領(lǐng)域節(jié)能技術(shù)起步早，已經(jīng)從降低建筑能耗向被動(dòng)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(cè)舉措使建筑本身對(duì)能耗的需求降到最低,，并充分開(kāi)發(fā)利用可再生能源，從而擺脫對(duì)傳統(tǒng)化石能源的依賴,，這些已經(jīng)成為德國(guó),、丹麥、奧地利等建筑節(jié)能領(lǐng)先國(guó)家的節(jié)能減排重要手段,。

在國(guó)內(nèi),，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人們生活水平的提高，能源消耗,、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和氣候環(huán)境之間的矛盾日益凸顯,。在此過(guò)程中，節(jié)能技術(shù)也開(kāi)始發(fā)展和應(yīng)用,，提高能源利用效率和清潔能源開(kāi)發(fā)。自2009年起,，在住房城鄉(xiāng)建設(shè)部建筑節(jié)能與科技司的指導(dǎo)下,，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部科技與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展中心與德國(guó)能源署（dena）在中國(guó)推廣建設(shè)“被動(dòng)式低能耗建筑”。2011年6月,，中國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部和德國(guó)交通,、建設(shè)和城市發(fā)展部簽署了《關(guān)于建筑節(jié)能與低碳生態(tài)城市建設(shè)技術(shù)合作諒解備忘錄》，進(jìn)一步明確了發(fā)展被動(dòng)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(diǎn),。在中德雙方技術(shù)人員的緊密合作下,，從人員培訓(xùn)、方案設(shè)計(jì),、材料產(chǎn)品選擇,、施工工法到驗(yàn)收檢測(cè)，全方位地探索適應(yīng)中國(guó)當(dāng)?shù)貤l件下的建造被動(dòng)式房屋的解決方案,。

2 被動(dòng)式建筑

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

被動(dòng)房改造需要通過(guò)一系列被動(dòng)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(hù)結(jié)構(gòu),、保溫隔熱性能和氣密性更高的外窗,、無(wú)熱橋的設(shè)計(jì)與施工、建筑整體的高氣密性,、高效新風(fēng)熱回收系統(tǒng),、建筑隔聲、廚房補(bǔ)風(fēng)排煙等,。實(shí)現(xiàn)提高建筑舒適性的同時(shí),，保證建筑低能耗運(yùn)行。

通過(guò)一系列改造措施,，建筑室內(nèi)環(huán)境和能耗指標(biāo)必須達(dá)到德國(guó)能源署被動(dòng)房認(rèn)證指標(biāo),，才可獲得認(rèn)證。室內(nèi)環(huán)境參數(shù)和能耗指標(biāo)如表1,、表2所示,。

表1 環(huán)境參數(shù)指標(biāo)

表2 能耗指標(biāo)

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(wù)中心項(xiàng)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(hào),、3號(hào),、5號(hào)、6號(hào)房）作為改造對(duì)象,，對(duì)整棟建筑進(jìn)行被動(dòng)房外立面改造,，并選其中3號(hào)和5號(hào)房進(jìn)行室內(nèi)裝修，作為本示范項(xiàng)目的體驗(yàn)民居,。

3.1 技術(shù)方案

本項(xiàng)目被動(dòng)房通過(guò)關(guān)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(wú)熱橋設(shè)計(jì)、高效熱回收新風(fēng)系統(tǒng)五大方面,，實(shí)現(xiàn)被動(dòng)房認(rèn)證要求,。

（1）整個(gè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用燒結(jié)多孔磚；混凝土模板拉桿孔洞內(nèi)注入發(fā)泡劑,，并用泡沫棒塞滿拉桿孔,，內(nèi)墻面孔位置抹膨脹水泥砂漿,，內(nèi)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(jìn)行密封,，電線管穿完電線后,，將入戶管內(nèi)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(dòng)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(guó)被動(dòng)房技術(shù)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(yīng)選用高性能保溫材料。用清華dest軟件計(jì)算結(jié)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(dòng)式建筑節(jié)能效果的關(guān)鍵部件,，按照德國(guó)被動(dòng)房技術(shù)要求,，建筑外窗平均傳熱系數(shù)k≤0.9W/(m2·k)，且外窗應(yīng)有良好的氣密,、水密及抗風(fēng)壓性能。外窗選用增強(qiáng)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(guò)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(jié)構(gòu)外表面齊平的外掛安裝方式,，外窗與結(jié)構(gòu)墻之間的縫隙采用耐久性好的密封材料密封嚴(yán)密。

（4）主要在建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)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(fù)荷及能耗,。被動(dòng)式住宅在易產(chǎn)生熱橋的位置,，包括外墻與窗戶結(jié)合處縫隙,、雨水管、開(kāi)敞外挑露臺(tái)與建筑結(jié)構(gòu)連接處,、地上地下管道穿墻,、穿屋面處，采用防熱橋技術(shù)措施及特制的隔熱構(gòu)件,。這些構(gòu)件有利于避免熱橋的產(chǎn)生,，減少了建筑內(nèi)部熱量的散失，同時(shí)杜絕了由于熱橋產(chǎn)生的結(jié)露問(wèn)題,。

（5）根據(jù)被動(dòng)式建筑標(biāo)準(zhǔn)要求,，新風(fēng)換氣熱回收率要大于75%。與傳統(tǒng)房屋相比,，被動(dòng)式建筑熱需求極低,，根據(jù)室內(nèi)二氧化碳濃度自動(dòng)調(diào)節(jié)輸送新風(fēng)，通風(fēng)系統(tǒng)需設(shè)置熱回收裝置,。根據(jù)以上要求,，需給被動(dòng)房屋配置一臺(tái)帶熱回收的節(jié)能冷暖通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)，每戶配置兩臺(tái)專用設(shè)備,。

熱回收節(jié)能冷暖空調(diào)系統(tǒng)集成了新風(fēng),、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(diào)制冷,、冬季采暖和全年帶熱回收的新風(fēng)換氣功能。該產(chǎn)品制冷能效比達(dá)到2.8,，制冷+制熱水的綜合能效比達(dá)到5.5,。在冬季室外-10℃環(huán)境下，制熱COP達(dá)到2.2上,功率為1007W,。

3.2 結(jié)果分析

通過(guò)改造后,，該建筑通過(guò)中德高能效建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，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(hù)結(jié)構(gòu)和一次能源需求如表3,、表4所示：

表3 維護(hù)結(jié)構(gòu)性能參數(shù)

表4 一次能源需求數(shù)據(jù)

4 結(jié)論和啟示

通過(guò)蘇州同里湖嘉苑被動(dòng)房改造認(rèn)證項(xiàng)目，可以得到如下幾點(diǎn)啟示：

（1）性能化設(shè)計(jì)，在改造設(shè)計(jì)階段,，根據(jù)建筑所在地理位置,、氣候環(huán)境，以及建筑設(shè)計(jì)規(guī)范和被動(dòng)房要求,，并通過(guò)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(fēng)與除濕需求,、辦公設(shè)備,、生活熱水制備等負(fù)荷需求，最終得到建筑一次能源需求總量,。

（2）精細(xì)化施工,，被動(dòng)房關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)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(wú)熱橋設(shè)計(jì)、高效熱回收新風(fēng)系統(tǒng),，要在各重要節(jié)點(diǎn)施工過(guò)程中保證施工質(zhì)量,，尤其是隱蔽工程，才能保證各系統(tǒng)的正常運(yùn)行和使用,。

（3）數(shù)字化管理,，在被動(dòng)房改造結(jié)束后，應(yīng)對(duì)建筑全生命周期進(jìn)行監(jiān)測(cè)管理,，包括建筑室內(nèi)環(huán)境參數(shù),、熱回收新風(fēng)系統(tǒng)狀態(tài)和保溫系統(tǒng)性能等，實(shí)現(xiàn)建筑的健康,、高效,、低碳運(yùn)行。

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