中國近零能耗建筑發(fā)展關鍵問題及解決路徑

熊杰

（安順市建筑設計院，貴州 安順 561000）

近零能耗建筑是依靠太陽能和可再生能源來維持建筑物的正常運轉，其結構特點以圍護結構被動式節(jié)能設計為主，能夠使建筑的保溫性、空氣濕度、含氧量得到有效控制，確保居住環(huán)境的舒適與宜人。該建筑體系的發(fā)展前景巨大、市場需求廣闊，是我國保持建筑業(yè)健康發(fā)展的必要路徑，為了進一步提高近零能耗建筑的應用價值，需要對其當前發(fā)展過程中出現(xiàn)的不足之處進行深入分析。

一、中國近零能耗建筑發(fā)展關鍵問題研究

（一）發(fā)展方式缺少針對性

我國的近零能耗建筑發(fā)展起步較晚，相關技術規(guī)劃、基礎理論大多參考發(fā)達國家的成功案例，無論是單位面積的建筑能耗還是能源的應用方式都難以達到高標準的使用需求，以我國長江以南的地區(qū)為例，由于供暖方式采用的是“部分空間、部分時間”的設計形式，使得夏季的室內(nèi)溫度相對較高，冬季室溫則普遍較低，導致采暖能耗遠高于同氣候條件下的西方國家。而且我國的地域遼闊，氣候差異性較大，很難實施統(tǒng)一的能耗指標，不僅加重了指標體系的構建難度，還使得空置率過高的住宅建筑產(chǎn)生大量熱能損耗，影響集中設備的負荷率，造成不必要的經(jīng)濟損失。

（二）技術方向與目標制定不明確

近零能耗建筑的技術特點即是按照不同氣候特征和實地條件，通過被動式設計方法使得建筑物的能源需求得以大幅度降低，并進一步提升主動式能源系統(tǒng)與裝置的應用效果，從而達到可再生資源替代建筑能源的目的。雖然各國對近零能耗建筑技術的定義大致相同，但在物理邊界、衡量指標、平衡周期等內(nèi)容上仍存在較大的差異性，如果缺少明確的技術路線和目標，還會導致測量、計算的結果與實際應用環(huán)境出現(xiàn)巨大誤差，不利于能源結構的設計和經(jīng)濟費用的支出。而且建筑能耗的相關指標需要從建筑生命周期內(nèi)經(jīng)濟、環(huán)境效益等多方面因素進行考慮，最優(yōu)方案的制定也需要利用自動化模擬計算工具來實現(xiàn)，但我國對目標優(yōu)化算法的重視度較低，沒有引入高效的計算工具，因此在制定最優(yōu)方案時難以明確不同氣候、不同環(huán)境效益造成的實際影響，導致能耗指標體系和目標制定往往不切實際。

（三）基礎理論有待提升

由于近零能耗建筑需要進行能源系統(tǒng)運行方式的優(yōu)化，使用被動式技術最大程度地降低建筑物對冷暖的供給需求，導致以往的基礎性理論難于滿足當前應用標準，需要相關人員對建筑的氣密性、負荷、熱傳遞等參數(shù)進行重新掌握與理解。比如：近零能耗建筑的氣密性要求較高，需要室內(nèi)環(huán)境能夠將污染物盡快排凈，保持空氣的有效流通。這便需要設計人員全面掌握通風、空氣品質等方面的知識內(nèi)容，能夠將機械通風運用到排污處理當中。若相關人員的理論知識不過關，便難以合理評價采用方法的標準性，影響后續(xù)結構設計、保暖系統(tǒng)安裝的有效開展，不利于建筑產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

（四）技術性能與集成度不高

一方面是體現(xiàn)在高性能圍墻、外門窗等關鍵產(chǎn)品的缺失，使得工程成本費用較高，需要投入大量資金才能解決保溫、排污等問題的妥善解決。另一方面我國在設備研究上相對落后，不僅缺少集成式的回收設備，還沒有制定具有針對性的供暖供冷系統(tǒng)，使得可再生能源與關鍵技術的耦合度不高，影響產(chǎn)業(yè)的良好發(fā)展。

（五）缺少有效的測評方法

近零能耗建筑的結構設計是一項難度極高、內(nèi)容龐雜的工作，既要滿足舒適度、經(jīng)濟性的相關要求，還能達到預期的節(jié)能目標。雖然人們對性能優(yōu)化的研究持續(xù)加深，并已取得一定成效，但對于能耗的控制手段仍略顯不足，無法有效保持相關系統(tǒng)的獨立運行，同時針對優(yōu)化設計的分析方法和測評機制不夠健全，難以準確、合理的評估設計施工流程。

二、近零能耗建筑發(fā)展關鍵問題的解決方法

（一）制定具有針對性的發(fā)展戰(zhàn)略

為了確保近零能耗建筑發(fā)展更符合我國建筑特征、產(chǎn)業(yè)結構和居民習慣，需要從以下三個方面進行優(yōu)化與調(diào)整：一是要加強與發(fā)達國家提出的近零能耗建筑定義與內(nèi)容的橫向比對，深入開展技術研究，明確主被動技術應用過程中存在的問題與不足，并結合我國實際情況和節(jié)能水平進行針對性的提升，確保相關方法符合實際需求，并從物理邊界、平衡周期、轉換系數(shù)等方面制定適合我國建筑行業(yè)發(fā)展的構造參數(shù)與定義；二是要將影響建筑負荷的溫度、濕度、太陽能等環(huán)境因素劃入到考慮范圍內(nèi)，研究其時空分布的具體特征，并根據(jù)不同氣候、不同地區(qū)建筑物的光伏利用潛力，制定最優(yōu)的工程方案。通過使用近零能耗建筑優(yōu)化工具，構建具有中國特色的技術指標體系，從而使發(fā)展戰(zhàn)略更具有針對性；三是強化測試調(diào)研，運用大數(shù)據(jù)、云平臺等計算機技術，完成不同氣候下建筑物室內(nèi)環(huán)境、系統(tǒng)控制等參數(shù)的掌握與收集，并建立建筑設備的性能和經(jīng)濟模型，便于在實驗平臺上完成相關參數(shù)的實例測證。

（二）加強基礎理論研究

第一，要構建基礎案例數(shù)據(jù)庫和預測研究模型，進行氣密性、空氣品質等問題的分析與討論，并深入了解不同參數(shù)間的耦合規(guī)律，確保近零能耗建筑的相關理論知識得到及時更新與拓展，符合不斷變化的市場發(fā)展趨勢。針對不同地區(qū)的差異性氣候特點，需要加強對建筑圍護結構的熱濕遷移機理研究，明確其在雙向熱流作用下的性能變化，通過構建保溫結構模型，使節(jié)能調(diào)控方法和系統(tǒng)耐久性的設計能夠更好地發(fā)揮控制效果，確保能源使用量的有效降低。第二，要進行污染源強度和濃度含量的基礎數(shù)據(jù)收集與分析，深入研究近零能耗建筑風量需求的基礎理論知識，并運用分級控制設計框架技術和間歇式控制法，確保資源的有效分配與合理使用，提高能源的利用率，達到節(jié)約、環(huán)保的建設目的。第三，要加強室內(nèi)空氣品質的評價方法研究，確立空氣滲透能量消耗的簡化模型，并計算出適宜氣候區(qū)域內(nèi)建筑物氣密性與能耗之間的平衡點，使近零能耗建筑的使用性能得到最大程度的發(fā)揮。

（三）強化技術產(chǎn)品開發(fā)與集成

首先要加強保溫材料與構件的開發(fā)，確保其保持高性能的特點，并用于建筑裝飾結構的一體化設計，同時還要進一步研發(fā)高性能的門窗產(chǎn)品，并匹配相應的安裝技術，從而滿足不同類型建筑物對裝置器件的差異性需求。而且開發(fā)人員要設計出有關門窗熱耦合智能控制的程序軟件，確保門窗的綜合性能提高，便于用戶對屋內(nèi)設備進行控制與調(diào)節(jié)。其次要針對近零能耗建筑低能耗、高質量控制的特點，進行系統(tǒng)運行規(guī)律的掌握，研制出具有彈性的主動式能源系統(tǒng)與具有熱回收功能的產(chǎn)品，從而實現(xiàn)根據(jù)室內(nèi)溫度環(huán)境和居民的實際居住需求，進行能源節(jié)約使用的目標。最后要深入了解可再生能源和儲能方法在建筑耦合中的具體應用策略，不僅要對熱泵與蓄能、太陽能轉換等關鍵技術進行全面分析，還要進一步研發(fā)出相應的功能性產(chǎn)品，使能源的損耗效果降到最低。

（四）設立有效的測評方法

一是要設計近零能耗建筑參數(shù)測評模型，規(guī)劃建筑性能優(yōu)化的設計方法，并以能耗計算理論為數(shù)據(jù)依靠，將氣象參數(shù)、房間模式與產(chǎn)品能效錄入到數(shù)據(jù)庫當中，使開發(fā)出的計算工具能夠準確完成能耗統(tǒng)計，從而得出合理、有效的設計評估結果。二是要圍繞保溫隔熱系統(tǒng)、無熱橋等施工內(nèi)容的重要技術環(huán)節(jié)進行完善，通過積極借鑒國外的成功案例，總結以往技術應用經(jīng)驗，進一步健全施工技術體系，保持工程低成本、高效率的特點，并確保建筑物具有極高的耐久性。三是要構建技術評價標識體系，對材料性能指標、近零能耗建筑性能、地源熱泵系統(tǒng)等做出全面的評價與檢測，并將其與應用標準值進行縱向比對，找出設計中存在的不足與遺漏，從而提高設計方案的質量，降低風險隱患發(fā)生的概率。

（五）推動產(chǎn)業(yè)進一步更新

首先要明確政府財政補貼對象，使嚴寒地區(qū)的近零能耗建筑獲得充足的工程啟動資金，能夠借助相關方給予的資金支持，購置性能更優(yōu)良、能耗更低的建筑材料和機械設備，確保建筑能效得到充分發(fā)揮，其次要在建筑行業(yè)中大力推行綠色金融，建立完善的金融體系，開發(fā)商可向當?shù)卣块T進行項目申請，通過購置綠色保險、申請信貸的方式，對相關項目收益予以稅收減免的政策，從而帶動開發(fā)商的項目開展積極性，擴展產(chǎn)業(yè)規(guī)模，更好地完成近零能耗建筑的推廣。其次要促進建筑產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新，將圍護結構的性能進一步提升，并將太陽能、風能等環(huán)保能源運用到圍護結構中，使氣密性效果更優(yōu)良，不僅能夠有效阻絕熱能傳遞，保持室內(nèi)溫度適中、宜人，又可以有效防止水滲漏，避免居住環(huán)境潮濕問題的產(chǎn)生。最后要注重設計人員的綜合素質提升，強化相關人員的專業(yè)能力和操作水平，能夠豐富自身的知識儲備，掌握最先進的構造技術，確保近零能耗建筑的構造效率與建設質量，能夠有效抵御外界不良因素的侵入，即使在惡劣條件下，仍然能夠保證高質量的居住環(huán)境。要求設計人員保持積極的思想態(tài)度，具備健全的工作責任感和使命感，為工程開展中出現(xiàn)的安全事故負責，從而保證建筑產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)定、可持續(xù)發(fā)展。

三、結束語

綜上所述，通過對中國近零能耗建筑發(fā)展存在的發(fā)展方式缺少針對性、技術方向與目標制定不明確、基礎理論有待提升、技術性能與集成度不高、缺少有效的測評方法等關鍵問題進行分析討論，提出制定良好的發(fā)展戰(zhàn)略、加強基礎理論研究、強化技術產(chǎn)品開發(fā)與集成、設立有效的測評方法、推動產(chǎn)業(yè)進一步更新等具有針對性的解決措施，從而構建更節(jié)能、綠色的社會建筑體系，改善居民的生活質量，為零能耗建筑市場提供更廣闊的發(fā)展前景。