李 馨，李 秋，宋璟罡（中建玖合發(fā)展集團有限公司，上海 200120）

2010 年以來，住房與城鄉(xiāng)建設(shè)部通過示范引導(dǎo)，吸納德國被動房技術(shù)理念，在不同氣候區(qū)開展了一系列超低能耗建筑示范項目建設(shè)，取得了良好的應(yīng)用效果；2017 年，又發(fā)布了《建筑節(jié)能與綠色建筑發(fā)展“十三五”規(guī)劃》，明確提出“在全國不同氣候區(qū)積極開展超低能耗建筑建設(shè)示范、近零能耗建筑示范工程試點，對超低能耗建筑、近零能耗建筑并進行了試點和推廣，但存在著各地發(fā)展不均衡的問題。當前超低能耗建筑及其理念主要在北方寒冷地區(qū)和嚴寒地區(qū)，在示范項目、標準規(guī)范和激勵政策方面均有工作推進，而上海等夏熱冬冷地區(qū)超低能耗建筑發(fā)展相對滯后。隨著《上海市超低能耗建筑技術(shù)導(dǎo)則（試行）》的發(fā)布，作為建筑節(jié)能的先進理念，超低能耗建筑理念正在本地區(qū)得到推廣和應(yīng)用。

1 上海超低能耗發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 上海超低能耗建筑政策

2021 年 8 月 6 日，上海市人民政府關(guān)于印發(fā)《上海市生態(tài)環(huán)境保護“十四五”規(guī)劃》，指出要全面推進綠色高質(zhì)量發(fā)展，提前實現(xiàn)碳排放達峰,要完善低能耗建筑體系、建筑能耗限額管理體系，全面推進新建建筑應(yīng)用可再生能源，持續(xù)提升既有建筑能效，開展超低能耗建筑示范建設(shè)。2020 年 10 月 30 日，上海市住建委發(fā)布關(guān)于印發(fā)《關(guān)于推進本市超低能耗建筑發(fā)展的實施意見》的通知（滬建建材聯(lián)〔2020〕541 號），大力推進上海市超低能耗建筑發(fā)展。2021 年 10 月 30 日，上海市住建委發(fā)布關(guān)于印發(fā)《上海市超低能耗建筑項目管理規(guī)定（暫行）》的通知（滬建建材〔2021〕114 號），規(guī)范本市超低能耗建筑項目和外墻保溫一體化建筑項目的管理。一系列政策的發(fā)布，極大地推動了上海市超低能耗建筑發(fā)展。截止 2021 年 7 月 15 日，上海市 3% 容積率獎勵申報評審組織共 12 個項目，11 個住宅建筑，1 個公共建筑。

上海市住建委、發(fā)改委和財政局于 2020 年 3 月發(fā)布的《上海市建筑節(jié)能和綠色建筑示范項目專項扶持辦法》（滬住建規(guī)范聯(lián)〔2020〕2 號）中提到，符合超低能耗建筑示范的項目補貼 300 元/m2。同時《關(guān)于推進本市超低能耗建筑發(fā)展的實施意見》（滬建建材聯(lián)〔2020〕541 號）明確超低能耗建筑項目符合《上海市超低能耗建筑技術(shù)導(dǎo)則（試行）》要求，外墻傳熱系數(shù)≤0.4 W/（m2·K）且采用外墻保溫一體化，其外墻面積可不計入容積率，但其建筑面積最高不應(yīng)超過總計容建筑面積的 3%。但超低能耗建筑的激勵政策只能選擇財政支持和容積率計算中一項進行申報。

1.2標準規(guī)范

上海市超低能耗建筑設(shè)計主要依據(jù)《上海市超低能耗建筑技術(shù)導(dǎo)則（試行）》，采用約束性指標和推薦性指標雙控的原則，其中室內(nèi)環(huán)境指標、建筑能耗指標、建筑氣密性指標為約束性指標，圍護結(jié)構(gòu)性能指標為推薦性指標并設(shè)定有限值，能源設(shè)備及系統(tǒng)性能指標和技術(shù)措施為推薦性指標。上海市超低能耗居住建筑設(shè)計要求如表 1 所示。

表1 上海市超低能耗居住建筑設(shè)計目標

選取《上海市超低能耗建筑技術(shù)導(dǎo)則（試行）》、上海市 DGJ 08—205—2015《居住建筑節(jié)能設(shè)計標準》、GB/T 51350-2019《近零能耗建筑技術(shù)標準》等規(guī)范標準進行圍護結(jié)構(gòu)熱工指標對比。各標準的相關(guān)指標對比如表 2 所示。

表2 居住建筑標準指標對比表

從上述指標上可以看出，超低能耗建筑不僅設(shè)置了建筑能耗的控制目標，也給出了圍護結(jié)構(gòu)性能指標，相對常規(guī)居住建筑節(jié)能設(shè)計，超低能耗居住建筑的外墻、屋面、外窗性能都有很大的提升。

2 上海地區(qū)超低能耗居住建筑技術(shù)路線

上海屬亞熱帶季風性氣候，春秋較短，冬夏較長，氣候濕潤，且夏季炎熱，冬季寒冷；與德國等歐洲國家以及我國北方地區(qū)的居住建筑相比，超低能耗建筑設(shè)計應(yīng)基于上海的氣候特征境，從自然通風、自然采光、形體遮陽、保溫隔熱等方面開展氣候響應(yīng)設(shè)計。

（1）自然通風設(shè)計：根據(jù)多數(shù)上海地區(qū)居民的生活習慣，普遍采用開窗通風的行為方式。住宅外窗開啟扇設(shè)計要求通風開口面積與房間地板面積的比例應(yīng)達到 8% 以上。

（2）自然采光設(shè)計：建筑主朝向應(yīng)以南向或接近南向作為建筑的主朝向。住宅建筑的臥室、起居室等主要功能房間的窗地面積比應(yīng)達到 1/6 以上。

（3）遮陽設(shè)計：上海全年太陽輻射強度較為均勻，太陽輻射得熱對于冬季熱負荷的降低有所幫助，而在夏季，宜通過合理的措施降低太陽輻射得熱。因此，需結(jié)合冬夏太陽高度角的變化特點，因地制宜進行遮陽設(shè)計。

（4）除濕設(shè)計：上海地區(qū)處于沿海地區(qū)，較為濕潤，特別是梅雨季節(jié)易出現(xiàn)返潮現(xiàn)象。住宅建筑中通常只能采用冷卻除濕方式，由空調(diào)機組在制冷的同時進行除濕。同時應(yīng)注意加強防潮設(shè)計，對無地下室的建筑地面宜考慮設(shè)置防潮層或設(shè)架空地板。

（5）隔熱設(shè)計：墻外表面宜采用淺色飾面或隔熱反射涂料，減少外墻吸收輻射熱量；屋面隔熱可采取雙層通風屋面、屋頂綠化、坡屋頂、反射隔熱涂料等方式；控制西向和東向的窗墻比，避免大面積開窗。

3 超低能耗居住建筑設(shè)計實踐

3.1 項目概況

某住宅項目位于上海市自貿(mào)區(qū)臨港新片區(qū)的頂尖科學家社區(qū)西南角，住宅建設(shè)用地面積為 70269.00 m2，規(guī)劃建筑面積為 169553.07 m2，共 26 棟住宅樓，項目以上海市超低能耗建筑為目標。

3.1 圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計

項目外墻的平均傳熱系數(shù)按照 K≤0.4W/（m2·K） 進行控制，并采用保溫與結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計。結(jié)合裝配式建筑的需求，本項目采用現(xiàn)澆混凝土免拆保溫模板和裝配式混凝土夾心保溫剪力墻體系。外墻保溫一體化系統(tǒng)中，1、2 層采用現(xiàn)澆混凝土免拆保溫模板系統(tǒng)，采用 100 mm 硅墨烯不燃保溫板作為保溫材料，3 層及以上主要采用預(yù)制夾心保溫體系，采用 70 mm 硬泡聚氨酯做為夾心保溫材料。所用硅墨烯保溫板和硬泡聚氨酯材料符合上海市《外墻保溫系統(tǒng)及材料應(yīng)用統(tǒng)一技術(shù)規(guī)定（暫行）》對保溫材料的性能要求。

屋面為倒置式屋面，屋頂保溫材料擠塑聚苯乙烯泡沫塑料（XPS）。倒置式屋面保溫層設(shè)計厚度按計算值增加 25%取值, 節(jié)能計算厚度為 120 mm，設(shè)計厚度為150 mm。

樓地面保溫材料選用 20 mm水泥基無機保溫砂漿，樓地面保溫層上方設(shè)置 40 mm 細石混凝土保護層。

架空樓板上部設(shè)置 80 mm 厚擠塑聚苯乙烯泡沫塑料（XPS）（導(dǎo)熱系數(shù) 0.030 W/（m.K），B1 級），擠塑聚苯板上部設(shè) 40 mm 細石混凝土保護層。

項目北向外窗和凸窗、南向陽臺門選用三玻兩腔窗戶，南向和東西向外窗和凸窗設(shè)置中置百葉遮陽，傳熱系數(shù) 1.40 W/m2·K，玻璃自身遮陽系數(shù) 0.60， 窗框系數(shù)0.70，可見光透射比 0.60，氣密性等級為 8 級，陽臺門氣密性等級為 7 級。外窗采用節(jié)能附框安裝方式，陽臺門下設(shè)置隔熱墊塊。

項目入戶門采用高性能節(jié)能外門，戶門選型滿足傳熱系數(shù) K≤1.8 W/（m2·K）。

3.3 建筑氣密性

依據(jù)《上海市超低能耗建筑技術(shù)導(dǎo)則（試行）》，項目的氣密性指標要求為：在室內(nèi)外正負壓差 50 Pa 的條件下，換氣次數(shù) ≤1.0 次/h，即 n 50≤1.0 次/h。基于建筑整體氣密性的控制邏輯劃分氣密性單元，項目各戶實行分戶采暖與供冷，因此將建筑按每戶劃分一個氣密性單元。因各戶實行分戶采暖與供冷，將建筑按每戶劃分一個氣密性單元。項目外墻為混凝土墻，分戶墻、各戶靠公共區(qū)的墻內(nèi)側(cè)均設(shè)置水泥砂漿或無機保溫砂漿，可構(gòu)成連續(xù)的氣密性。入戶門及外窗與墻的連接處通過特殊構(gòu)造增強氣密性。

門窗部位的氣密性從材料和構(gòu)造方面來保障。在材料上，采用高氣密性外門窗，氣密性不低于 GB/T 7106—2019《建筑外門窗氣密、水密、抗風壓性能檢測方法》規(guī)定的 8 級，陽臺門氣密性等級 ≥7 級；在構(gòu)造上，外門窗采用嵌入式安裝，外窗安裝部位采用滿足 GB/T 39866—2021《建筑門窗附框技術(shù)要求》的節(jié)能附框，陽臺門安裝部位采用隔熱墊塊。洞口的室外一側(cè)鋪貼防水透氣膜，室內(nèi)一側(cè)鋪貼防水隔汽膜，以防止薄弱部位的水汽滲漏。防水透汽膜和隔汽膜的搭接長度符合 T/CECS 826—2021《建筑用氣密性材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》要求，在混凝土側(cè) ≥50 mm，在窗框側(cè) ≥20 mm。

穿墻套管之間的縫隙采用硅酮密封膠封堵，外側(cè)用蓋板遮擋。室內(nèi)側(cè)采用防水隔汽膜粘貼，室外側(cè)采用防水透汽膜粘貼。隔汽膜與透汽膜在管道和墻體上的搭接長度均≥50 mm。對于出屋面管道，套管和管道之間的縫隙用聚合物砂漿灌縫封堵，室內(nèi)側(cè)則粘貼防水隔汽膜。

3.4 無熱橋設(shè)計

為控制熱橋效應(yīng)，外圍護結(jié)構(gòu)的保溫層連續(xù)完整，并對陽臺、設(shè)備平臺、女兒墻等部位進行熱橋處理。

陽臺及設(shè)備平臺均采用 20 mm 擠塑聚苯板對上板面進行包覆，均采用 30 mm 硅墨烯作為保溫層對下板面進行包覆，保溫層延伸長度與平臺出挑深度相同。

本項目屋面采用倒置式做法，屋面防水層延續(xù)到女兒墻頂部。為避免出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性熱橋，女兒墻與屋面連接處的保溫層連續(xù)完整，屋面保溫層延續(xù)到女兒墻頂部，增加保溫層搭接長度，以減小熱橋產(chǎn)生的范圍。女兒墻部位安裝護欄，護欄通過 10 mm 厚的隔熱墊片與主體結(jié)構(gòu)進行斷熱橋處理。

3.5 機電系統(tǒng)

各住宅樓每戶設(shè)置變頻多聯(lián)式空調(diào)系統(tǒng)，按照APF≥4.5 進行選型。各住宅樓每戶設(shè)置戶式全熱交換新風系統(tǒng)，新風機組風量可調(diào)節(jié)，其中標準風量滿足按戶總?cè)藬?shù)計算的人均 30 m3/h 需求，最大新風量滿足各房間同時使用需求。新風系統(tǒng)選用帶全熱交換、凈化、除濕等功能的機組，制冷工況焓效率達到 65% 以上，供熱工況焓效率達到70% 以上，新風系統(tǒng)的單位風量耗功率 ≤0.45 W/（m3/h）。

照明燈具采用高光效的節(jié)能 LED 燈具，各房間的設(shè)計照明功率密度按 GB 50034—2013《建筑照明設(shè)計標準》中不高于住宅目標值的 70% 進行設(shè)計。照明控制結(jié)合住宅建筑使用情況，戶內(nèi)采用就地控制，以滿足住戶的個性習慣與個體差異性要求，走廊、樓梯間采用聲光感應(yīng)控制，門廳、電梯廳采用就地控制并預(yù)留 BA 集中控制接口，車庫等公共場所的照明采用集中控制。

生活熱水采用太陽能熱水＋燃氣熱水爐的組合式熱水供應(yīng)方式。太陽能熱水系統(tǒng)采用集中集熱分戶儲熱的系統(tǒng)形式，集熱器集中布置在各棟樓的屋面，太陽能板采用平板式，商品房按照每戶 2 m2進行設(shè)置，太陽能供熱不足的部分由各戶內(nèi)的燃氣熱水爐提供。商品房按照 50% 戶數(shù)設(shè)計安裝太陽能熱水系統(tǒng)，燃氣熱水爐采用一級能效燃氣熱水爐。

3.6 能耗模擬分析

采用被動式低能耗建筑模擬分析軟件 PKPM-PHEnergy建立超低能耗建筑模擬分析，對建筑年供暖空調(diào)、照明、生活熱水、電梯一次能源消耗量進行模擬分析。

房間人員、設(shè)備、照明內(nèi)擾參照《上海市超低能耗建筑技術(shù)導(dǎo)則（試行）》設(shè)置，見表 3 。

表3 房間人員、設(shè)備、照明內(nèi)擾設(shè)置

按設(shè)置供暖和空氣調(diào)節(jié)計算。供暖期為 12 月 1 日到次年 2 月 28 日，空調(diào)期為 6 月 1 日到 8 月31 日。供暖空調(diào)系統(tǒng)的日運行時間如表 4 所示。

表4 供暖空調(diào)系統(tǒng)的日運行時間

設(shè)計建筑的人員逐時在室率、照明時刻開關(guān)表、電氣設(shè)備逐時使用率均參照JGJ/T 449—2018《民用建筑綠色性能計算標準》附錄 C 設(shè)置。見表 5～表 7。

表5 照明開關(guān)時間 單位：%

表6 人員在室率 單位：%

表7 設(shè)備使用率 單位：%

分析模型中建筑圍護結(jié)構(gòu)熱工、多聯(lián)機系統(tǒng)、新風機組、電梯、太陽能熱水系統(tǒng)等參數(shù)均按設(shè)計參數(shù)設(shè)置。經(jīng)模擬分析，各棟樓一次能源消耗量為 52.83～59.08 kWh/m2·a ，均滿足《上海市超低能耗建筑技術(shù)導(dǎo)則》（試行）的要求。

4 結(jié) 語

近年來，上海市大力推動建筑領(lǐng)域節(jié)能降碳，并出臺了多項政策標準推動超低能耗建筑發(fā)展。上海地區(qū)推動超低能耗建筑發(fā)展，應(yīng)考慮其地理位置、氣象條件及居民生活習慣等多方面因素，選擇適宜的技術(shù)路線及策略。通過超低能耗建筑的設(shè)計實踐，為類似超低能耗居住建筑的設(shè)計提供相關(guān)經(jīng)驗與借鑒。相信隨著技術(shù)的發(fā)展和政策的支持，上海地區(qū)建設(shè)超低能耗建筑的理念和實踐將得到快速的發(fā)展和應(yīng)用。