被動式超低能耗建筑綜合施工技術(shù)研究

伍煥恒

0 引言

隨著人們對居住環(huán)境的要求逐漸提高，需要在滿足建筑功能及質(zhì)量的條件下，實現(xiàn)建筑的環(huán)保要求，使能源耗用量降低。目前，我國已經(jīng)針對建筑節(jié)能設(shè)計制定了《公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（GB50189-2015）、《近零能耗建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T51350）等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，這些技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)可以為我國開展超低能耗建筑的設(shè)計和施工提供依據(jù)。被動式超低能耗建筑不僅能滿足當(dāng)前人們的要求，還符合上述技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)已經(jīng)被政府部門和居民所關(guān)注，且符合國家節(jié)能減耗的要求。目前，被動式超低能耗建筑被國內(nèi)研究人員廣泛關(guān)注，宋曉剛（2022）等研究人員對此類建筑的推廣發(fā)展策略進行了研究，采用PEST 分析法對此類建筑的宏觀發(fā)展環(huán)境進行了分析，并從微觀環(huán)境分析了該建筑產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨的制約因素；黃榕?。?022）對新風(fēng)換氣系統(tǒng)、太陽能空調(diào)系統(tǒng)以及外圍保溫隔熱系統(tǒng)等技術(shù)進行研究。說明當(dāng)前研究在技術(shù)應(yīng)用與推廣方面均有所涉及，但缺乏具體的實例研究，本文結(jié)合具體實例對此類建筑的綜合施工技術(shù)進行研究，具有一定的價值。

1 被動式超低能耗建筑的概念及分類

1.1 被動式超低能耗建筑的概念

被動式超低能耗建筑是指僅采用新風(fēng)系統(tǒng)的熱補償或后冷卻來達到熱舒適，不需要額外使用空氣再循環(huán)的一類低能環(huán)保建筑。該建筑標(biāo)準(zhǔn)達到了世界級節(jié)能范疇，且能夠滿足人們的居住環(huán)境需求，利用較低的能耗滿足人們對居住環(huán)境舒適性的需求。隨著國家節(jié)能環(huán)保要求的提出，被動式超低能耗建筑已不僅僅局限于公共建筑，而逐漸開始向房地產(chǎn)住宅方面延伸。對于改善人們生活條件和生活成本具有一定意義。

1.2 被動式超低能耗建筑的分類

總體來講，可將此類建筑劃分為三大類，即零能耗、近零能耗以及超低能耗三類建筑。前兩種分別屬于高級和中級表現(xiàn)形式，而超低能耗建筑屬于初級形式。本文主要針對超低能耗建筑進行研究探討。此類建筑的衡量標(biāo)準(zhǔn)有兩類，第一類為能源消耗情況以及氣密性指標(biāo)；第二類為室內(nèi)居住環(huán)境指標(biāo)。前者主要觀察能源消耗情況以及氣密性情況，具體如表1 所示。

表1 能源消耗情況以及氣密性指標(biāo)

而后者主要觀察冬季和夏季室內(nèi)的相對溫度、濕度、噪聲、新風(fēng)量、二氧化碳濃度、溫度不保證率以及非透明圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)部的表面溫差，具體內(nèi)容如表2 所示。

表2 室內(nèi)居住環(huán)境指標(biāo)

此類建筑與常規(guī)建筑對比而言，其能耗量可節(jié)約75%，基于此類建筑可滿足人們的居住環(huán)境以及能耗節(jié)約的需求，所以被動式超低能耗建筑是今后建筑業(yè)發(fā)展的一大趨勢。

2 被動式超低能耗建筑的綜合施工技術(shù)分析

此類建筑施工內(nèi)容主要包括新風(fēng)裝置的安裝、保溫系統(tǒng)的設(shè)置施工、被動式建筑的外窗安裝、氣密性施工、遮陽系統(tǒng)施工以及其他創(chuàng)新技術(shù)應(yīng)用。

2.1 新風(fēng)裝置安裝技術(shù)

新風(fēng)裝置的主要功能是實現(xiàn)熱回收、通風(fēng)、調(diào)節(jié)空氣以及過濾，新風(fēng)量若能達到充足的狀態(tài)，業(yè)主居住環(huán)境的舒適度便能夠有效提升。該裝置之中需要對熱交換芯體進行安裝，該芯體能夠有效回收濁氣之中的潛在熱量和顯性熱量，從而避免房屋內(nèi)部溫度流失，既能夠排除室內(nèi)濁氣，又能夠?qū)崮鼙Ａ?。與此同時，還可將高效化過濾器安置在送風(fēng)端，從而能夠?qū)⑹覂?nèi)空氣中包含的大分子顆粒以及PM2.5 過濾掉，其過濾效率能夠超過99%，從而使室內(nèi)的空氣更加清潔。新風(fēng)裝置安裝時應(yīng)該注意：

（1）在對新風(fēng)裝置進行設(shè)計時，應(yīng)該依照新風(fēng)機型號來確定安裝位置；

（2）新風(fēng)裝置安裝的位置不要對室內(nèi)裝修外觀的美觀性造成影響，并且要避免陽光暴曬以及雨淋；

（3）在對新風(fēng)裝置安裝位置選擇時，應(yīng)該保證安裝區(qū)域可承受新風(fēng)機重量，切勿將其安裝于空心板墻體上面，以免發(fā)生脫落；

（4）所選安裝位置應(yīng)該保證后期便于風(fēng)管安裝，同時還要留有適當(dāng)?shù)木S?？臻g；

（5）所選安裝位置應(yīng)與熱光燈或是其他熱源留有適當(dāng)距離，不可直接與之接觸，在對墻體鉆孔時，鉆孔處應(yīng)該與門窗、房梁結(jié)構(gòu)保持一定距離，避免鋼結(jié)構(gòu)或是承重結(jié)構(gòu)受到破壞；

（6）在對外墻鉆孔時，應(yīng)該確保外墻鉆孔高度比內(nèi)墻鉆孔高度低，以免出現(xiàn)雨水倒灌問題；

（7）新風(fēng)機機體固定所開的螺栓孔一定要比螺栓直徑大，一般情況下需要大于1～2mm。

2.2 保溫系統(tǒng)采用的施工技術(shù)

此類建筑保溫系統(tǒng)一般是通過外圍護結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)保溫的，該保溫系統(tǒng)的確定主要以施工所在地氣候條件為依據(jù)，結(jié)合能耗標(biāo)準(zhǔn)對保溫層厚度進行計算，并據(jù)此掌握外圍護所發(fā)揮的隔熱保暖效果，保溫系統(tǒng)外圍護結(jié)構(gòu)通常設(shè)置在房屋四周墻壁、屋面和屋頂，常見的保溫系統(tǒng)即EPS 保溫系統(tǒng)（如圖1 所示）。

圖1 EPS 保溫系統(tǒng)示意圖

該系統(tǒng)在開展施工時，應(yīng)先檢查工程主體，保證門窗以及外墻均已完成安裝，墻面必須滿足抹灰標(biāo)準(zhǔn)及要求，并且施工所在地的周邊環(huán)境溫度與墻面溫度之間的差值應(yīng)高于5℃，施工時風(fēng)力等級必須在4 級以內(nèi)；施工前必須充分準(zhǔn)備各類施工材料和工具，常用的材料包括膠漿、聚苯乙烯板、網(wǎng)格布以及砂漿等，常用的工具包括電動攪拌器以及剪刀等。具體的施工工藝流程如圖2 所示。

圖2 保溫系統(tǒng)施工工藝流程圖

在開展實際施工時，外墻施工所用聚苯乙烯板敷設(shè)時，應(yīng)該采取雙層錯縫的方式進行敷設(shè)，并且各層均需要加巖棉，此做法目的是防火，而屋面需要選擇厚擠塑基苯乙烯板施工。

2.3 被動式超低能耗建筑外窗安裝技術(shù)

此類建筑外窗安裝時，一般選用鋁包木外窗，此類外窗可有效保留木窗性質(zhì)以及功能，并且可將實木以及鋁合金通過機械加工打造窗框，具備優(yōu)秀的隔熱保溫性能，能夠避免室內(nèi)溫度散失，且隔音降噪效果良好。這種外窗的玻璃為雙Low-E 玻璃，兩層玻璃間通過暖邊條實現(xiàn)有效密封，通過實際測量得知，此類外窗的熱傳遞系數(shù)能夠達到0.94W/（m·K），可對太陽能進行吸收，并且還能夠?qū)Σ煌ㄩL光線選擇性透過。在安裝外窗前，需要先測量窗洞規(guī)格，了解窗洞能否滿足安裝要求。之后需要在窗洞外側(cè)一周標(biāo)志控制線，標(biāo)識符號為“+”，沿控制線對窗戶固定使用的鍍鋅件進行固定；然后在固定件上安裝外窗，安裝時須保證位置準(zhǔn)確無誤，同時還要將窗框初步固定于窗洞固定件上面。底部固定完成后，需要進行上部固定，同時還要對外窗安裝位置的準(zhǔn)確程度進行檢驗；最后需要沿著窗洞兩側(cè)控制線標(biāo)志的“+”符號對固定件進行安裝，然后對固定件校核，以保證窗框連接達到緊固的要求。

2.4 針對建筑氣密性采取的施工技術(shù)

此類建筑的氣密性非常重要，能夠有效避免冷熱氣體形成的對流，從而控制熱量損失。氣密性施工的位置應(yīng)該在門窗洞口與外門窗的間隙、電線和、圍護洞口以及管線貫穿等位置，這些位置比較容易出現(xiàn)氣密性問題，同時應(yīng)該對各圍護結(jié)構(gòu)交接位置、圍護結(jié)構(gòu)與設(shè)備交接位置的氣密性進行施工處理，透氣密層管線需要通過預(yù)埋穿線的方式進行處理。在對外窗進行安裝時，窗框與洞口間易出現(xiàn)縫隙，需要使用發(fā)泡劑處理，窗框與外墻之間的連接位置還需要使用防水隔氣膜以及透氣膜進行處理，形成密封的防水系統(tǒng)，室內(nèi)需使用防水隔氣膠帶進行處理，室外則使用防水透氣膠帶處理，從而使門窗氣密性得到有效強化。穿墻管線需要按照管線直徑規(guī)格使用防水套管，并且還需使用發(fā)泡劑對套管與管道之間形成的間隙進行填充，發(fā)泡劑干透之后，還需采用網(wǎng)格布和抗裂砂漿將其抹平，并在內(nèi)外兩側(cè)做防水密封處理，從而保證縫隙消失。

2.5 遮陽系統(tǒng)施工技術(shù)

在此類建筑施工中，為了達到遮陽效果，通常是通過百葉窗或卷簾的方式來實現(xiàn)的。冬季時，采用這種方式能夠避免建筑物內(nèi)部熱量外散，夏季時，能夠有效減少室外太陽輻射光線進入到室內(nèi)，保證遮陽系統(tǒng)施工的效果，可減少供熱供冷所耗用的能耗。遮陽系統(tǒng)通常安裝于窗外。遮陽系統(tǒng)的施工工藝流程如圖3 所示。

圖3 遮陽系統(tǒng)施工工藝流程圖

2.6 被動式超低能耗建筑的創(chuàng)新施工技術(shù)

隨著科技的不斷發(fā)展，被動式超低能耗建筑的施工技術(shù)也取得了一定創(chuàng)新。當(dāng)前針對此類建筑采取的創(chuàng)新施工技術(shù)種類比較多，且用于各個方面。例如，三維加工技術(shù)可應(yīng)用于雙曲鋁塑板加工，這種鋁塑板可用于外立面的造型施工，具有耐腐蝕、防潮防火、隔熱降噪等特性，并且通過三維加工技術(shù)可使該材料外觀更加精美，加工操作也比較簡易，施工時若與BIM技術(shù)、全站儀結(jié)合應(yīng)用，還可提升安裝精度，使此類建筑外觀更加精美；GRG 裝飾技術(shù)也成為玻璃纖維強化石膏構(gòu)件裝飾技術(shù)，該構(gòu)件所用材料比較特殊，所形成的造型具有較強的隨意性，可彰顯建筑物的個性，該構(gòu)件裝飾使用后，可有效抵御開裂、破損等情況，并且表面具有線條自然、細(xì)膩光滑的特點，可實現(xiàn)室內(nèi)外裝修裝飾風(fēng)格一致；環(huán)氧磨石漆施工技術(shù)主要應(yīng)用于地面施工，屬于一種無縫一體化復(fù)合型裝飾材料，并且可以與各種顏色的石英砂隨意搭配，形成各種各樣的彩色圖案，其材料具有防火防水、耐腐蝕、耐磨、防滑等突出特性，且柔韌性、耐油性、附著力等性能優(yōu)良，比較適用于被動式超低能耗建筑裝飾之中；楠竹碳化竹板裝飾技術(shù)應(yīng)用于此類建筑裝飾之中，可利用碳化后的楠竹優(yōu)點提升裝飾材料的耐磨、抗折、抗拉、抗壓等特性，并且該材料的熱傳遞比較快，具有冬暖夏涼的特點，可以預(yù)防蟲蛀、霉變，且不干裂、不易折斷、不變形。在裝飾時需要使用無毒害、高質(zhì)量澆水膠合，從而減少甲醛釋放量，提升裝飾效果。

3 案例分析

3.1 工程概況

某住宅區(qū)是廣東省中山市市區(qū)的被動式低能耗示范小區(qū)，該小區(qū)依照被動房標(biāo)準(zhǔn)開展了設(shè)計工作，住宅結(jié)構(gòu)方面，地上結(jié)構(gòu)共有5 層，地下結(jié)構(gòu)共有2 層，建筑占地面積可達到1 032m，總體建筑面積可達到6 038m，在地下結(jié)構(gòu)中，1 層占地面積為998m，2 層與1 層占地面積相同，為地下車庫，該建筑項目的功能確定為住宅，建筑體型系數(shù)達到0.27，符合被動房建筑相關(guān)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和要求，其采暖需熱量在10kW·h/（m·a）范圍內(nèi)，有效制冷在15kW·h/（m·a）范圍內(nèi)，該項目設(shè)計的東、西、南、北窗墻比各為7.56%、7.56%、36.27%、24.98%。該項目從設(shè)計到施工嚴(yán)格依據(jù)被動式建筑的相關(guān)要求和標(biāo)準(zhǔn)開展，尤其是在被動式建筑氣密性指標(biāo)方面得到了有效處理，使建筑的外圍結(jié)構(gòu)具備良好的密封性，并使冷熱負(fù)荷得以降低，與常規(guī)建筑對比而言，其能耗能夠降低75%左右。

3.2 技術(shù)應(yīng)用及應(yīng)用效果

3.2.1 外遮陽技術(shù)應(yīng)用及效果

該建筑遮陽安裝于透明幕墻以及建筑外窗部位，對太陽輻射具有遮擋作用，在夏季能夠有效遮擋太陽輻射熱量，冬季能夠有效避免熱量從窗戶位置流失，所以該外遮陽技術(shù)能夠降低建筑能耗，節(jié)約空調(diào)用電，據(jù)單月統(tǒng)計，該遮陽技術(shù)可節(jié)約25%的空調(diào)用電，并且能夠?qū)⒋皯舻谋匦阅芴嵘? 倍左右，節(jié)約采暖能耗達到10%。此外，還具有防眩目、環(huán)保等功能和效果。

3.2.2 冷梁聯(lián)合獨立新風(fēng)技術(shù)的應(yīng)用及效果

該項目使用了冷梁設(shè)備，該設(shè)備具有無噪聲、無冷風(fēng)感、吹風(fēng)感等特點，采用的新風(fēng)系統(tǒng)屬于新型開放式排氣通風(fēng)設(shè)備，可保證室內(nèi)空氣品質(zhì)。該系統(tǒng)由新風(fēng)管道、機組、風(fēng)口、凈化模塊以及熱交換模塊構(gòu)成，可實現(xiàn)全熱交換，夏季時，新風(fēng)會通過回風(fēng)獲取冷量，從而降低室內(nèi)溫度，并且通過回風(fēng)將新風(fēng)水蒸氣帶走，使室內(nèi)濕度降低，而冬季的實際工況恰與夏季相反。該項目的新風(fēng)機組是從德國引進，換熱效率為85%，可保證室內(nèi)PM10、PM2.5 以及二氧化碳濃度保持在歐洲標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)，并且在運行中不會產(chǎn)生細(xì)菌、甲醛等有害物質(zhì)，保證了使用者的健康。

此外，該項目還采用了上述技術(shù)分析中的保溫技術(shù)、外窗安裝技術(shù)等，均發(fā)揮了良好的應(yīng)用效果。

4 結(jié)論

綜上所述，被動式超低能耗建筑是當(dāng)前較為新型的一種建筑形式，深受人們青睞，但該建筑若要達到節(jié)能環(huán)保的效果，還需要在施工以及裝飾方面采取合理有效的技術(shù)措施，本文聚集了此類建筑常用的施工技術(shù)手段，可以從外部施工和內(nèi)部施工全面地支持此類建筑的建設(shè)工作，可有效滿足人們對居住環(huán)境的需求。