夏熱冬暖地區被動式低能耗建筑控制要點初探
——以南安“中節能·美景家園”建設為例

徐文強

(福建中節能泉城投資有限公司 福建南安 362300)

0 引言

被動式低能耗建筑，由德國人發明并推廣。1991年，世界上第一個被動式房屋出現在德國達姆施達特市。所謂被動式建筑，是指采用各種節能技術構造最佳的建筑圍護結構，極大限度地提高建筑保溫隔熱性能和氣密性，使熱傳導損失和通風損失最小化；通過各種被動式建筑手段，盡可能實現室內舒適的熱濕環境和采光環境，最大限度降低對主動燃燒化學石采暖和制冷系統的依賴，或完全取消這類采暖和制冷設施[1]。

在我國，截止至2015年8月，已有28個項目單位的40棟被動房示范建筑被列入住房和城鄉建設部科學技術項目計劃，總建筑面積40萬m2，建筑類型包括住宅、工業廠房、辦公樓、幼兒園、教學樓、紀念館、學生宿舍等。涉及到的省份包括：河北、山東、遼寧、青海、黑龍江、福建、內蒙古、湖南和江蘇。氣候區涉及到嚴寒、寒冷、夏熱冬冷、夏熱冬暖、青藏高原等氣候區[2]。

本文以南安中節能·美景家園(北山節能示范項目)1#樓被動式低能耗建筑的建設經驗為例。

該項目從2013年5月開始設計，2014年4月基礎施工，2017年1月竣工驗收。由于此類型項目的獨創性，所有設計、管理、施工人員均無類似項目經驗，設計標準需根據氣候特征研發，建筑過程參建單位多，使用材料復雜，施工工藝要求高，各方均在實踐中摸索。故，該項目由國家住建部牽頭安排德國專家指導，到北方地區的被動式低能耗項目考察，經過各單位長期不懈努力，1#樓于2017年3月取得“中德合作高能效建筑——被動式低能耗建筑質量標識”。

1 項目概況

中節能·美景家園(南安北山節能示范項目)項目地處福建省南安市環城西路，總建筑面積10.8萬m2。1#樓以被動式低能耗建筑作為標準進行設計和施工。該建筑為一棟高層住宅，地面18層，地下1層，建筑面積6475m2，體型系數0.34，為剪力墻結構。項目的關鍵技術有：外墻和屋面保溫隔熱、外門窗保溫系統、高效熱回收新風系統、氣密性設計與施工、防潮防水技術、太陽能和其他可再生能源利用、節能照明、噪聲防護等。項目屋頂采用20cm厚石墨聚苯板，外墻采用10cm厚石墨聚苯板，外窗采用三玻兩中空的塑料窗，屋面設置太陽能集熱器。項目實測一次能源需求總量為92.12KWh/(m2a)，新風系統的熱回收率為75%，屋頂傳熱系數達0.21W/(m2K)，外墻傳熱系數達0.32W/(m2K)，外窗傳熱系數達1.10W/(m2K)，各項指標均滿足被動式低能耗建筑要求，并獲得“中德合作高能效建筑——被動式低能耗建筑質量標識”。

項目建設過程中，在設計、選材、施工等方面，與常規住宅項目相比，均更具一定的復雜度。德國Rongen Architekte建筑事務所所提供的德國被動式房屋主要指標如表1所示[3]。

表1 德國被動式房屋主要指標

注：該表中的m2指采暖面積，n50指室外壓差50帕的狀態下每小時換氣次數。

2 被動式低能耗建筑設計單位的選擇

夏熱冬暖地區的被動式低能耗建筑建設，是從實踐層面探索和研究未來該類型建筑在我國夏熱冬暖地區規模性建設的一次嘗試。因此，夏熱冬暖地區的被動式低能耗建筑，該項目開始設計時，無先例可以參考。在設計單位的選擇中，存在如下主要問題：

(1)北方地區個別設計單位，雖有被動式低能耗建筑的設計經驗，但對于南安地區的氣候特征不了解，對福建地區的相關地方法規不了解(消防、規劃、人防、節能等)，其設計的被動式低能耗建筑在南安無法落地。

(2)福建省當地設計單位，了解當地的政策和法規、熟悉當地的氣候特征，熟悉當地傳統的節能設計做法(如遮陽、隔熱等)，但沒有被動式建筑設計經驗，需花費大量時間從原理到構造進行學習培訓，需耗費時間成本。

(3)由于夏熱冬暖地區被動式低能耗建筑的建設屬于研發性質，之前沒有相關規范和標準，而由設計單位來制定設計標準，可能存在不夠客觀的情況，有“既當運動員、又當裁判員”嫌疑。因此，尚需第三方參與設計標準研發和評定。

經過多方努力，邀請德國能源署專家參與該項目的設計和指導工作，具體設計單位由經歷秦皇島“在水一方”被動屋設計的北京中建建筑設計院有限公司和福建省廈門合立道工程設計集團有限公司共同合作完成。

事實證明，如此選擇對項目的研發、推進、落地均有較好的效果。項目設計過程中，發現起源于德國的被動式低能耗建筑設計方法，并不完全適用于南安地區。從氣候區來看，德國的被動式低能耗建筑設計方法僅根據德國的氣候特征，更多考慮的是冬季的熱回收；而南安屬于夏熱冬暖地區，該地區的節能以夏季隔熱、通風和遮陽為主，冬季熱回收的需求不高。因此，在南安，熱回收對節能的貢獻率不如德國顯著，而遮陽和隔熱是南安項目優先考慮的被動節能策略。

基此，項目設計過程，德國能源署及兩個設計單位，根據南安氣候特征對項目設計展開了充分的討論和研究，最終制定了有效的設計策略，推動了項目進展。

3 被動式低能耗建筑材料選擇

常規住宅項目的建設，建設單位更多地在滿足項目使用需求后，考慮材料的性價比。該項目在初步實施階段，部分參建單位僅考慮按圖施工，對建筑材料的品質選擇有所忽視，造成了初步檢測無法通過，出現返工的情況。例如，窗口的密封材料，國內產品密封強度低，不耐老化，在檢測中無法達到被動式低能耗建筑氣密性要求；最終，該材料項目選擇了從德國進口。德國的窗口密封材料產品，窗的內部密封強度大于外部密封強度；內側為防水隔氣膜，外側為防水透氣膜；耐老化和建筑同壽命，使用后，項目的氣密性指標提高一個量級，滿足了項目的氣密性需求。

當然，國內的廠家也有能滿足多數被動式低能耗建筑建設過程中大多數材料的生產要求，例如，新風換氣機組、K≤0.8的建筑外窗等。因此，需在建設前進行調研，若國內產品能滿足項目建設需求，則無需從國外采購。

同時，需要注意的是，由于該類建筑建設對材料的性能要求較高，部分廠家對該性能產品的生產經驗較少，導致產品質量參差不齊，難以全部滿足性能需求。所以，項目應在材料進場時做好必要的抽檢工作，不能以為具有檢驗合格報告的產品就可以施工，以免造成返工情況。

4 被動式低能耗建筑施工控制

該項目為精裝修交房，為避免交付使用后，用戶裝修開洞影響項目品質，被動式低能耗建筑對施工要求較高。下文列舉兩處施工要求：

案例一：管線穿墻部位。被動式低能耗建筑要求采用專用的密封膠圈，或者纏繞套管的密封膠帶封堵管線穿氣密層的部位；在內側，密封膠圈或者纏繞套管的密封膠帶，必須采用抹灰密封；在外側，穿保溫層的套管和管線，必須預壓密封膠帶纏繞，防止雨水滲漏；套管和管線周圍的縫隙，采用礦棉封堵；房間內的插座，盡量使用保證氣密性的專用插座。如果沒有相關產品，就需要先用石膏膩子填充開口，然后再塞進插座，保證氣密性。

從上述要求可知，穿孔越多，就越容易出現操作上的失誤，破壞氣密性，如圖1所示。

圖1 管線穿墻、設備嵌墻構造要求

案例二：施工要求保溫材料雙層錯位敷設(2mm×50mm)，外側的保溫層要將窗框包覆在內，并卡進實墻開口內。預壓密封膠帶(海綿材質，深灰色)應粘貼在紅色氣密膠帶上方。因為窗框和墻體之間的結合處必須嚴格密實填充，不能有縫隙。所以，窗戶的尺寸最好在實際測量了窗洞開口后確定。此外，角鐵下方，還應設置耐壓的熱隔斷(比如 10mm 厚的硬橡膠墊)，如圖2所示。

圖2 項目外窗安裝構造

由于被動式低能耗項目驗收時需要進行氣密性檢測，控制每小時換氣次數，因此，對施工有很高的精確度、復雜度要求，如圖3所示。

圖3 項目現場施工節點

綜上所述，施工培訓、理論講解和指導是被動式低能耗項目不可或缺的因素，其中包含3個方面：

(1)理論講座，使施工人員掌握被動式低能耗建筑的基本原理；

(2)施工培訓，使施工技術人員及農民工掌握基本施工方法；

(3)德國專家對關鍵細節現場指點和對樣板房的施工指導。

5 結語

經過對南安中節能·美景家園項目1#樓被動式低能耗建筑的建設過程的分析，可以發現，被動式低能耗建筑建設，應該因地制宜，從原理入手，對項目的設計、選材、施工各個環節做到全過程控制；把握細節，不因為材料價格、產地因素而降低項目的品質。在建設中進步，在建設中發現和解決問題，以使項目建設能為今后我國夏熱冬暖地區被動式低能耗建筑的發展提供經驗和借鑒。

[1] 程才實.試論“在水一方”中德合作被動式低能耗建筑示范的重要意義[J].北京：建筑科技, 2014.

[2] 張小玲.我國被動房屋的發展現狀[J].北京：建設科技, 2015.

[3] 張小玲.被動式房屋的指標控制和計算方法[J].北京：住宅產業, 2014.