质检中心实验室建设项目为例
摘要：据国内外统计，建筑业在建造和使用过程中能源消耗巨大，建筑节能已经是大势所趋。建筑设计作为建筑建造的重要阶段，需对超低能耗建筑进行探索，为助推生态文明建设、助推健康中国、大力发展生态建筑尽一份力。
本文以2017年设计的“国家林草局林化产品质检中心实验室建设项目”为对象，就建筑围护结构的超低能耗优化进行研究。参考国内先进技术和方法，优选高热阻、高蓄热的保温、隔热材料及专用窗户类型等，从以下三个方面进行超低能耗建筑优化：（1）围护结构——更高的保温隔热性；（2）建筑整体——更优的气密性；（3）热桥——无能耗的热桥设计。通过节能软件计算，对比原设计与优化后设计方案的节能效果，阐明超低能耗建筑的优越性，为建筑领域实现节能减排提供数据和案例参考。
关键词：围护结构； 超低能耗建筑； 保温隔热性能； 高气密性； 无热桥 1绪 论：
1.1 超低能耗建筑的概念
我国的“被动式超低能耗绿色建筑”这一概念在住房和城乡建设部制定的《被动式超低能耗绿色建筑技术导则（试行）（居住建筑）》中被首次明示,而后，这一概念在《近零能耗建筑技术标准》GB/T51350-2019中被明确定义。《标准》中指出“近零能耗建筑适应气候特征和场地条件，通过被动式建筑设计最大幅度降低建筑供暖、空调、照明需求，通过主动技术措施最大幅度提高能源设备与系统效率，充分利用可再生能源，以最少的能源消耗提供舒适室内环境，且其室内环境参数和能效指标符合本标准规定的建筑”。超低能耗建筑是近零能耗建筑的初级表现形式，其室内环境参数与近零能耗建筑相同，相应的能效指标均略低于近零能耗建筑[1]。
1.2 超低能耗建筑的优势
（1）超低能耗建筑的室内温度全年保持在20℃-26℃之间，湿度维持在30%-60%之间，全天室内恒温、恒湿，人们体感舒适、适宜。
（2）超低能耗建筑的高气密性，阻挡室外污浊空气的进入，杜绝了雾霾的入侵；同时造就了良好隔声效果，让室内环境更加安宁；采用新风设备设置PM2.5高效净化装置等措施，提升了室内空气品质。无热桥措施的采用，使围护结构内表面无潮湿、结露、发霉甚至滴水，保障了房间的清洁、卫生。
（3）由于超低能耗建筑采用更高质量的建筑材料，先进的设备，施工时严格的技术控制，精细化施工，以及合理的运行管理，所以其建筑质量会有更大提升，建筑寿命有所延长。
2 国家林草局林化产品质检中心实验室建设项目围护结构节能设计
2.1本工程承重结构采用钢筋混凝土框架加剪力墙结构，围护墙体均采用
200mm厚蒸压加气混凝土砌块。项目所在地位于夏热冬冷地区，建筑节能分类为公共建筑甲类。建筑外表面积为4177.04㎡，总体积为20759.74m3，体型系数为0.20。外墙保温采用200mm厚蒸压加气混凝土砌块加60mm厚发泡陶瓷保温板Ⅲ型（燃烧性能A1级）；屋面保温采用110mm厚泡沫玻璃保温板Ⅱ型（燃烧性
能A1级）。外窗框料选用断桥铝合金型材，玻璃选用充氩气Low-E保温玻璃——6mm厚高透光Low-E玻璃+12mm厚氩气+6mm厚透明玻璃；建筑外窗抗风压性能、保温性能、气密性、水密性、隔音性能和采光性能均不低于《建筑外门窗气密、水密、抗风压性能分级及检测方法》中规定的4级、7级、6级、3级、4级和3级等级。
3 国家林草局林化产品质检中心实验室建设项目围护结构超低能耗优化设计 3.1研究方法
据统计，由建筑围护结构导致空调、照明等能量损耗占有相当大的比例，围护结构性能不佳，制冷或供暖能量损失超过30%。在不改变原有建筑平面布局与空间使用的前提下，对本项目的围护结构进行如下超低能耗优化研究：（1）提高围护结构的保温隔热性能；（2）提高建筑整体的气密性；（3）进行无热桥的设计。利用绿建斯维尔节能计算软件对优化前后的节能设计进行计算机模拟论证，分别对这三个方面的模拟结果进行对比评价。 3.2优化设计
3.3保温隔热性能更高的围护结构 （1）墙体节能
根据《建筑设计防火规范》结合《近零能耗建筑技术标准》附录C围护结构保温及结构做法中要求，选用岩棉带薄抹灰+蒸压加气混凝土砌块作为本项目的外墙外保温节能优化设计系统。此系统具有良好的保温性能、优异的防火性能、稳定的耐久性能，及一定的力学性能及憎水性能，确保外墙体系的安全性、节能性和耐久性。 （2）屋面节能
第一步：隔汽层，2.5mm厚铝箔聚酯胎自粘性改性沥青卷材做蒸汽阻拦层，既解决了隔汽问题，又解决了与现浇钢筋混凝土屋面板粘结问题。
第二步：最薄105mm厚保温层自带2%找坡坡度，选择高密度（30kg/m3）的石墨聚苯板（燃烧性能B1级）。此构造做法的优化点在于需要将保温层粘结在隔汽层上，以防止出现保温移动时产生的无法控制的板缝，从而增强其密封性。 第三步：3mm厚底层SBS改性沥青防水卷材直接粘结在保温板上。 第四步：4mm厚面层SBS改性沥青防水卷材粘结在底层防水层上。 第五步：20mm厚 1:2.5水泥砂浆结合层。 第六步：粘贴地砖，水泥砂浆擦缝。
以上构造做法充分保证了本工程具备保温材料处于绝对长期干燥的屋面系统，实现了屋面防水、隔汽、保温的作用。 （3）门窗节能
3.4《近零能耗建筑技术标准》要求夏热冬冷地区公共建筑外门窗必须符合以下规定：
⑴ 外窗气密性能不宜低于8级。
⑵ 外门、分隔供暖房间与非供暖房间的内门气密性能不宜＜6级。
⑶ 公共建筑外窗（包括透光幕墙）热工性能参数按照“公共建筑外窗（包括透光幕墙）传热系数和太阳得热系数值”表选取。
⑷ 门窗洞口尺寸应按照《建筑门窗洞口尺寸系列》的要求设计，并应优先选用《建筑门窗洞口尺寸协调要求》规定的常用标准规格。
⑸ 外窗和遮阳装置性能选择时，应综合考虑夏季遮阳、冬季得热以及天然采光的
需求[1]。
为满足以上规定和《近零能耗建筑技术标准》第6.1.5条及表6.1.5-2中对公共建筑外窗传热系数和太阳得热系数限值要求，本工程从《近零能耗建筑技术标准》附录D外门窗设计选型及热工性能表中选取86系列内平开铝木复合窗，玻璃配置5+12A+5+12A+5。 3.5 遮阳
本建筑为东西朝向，选择安装可自动调节的智能百叶窗帘，窗帘的亮度、温度感应器可以根据室内亮度值调节叶片的开和角度，也可以自动适应天气和气温的变化，通过叶片的自动调节而接收或阻止阳光的射入。用户可以通过手机、电脑远程控制及定时控制百叶窗开启与闭合，加入了智能化家庭管理系统，在实现节省能源的同时保证了理想的室内温度。 4 建筑整体的高气密性
4.1对建筑整体进行高气密性处理：
（1）建筑围护结构的气密层应具备连续性并将外围护结构整体包裹。
（2）参照《建筑外门窗气密、水密、抗风压性能分级及检测方法》[2]的相关要求，外门窗气密性能≮8级，同时要具备良好的防水性能。因此安装节点进行如下处理：采用防水隔汽膜覆盖窗框，在防水隔汽膜上抹外墙抹灰层，以此保证了抹灰层-防水隔汽膜-窗框之间气密层的连续性，最后将聚氨酯发泡剂填充在固定好的外窗框体与墙体结构之间的空隙中进行封堵，使得安装完成后的门窗具备较好的热工性能和隔音性能[3]。
（3）根据建筑不同节点位置采取专用气密性处理涂料、气密性薄膜、混凝土、专用膨胀密封条等针对性材料进行气密性技术处理[4]。 5 无热桥设计
5.1严格按照《近零能耗建筑技术标准》规定对热桥做如下处理： 5.1.1围护结构保温层保证均匀连续，热阻一致。
5.1.2 外墙热桥进行如下处理（1）单层外墙保温层，采用锁扣方式连接。（2）墙角处采用成型保温构件。（3）外墙保温锚固件采用断热桥锚栓。（4）穿墙管道处，从室内侧向洞口与管道之间的缝隙内注入聚氨酯发泡剂进行封堵，在墙体内外两侧管道根部粘贴聚四氟乙烯高分子聚合物防水隔汽膜（具有良好的化学稳定性和耐腐蚀性），并将其密实地黏贴在洞口基层墙体处，以保证管道与基层之间无缝隙，增加气密性的同时避免雨水通过管道与墙体之间的缝隙进入室内；外墙外保温系统中的穿透构件与保温层之间的接缝，采用预压膨胀密封带密封；所有外露构件均用保温层进行覆盖，注意外保温各收头接缝部位的防水防裂处理，同时施工质量不可忽视[5]。（5）外墙上的金属连接件与基墙接触位置增加厚度不小于20mm的保温材料垫层。
5.1.3外门窗紧贴结构墙外侧安装，外门窗与结构墙之间的缝隙采用聚氨酯发泡剂填充，同时进行密闭处理：（1）室内一侧使用防水隔汽膜，室外一侧使用防水透气膜；（2）宜采用预压膨胀密封带密封。
5.1.4屋面热桥处理：（1）屋面与外墙连接处的保温层必须连续完整。（2）屋面保温层靠近室外一侧设置防水层；屋面结构层上、保温层下设置隔汽层；屋面隔汽层设计及排气构造设计符合现行国家标准《屋面工程技术规范》的规定。（3）女儿墙等突出屋面的结构体，其保温层与屋面、墙面保温层连续完整。（4）穿屋面管道的预留洞口大于管道外径100mm以上，伸出屋面外的管道设置套管进
行保护，套管与管道间注入聚氨酯发泡剂。
5.1.5.一层非采暖的车库顶板下采用50mm厚岩棉保温板（燃烧性能A级）与楼上采暖房间进行分隔。 6 结论
对按照《近零能耗建筑技术标准》中超低能耗建筑的标准要求、设计做法和按照传统节能设计标准的标准要求和设计做法进行统计汇总如下表所示。 表4-1 项目优化前后参数对照表
上述研究仅对本项目的围护结构进行能耗性能优化设计，以室内环境参数和能效指标为性能目标，以围护结构性能参数为指标对设计进行优化。选用适合的材料，采用合理的构造措施，运用先进的技术进行优化设计，通过绿建斯维尔节能计算软件对相关数据、技术参数进行计算，以年为计算周期，对比优化前后能耗结果，展示了超低能耗建筑节能的优势。
如果将本项目设计成一个完整的超低能耗建筑，还需要与其他专业共同探讨、研究，采取更多技术措施，如能源设备和系统的改进：供冷供热系统及冷热源的设备选择适合当地的高能效等级产品；新风热回收采用高效热回收装置及设置低阻高效的空气净化装置；选择高效节能光源和灯具以及能源再利用等等。对优化完善后的建筑的用能系统再进行分类分项监测、计量，最终更加充分证明超低能耗建筑设计在保证室内环境舒适度的前提下，做到节省能源、降低能耗的结论。 6结束语：
宜居，是人类生活的永恒追求，节能减排是人类社会的大势所趋。超低能耗建筑的建设是满足人民对美好生活的向往，是建筑物走向“更舒适、更节能、更高质量、更好环境”生态宜居的必由之路。随着我国城镇化的发展，能源安全、环境保护、气候变化已成为各级政府面临的挑战。而以人为本、生态宜居、使居民有获得感将成为各级政府的重要责任。相信各省市、地方政府会尽快编制出适合本地区特点的实施标准，扩大示范规模，加速技术开发，促进建筑节能材料与产品更新换代，加强人员技术培训、精心设计、控制施工质量、加强运行管理。我们要利用最少的技术手段、付出最小的代价，建造出最舒适、最节能的高品质建筑。我们要通过不懈努力，积极推进建筑节能，为节能减排工作做出贡献。 参考文献：
[1] GB/T 51350—2019，近零能耗建筑技术标准[S]．北京：中国建筑工业出版社，2019．
[2] GB/T 7106—2008，建筑外门窗气密、水密、抗风压性能分级及检测方法[S]．北京：中国建筑工业出版社，2008．
[3] 陈春升.被动式超低能耗建筑气密层薄弱位置及处理[J].建筑学研究前言，2019,（4）.
[4] 建科【2015】179号，被动式超低能耗绿色建筑技术导则（试行）（居住建筑）[S]．住房城乡建设部，2015．
[5] 张连成．浅谈被动房外墙保温施工技术[N]．绿圈，2019-07-18．
[6] GB 50189—2015，公共建筑节能设计标准[S]．北京：中国建筑工业出版社，
2015．
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