山西省某超低能耗建筑能耗研究

秦旖

（山西省建筑科學研究院有限公司，山西太原 030001）

0 引言

隨著我國城鎮化進程的加劇，建筑作為能源消耗和碳排放的主體越來越引起社會的關注。相關統計資料表明：全球建筑分攤全世界20%～40%一次能源消耗[1-3]，與之帶來的建筑碳排放占溫室氣體排放的30%[4]。快速城鎮化給能源與自然環境帶來巨大壓力，這些壓力又反制于城鎮發展。因此，建筑業轉型發展迫在眉睫。

從世界范圍看，歐盟等發達國家為應對氣候變化、實現可持續發展戰略，不斷提高建筑的能效水平。歐盟于2002年制定了建筑能效指令，2010年修訂建筑能效指令，制定了“2020計劃”，要求2020年，歐洲大陸所有新建建筑都必須達到“被動房”的技術指標。丹麥要求2020年后居住建筑全年冷熱需求降低至20kWh/（m2·a）以下；英國要求2016年后新建建筑達到零碳，2019年后公共建筑達到零碳；德國要求2020年12月31日后新建建筑達到近零能耗，2018年12月31日后政府部門擁有或使用的建筑達到近零能耗；美國要求2020—2030年“零能耗建筑”應在技術經濟上可行；韓國提出2025年全面實現零能耗建筑目標。

我國于2015年出臺了《被動式超低能耗綠色建筑建筑技術導則》，2019年頒布《近零能耗建筑技術標準（GB/T 51350—2019）》，同時制定了一系列推廣超低能耗建筑的相關政策文件。山西省作為超低能耗建筑試點，迫切需要進行超低能耗建筑研究。

1 建筑簡介

建筑位于山西省太原市，氣候分區為寒冷（A）區。建筑共計2層，一層～二層層高均為4.5m，總建筑面積780.00m2。建筑外墻選取具有高效保溫性能的模塑聚苯板薄抹灰系統，屋頂選取兼具保溫隔熱與防水功能的聚氨酯硬泡和發泡水泥復合，門窗選取7級氣密性（5mm+9mmA+5mm+9mmA+5mm）塑鋼單框三玻中空平開窗。建筑采暖采用無水空氣源熱泵地板輻射供暖，如圖1所示。

圖1 建筑外觀效果

建筑選用高性能圍護結構，圍護結構具體構造做法見表1。

表1 圍護結構構造做法

2 建筑模擬

根據建筑竣工圖紙以及保溫材料檢測報告，使用能效測評軟件建筑進行建模以及工程設置，計算建筑年供暖需求。通過計算，得出該建筑年供暖需求為19.31kWh/（m2·a），低于《近零能耗建筑技術標準（GB/T 51350—2019）》對于寒冷地區超低能耗居住建筑供暖年耗熱量指標20kWh/（m2·a）的規定，如圖2所示。

圖2 建筑模型

3 建筑檢測

3.1 檢測儀器

3.1.1 溫度記錄儀

裝置溫度記錄儀來記錄使用建筑的室內溫度。本項目中建筑室內平均溫度現場的檢測過程嚴格按照《居住建筑節能檢測標準（DBJ04/T 245—2014）》中對的要求來進行，選取可自動記錄數據的溫度記錄儀，測點設于室內活動區，且距離地面700～800mm左右的距離，溫度傳感器等經過了防太陽輻射處理，檢測于采暖季進行。

3.1.2 紅外熱像儀

采用紅外熱像儀分析建筑熱工缺陷。項目中建筑熱工缺陷現場的檢測過程嚴格按照《居住建筑節能檢測標準（DBJ04/T 245—2014）》中對建筑熱工缺陷測試的要求來進行，選取Fluke TiX640紅外熱像儀對建筑圍護結構進行測試。

紅外熱像儀是利用紅外探測器和光學成像物鏡接受被測目標的紅外輻射能量分布圖形反映到紅外探測器的光敏元件上，從而獲得紅外熱像圖，這種熱像圖與物體表面的熱分布場相對應。在調整儀器焦距，設置正確測量溫度范圍后，即可對建筑圍護結構進行熱工缺陷測試。

3.1.3MW-XQS-E外窗現場氣密性檢測設備

對建筑選用的門窗選取MW-XQS-E外窗現場氣密性檢測設備進行門窗現場氣密性檢測。項目中建筑外窗現場氣密性檢測過程嚴格按照《建筑節能工程施工質量驗收規范（GB 50411—2007）》及《建筑外窗氣密、水密、抗風壓性能現場檢測方法（JG/T 211—2007）》中對外窗窗口測試的要求來進行，選取MW-XQS-E外窗現場氣密性檢測設備。MW-XQS-E外窗現場氣密性檢測設備從外窗測試現場出發，自動采集檢測數據并反饋控制信號。

3.2 建筑室內溫度檢測

選取采暖季最冷日進行室內溫度檢測。室內溫度檢測所需的儀器型號為GSP-6，測量范圍為-40～85℃，測量精度為0.1℃。檢測過程嚴格按照《居住建筑節能檢測標準（DBJ04/T 245—2014）》中對的要求來進行。經過檢測，建筑房間室內平均溫度為20.5℃，高于《近零能耗建筑技術標準GB/T 51350—2019》對于建筑主要房間室內溫度不低于20℃的規定。

3.3 建筑熱工缺陷現場檢測

本項目采用Fluke TiX640紅外熱像儀對建筑進行熱工缺陷分析檢測。建筑熱工缺陷現場的檢測過程嚴格按照《居住建筑節能檢測標準（DBJ04/T 245—2014）》中對建筑熱工缺陷測試的要求來進行。經紅外熱像儀熱工缺陷檢測，該建筑無明顯熱工缺陷，如圖3所示。

圖3 建筑紅外熱像檢測結果

3.4 建筑氣密性檢測

為保證建筑氣密性，設計要求單位面積空氣滲透量不超過4.5m3/（m2·h），即選用窗戶氣密性不小于6級。因此，建筑選用窗戶類型為中空塑鋼推拉窗（5mm+9mmA+5mm+9mmA+5mm），玻璃類型為浮法玻璃，窗墻細部用膨脹螺栓、彈性密封材料、玻璃膠進行密封。建筑氣密性檢測時，對一層北窗、一層東窗及二層北窗進行檢測，檢測過程嚴格按照《建筑節能工程施工質量驗收規范（GB 50411—2007）》及《建筑外窗氣密、水密、抗風壓性能現場檢測方法（JG/T 211—2007）》中對外窗窗口測試的要求來進行。測試結果如表2所示。

表2 建筑氣密性檢測

測試結果顯示，一層北窗、一層東窗及二層北窗單位面積空氣滲透量均≤4.5m3/（m2·h）（不小于6級），現場所取窗戶的氣密性能達到7級，滿足設計要求。

4 結論

通過對建筑進行能耗模擬分析、圍護結構熱工缺陷性能檢測、建筑室內溫度檢測，得出：

（1）建筑年供暖需求為19.31kWh/（m2·a），低于《近零能耗建筑技術標準（GB/T 51350—2019）》對于寒冷地區超低能耗居住建筑供暖年耗熱量指標20kWh/（m2·a）的規定。

（2）經紅外熱像儀熱工缺陷檢測，該建筑無明顯熱工缺陷。

（3）通過對采暖季最冷日室內溫度檢測，該建筑房間室內平均溫度為20.5℃，高于《近零能耗建筑技術標準（GB/T 51350—2019）》對于建筑主要房間室內溫度≥20℃的規定。

（4）經現場氣密性檢測，建筑外窗現場氣密性能達到7級，滿足設計要求。

該建筑各項測量指標均優于國家標準《近零能耗建筑技術標準（GB/T 51350—2019）》規定。該項目為低能耗建筑在山西乃至其他嚴寒和寒冷地區的發展提供了參考。