上海市超低能耗建筑實(shí)踐特征與應(yīng)用思考

來(lái)源 | 暖通空調(diào)，2022,52(8):29 35,17

作者 | 瞿燕，華東建筑集團(tuán)股份有限公司上海建筑科創(chuàng)中心副主任，教授級(jí)高工，在讀博士研究生，PHI被動(dòng)房設(shè)計(jì)師

０ 引言

為了應(yīng)對(duì)全球氣候變化，世界各國(guó)積極推進(jìn)節(jié)能減排工作。2020年9月，我國(guó)在第75屆聯(lián)合國(guó)大會(huì)提出“二氧化碳排放力爭(zhēng)于2030年前達(dá)到峰值，2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和”的發(fā)展目標(biāo)。建筑領(lǐng)域的能源消耗及其碳排放是我國(guó)能源消耗及碳排放的重要構(gòu)成部分，2018年我國(guó)建筑全過(guò)程能耗及碳排放分別占全國(guó)能源消費(fèi)總量和碳排放總量的46.5％和51.3％，建筑領(lǐng)域節(jié)能減排是實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”國(guó)家戰(zhàn)略的關(guān)鍵一環(huán)。面對(duì)大量新建建筑帶來(lái)的能耗剛性增長(zhǎng)，發(fā)展超低能耗建筑被視為建筑領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)碳達(dá)峰的重要路徑之一，也是實(shí)現(xiàn)建筑領(lǐng)域碳中和的基礎(chǔ)和必要條件。

我國(guó)超低能耗建筑的發(fā)展已有十余年的歷程，但公開資料上的示范工程案例統(tǒng)計(jì)顯示，超低能耗建筑在北方嚴(yán)寒及寒冷地區(qū)發(fā)展態(tài)勢(shì)良好，而在夏熱冬冷、夏熱冬暖等地區(qū)發(fā)展相對(duì)緩慢。由于氣候和用能習(xí)慣上的差異，在夏熱冬冷地區(qū)發(fā)展超低能耗建筑，存在技術(shù)路徑不清晰、規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)缺乏、管理機(jī)制不完善、工程實(shí)踐不足等問(wèn)題，阻礙了超低能耗建筑的推廣應(yīng)用。

上海作為夏熱冬冷地區(qū)的超大型城市，其建筑能耗總量和強(qiáng)度控制的壓力在不斷加大。為了推動(dòng)超低能耗建筑的發(fā)展，上海市近年來(lái)在超低能耗建筑的規(guī)范、政策、管理等方面開展了一系列工作。

2019年9月，發(fā)布了夏熱冬冷地區(qū)首部超低能耗建筑技術(shù)規(guī)范文件《上海市超低能耗建筑技術(shù)導(dǎo)則（試行）》（以下簡(jiǎn)稱《導(dǎo)則》）；2020年3月發(fā)布的《上海市建筑節(jié)能和綠色建筑示范項(xiàng)目專項(xiàng)扶持辦法》將超低能耗建筑納入補(bǔ)貼范圍，給予300元／㎡的補(bǔ)貼；2020年12月發(fā)布的《關(guān)于推進(jìn)本市超低能耗建筑發(fā)展的實(shí)施意見》提出對(duì)超低能耗建筑給予3％的容積率獎(jiǎng)勵(lì)，并在2021年2月發(fā)布的《上海市超低能耗建筑項(xiàng)目管理規(guī)定（暫行）》中明確了容積率獎(jiǎng)勵(lì)的申報(bào)操作流程和超低能耗建筑項(xiàng)目的管理要求。在激勵(lì)政策的驅(qū)動(dòng)下，上海市超低能耗建筑工程項(xiàng)目呈現(xiàn)快速發(fā)展的勢(shì)頭。自2021年2月啟動(dòng)超低能耗建筑示范項(xiàng)目評(píng)審以來(lái)，至2021年9月已有超過(guò)25個(gè)項(xiàng)目通過(guò)超低能耗建筑方案評(píng)審，累計(jì)建筑面積超過(guò)180萬(wàn)㎡。

本文對(duì)上海市目前已通過(guò)評(píng)審的超低能耗建筑示范項(xiàng)目技術(shù)應(yīng)用情況進(jìn)行總結(jié)，闡述上海市超低能耗建筑的技術(shù)路徑，分析工程實(shí)踐應(yīng)用特征，探討若干應(yīng)用技術(shù)問(wèn)題，以期為夏熱冬冷地區(qū)超低能耗建筑的推廣應(yīng)用提供參考。

１ 上海市超低能耗建筑技術(shù)路徑

上海市超低能耗建筑示范項(xiàng)目的設(shè)計(jì)建設(shè)均要求執(zhí)行《導(dǎo)則》?！秾?dǎo)則》的編制充分考慮了上海地區(qū)的地域氣候特征和用能習(xí)慣，提出了上海地區(qū)適用的超低能耗建筑技術(shù)路徑、體系和指標(biāo)，成為上海地區(qū)超低能耗建筑設(shè)計(jì)建設(shè)的依據(jù)文件。

1.1 總體技術(shù)路徑

《導(dǎo)則》對(duì)超低能耗建筑的目標(biāo)界定保持了與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB／T51350-2019《近零能耗建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（以下簡(jiǎn)稱GB／T51350-2019）的協(xié)同，即建筑能耗較現(xiàn)行建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)降低50％以上。而要實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)，總體上應(yīng)遵循“被動(dòng)式＋主動(dòng)式＋可再生能源”的技術(shù)路徑，見表１。這與北方地區(qū)發(fā)展超低能耗建筑的路徑類似，不同之處在于，在上海地域氣候特征下，被動(dòng)式措施的實(shí)施重點(diǎn)及其對(duì)節(jié)能目標(biāo)的貢獻(xiàn)。

表1 上海市超低能耗建筑技術(shù)路徑及其節(jié)能貢獻(xiàn)

以上海地區(qū)居住建筑為例，《導(dǎo)則》引導(dǎo)的被動(dòng)式措施強(qiáng)調(diào)采光、通風(fēng)與外遮陽(yáng)?；诘湫途幼〗ㄖＰ偷挠?jì)算表明，以滿足現(xiàn)行節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的建筑為基準(zhǔn)，通過(guò)被動(dòng)式節(jié)能為主的降負(fù)荷措施，可以貢獻(xiàn)26％以上的節(jié)能量；以節(jié)能照明、節(jié)能空調(diào)、節(jié)能電梯為主的主動(dòng)式節(jié)能措施，可以承擔(dān)12％以上的節(jié)能量；利用可再生能源的太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)可以承擔(dān)12％以上的節(jié)能量。以上措施共同作用促成超低能耗建筑能耗降低50％的目標(biāo)。

1.2 與GB／T51350-2019的差異

作為一部區(qū)域性的技術(shù)規(guī)范，《導(dǎo)則》方向性的內(nèi)容保持了與GB／T51350-2019的協(xié)同，但在具體的技術(shù)指標(biāo)和措施上結(jié)合上海的地域特征做出了變化，如表２所示。

表２《導(dǎo)則》與GB／T51350-2019的主要區(qū)別

１）《導(dǎo)則》將自然采光與自然通風(fēng)指標(biāo)納入了室內(nèi)環(huán)境的約束性要求，作為超低能耗建筑設(shè)計(jì)的前置條件。其中對(duì)居住建筑以窗地面積比、通風(fēng)開口面積與房間地板面積比作為約束指標(biāo)，公共建筑以滿足自然采光系數(shù)的比例、滿足自然通風(fēng)換氣次數(shù)的比例作為約束指標(biāo)。這個(gè)變化體現(xiàn)了上海地區(qū)對(duì)自然采光、自然通風(fēng)設(shè)計(jì)的重視。

２）《導(dǎo)則》進(jìn)一步強(qiáng)化了對(duì)建筑本體設(shè)計(jì)優(yōu)化的約束性，在公共建筑的能耗指標(biāo)中設(shè)置累計(jì)耗冷熱量降低幅度達(dá)到30％的要求，保證項(xiàng)目設(shè)計(jì)中對(duì)建筑本體設(shè)計(jì)優(yōu)化的約束。耗冷熱量的降低，只能通過(guò)朝向、窗墻面積比、圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工及熱回收措施來(lái)實(shí)現(xiàn)，與機(jī)電設(shè)備能效、可再生能源無(wú)關(guān)，從而保障了對(duì)建筑本體設(shè)計(jì)的強(qiáng)約束。

３）《導(dǎo)則》對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工指標(biāo)采用推薦值和約束值的雙重約定，避免性能化計(jì)算中對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的弱化，保證對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能的基本提升。

４）《導(dǎo)則》結(jié)合上海地區(qū)的居民用能習(xí)慣，對(duì)居住建筑能耗計(jì)算中的空調(diào)運(yùn)行工況設(shè)定進(jìn)行調(diào)整，充分考慮本地區(qū)的間歇用能特征，采用了“部分時(shí)間、部分空間”的間歇運(yùn)行時(shí)間表。

2 上海市超低能耗建筑工程實(shí)踐特征

自2021年以來(lái)，上海市通過(guò)一批超低能耗建筑的工程設(shè)計(jì)實(shí)踐，已逐步形成清晰、完整的工程做法和技術(shù)措施體系。在規(guī)范指引、地域政策、行業(yè)環(huán)境等因素的作用下，上海市超低能耗建筑工程實(shí)踐呈現(xiàn)出了地域特點(diǎn)。本文以收集到的10個(gè)上海市超低能耗居住建筑案例信息為主體，并結(jié)合部分公共建筑案例信息，對(duì)上海市超低能耗建筑工程實(shí)踐特征進(jìn)行總結(jié)分析。

2.1 重視建筑本體節(jié)能

朝向、體形、平面、窗墻面積比、采光、通風(fēng)、遮陽(yáng)等設(shè)計(jì)措施構(gòu)成建筑本體節(jié)能的基礎(chǔ)條件。在上海地區(qū)，推薦的建筑主朝向?yàn)槟掀珫|30°至南偏西30°。居住建筑受限于出讓地塊范圍特點(diǎn)，建筑朝向通常沒(méi)有較大的調(diào)整空間。但對(duì)于公共建筑，方案設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)對(duì)建筑主朝向、功能房間平面布局進(jìn)行推敲，避免在東西向設(shè)置較大的外立面是超低能耗公共建筑采取的設(shè)計(jì)原則。居住建筑的體形系數(shù)推薦控制在0.4以下，避免過(guò)多的凹凸應(yīng)成為平面設(shè)計(jì)的原則。平面功能布局也是值得關(guān)注的節(jié)能點(diǎn)，上海目前有部分高端住宅的平面設(shè)計(jì)呈現(xiàn)公建化趨勢(shì)，其特征在于交通核集中設(shè)置，平面規(guī)整，住宅房間在各朝向均有分布。這種平面設(shè)計(jì)方案下建筑體形系數(shù)雖然小，但由于在東西向不利朝向有多個(gè)功能房間，其供暖空調(diào)負(fù)荷均比常規(guī)居住建筑高，這種類型的建筑要實(shí)現(xiàn)超低能耗需要更高強(qiáng)度的節(jié)能技術(shù)投入，不應(yīng)該成為推薦方向，因此應(yīng)該在設(shè)計(jì)源頭上對(duì)平面功能設(shè)計(jì)予以引導(dǎo)。

在窗墻面積比的控制上，采光需求與能耗需求存在矛盾。在保證采光的前提下，對(duì)窗墻面積比進(jìn)行適當(dāng)?shù)目刂剖巧虾Ｊ谐湍芎慕ㄖ?xiàng)目普遍采取的設(shè)計(jì)原則。在超低能耗居住建筑案例中，對(duì)南向的窗墻面積比普遍控制在0.50以內(nèi)，以0.40～0.45范圍內(nèi)居多；對(duì)東、西向以避免設(shè)置主要功能房間外窗為主。

由于《導(dǎo)則》將自然采光、自然通風(fēng)納入了約束性要求，因此居住建筑和公共建筑超低能耗項(xiàng)目均對(duì)采光與通風(fēng)開展了專項(xiàng)設(shè)計(jì)。其中居住建筑以優(yōu)化外窗面積、開啟扇面積為主，公共建筑則通過(guò)對(duì)窗墻面積比、開窗位置、開窗方式等進(jìn)行優(yōu)化來(lái)實(shí)現(xiàn)自然采光與通風(fēng)。

上海市已通過(guò)評(píng)審的超低能耗建筑項(xiàng)目均采用了建筑外遮陽(yáng)措施，這符合上海的地域氣候特點(diǎn)和《導(dǎo)則》的引導(dǎo)方向。其中居住建筑以玻璃內(nèi)置百葉遮陽(yáng)方式為主，作為一種活動(dòng)外遮陽(yáng)方式可進(jìn)行冬夏季遮陽(yáng)行為的調(diào)節(jié)。公共建筑則是以各種形式的固定外遮陽(yáng)為主。

2.2 提倡圍護(hù)結(jié)構(gòu)適度保溫

圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫的度在夏熱冬冷地區(qū)是個(gè)充滿爭(zhēng)議的問(wèn)題。由于冬夏季室內(nèi)外溫差與北方有差異，對(duì)于北方超低能耗建筑盛行的厚保溫做法是否適合南方地區(qū)，是夏熱冬冷地區(qū)超低能耗技術(shù)路徑爭(zhēng)議的焦點(diǎn)。

基于典型居住建筑模型的計(jì)算研究顯示，在上海地區(qū)提升外墻保溫性能，冬季供暖的負(fù)荷需求和能耗下降，這是加強(qiáng)保溫的有利一面，但是對(duì)夏季供冷的節(jié)能效果不明顯。從全年總能耗的角度來(lái)看，在夏熱冬冷地區(qū)提升外墻保溫性能，總的供暖空調(diào)負(fù)荷和能耗是降低的，所以提升外墻保溫性能有必要。但如果加入經(jīng)濟(jì)性的考慮，會(huì)發(fā)現(xiàn)隨著保溫越來(lái)越厚，其成本投入和獲得的節(jié)能收益越來(lái)越不匹配，或者說(shuō)性價(jià)比越來(lái)越低。

基于以上分析和考慮，《導(dǎo)則》提出了圍護(hù)結(jié)構(gòu)“要保溫，但要適度”的觀點(diǎn)，并且提出了上海超低能耗項(xiàng)目外墻熱工性能的引導(dǎo)指標(biāo)：外墻傳熱系數(shù)Ｋ≤0.4Ｗ／（㎡·Ｋ）。與上海常規(guī)居住建筑的要求（Ｋ＝1.0Ｗ／（㎡·Ｋ））相比，性能上有大幅度的提升；與北方超低能耗標(biāo)準(zhǔn)要求或者德國(guó)被動(dòng)房的通行要求（Ｋ＝0.15Ｗ／（㎡·Ｋ））相比，上海的要求并沒(méi)有北方那么高，這是上海的超低能耗做法與北方區(qū)別的地方，是基于上海地域氣候特點(diǎn)選擇的路徑。

圖1顯示了上海10個(gè)超低能耗建筑案例的外墻、屋面、外窗傳熱系數(shù)的統(tǒng)計(jì)情況。可以看出，外墻傳熱系數(shù)基本在0.4Ｗ（㎡·Ｋ）左右，屋面?zhèn)鳠?/span>系數(shù)在0.2～0.3Ｗ／（㎡·Ｋ）范圍內(nèi)，外窗傳熱系數(shù)處于1.2～1.6Ｗ／（㎡·Ｋ）范圍內(nèi)，其性能要求均較上?，F(xiàn)行節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求有大幅度的提升。

圖1 上海市超低能耗建筑案例圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能指標(biāo)

2.3 推行外墻保溫一體化

2020年10月，上海市住建委發(fā)布了《上海市禁止或者限制生產(chǎn)和使用的用于建設(shè)工程的材料目錄（第五批）》，其中明確將采用粘接錨固工藝的傳統(tǒng)外墻外保溫措施禁用。該文件出臺(tái)之后，從建設(shè)管理角度，需要給出替代傳統(tǒng)外保溫的技術(shù)路線，推行外墻保溫一體化成為上海市建設(shè)主管部門選擇的方式。

為了推行外墻保溫一體化，上海市在設(shè)定超低能耗建筑的容積率獎(jiǎng)勵(lì)條件時(shí)，在超低能耗建筑的基礎(chǔ)上加入了應(yīng)用外墻保溫一體化的要求。2021年2月發(fā)布的《外墻保溫系統(tǒng)及材料應(yīng)用統(tǒng)一技術(shù)規(guī)定（暫行）》明確了外墻保溫一體化的形式和技術(shù)要求。目前上海地區(qū)被認(rèn)可的外墻保溫一體化形式共有３種，分別為預(yù)制混凝土夾心保溫外墻板系統(tǒng)、預(yù)制混凝土反打保溫外墻板系統(tǒng)、現(xiàn)澆混凝土復(fù)合保溫模板外墻保溫系統(tǒng)。

該政策引導(dǎo)的結(jié)果是，上海市目前的超低能耗居住建筑項(xiàng)目均應(yīng)用外墻保溫一體化體系。其中現(xiàn)澆部分均采用了復(fù)合保溫模板外墻保溫系統(tǒng)，保溫材料以硅墨烯免拆模保溫板為主，保溫厚度為85～100ｍｍ。預(yù)制部分采用預(yù)制夾心保溫和預(yù)制反打保溫的工程案例各占50％左右，其中預(yù)制夾心保溫材料以聚氨酯板為主，少量項(xiàng)目采用擠塑板，夾心保溫厚度為50～65ｍｍ；預(yù)制反打保溫以硅墨烯保溫板為主，保溫厚度為85～100ｍｍ。同時(shí)為了達(dá)到相應(yīng)的Ｋ值，外墻普遍采用內(nèi)外組合保溫形式，內(nèi)保溫材料以無(wú)機(jī)保溫膏料、擠塑板為主，厚度在15～35ｍｍ 范圍內(nèi)。部分超低能耗案例外墻不同部位的保溫厚度如圖2所示。

圖2 上海市超低能耗建筑案例外墻保溫厚度

2.4 實(shí)施裝配式與超低能耗的結(jié)合

上海市已在新建建筑中全面要求實(shí)施裝配式建筑，裝配式建筑指標(biāo)包括單體預(yù)制率或單體裝配率，因此上海市超低能耗建筑項(xiàng)目均采用了裝配式建筑體系。這為超低能耗建筑的實(shí)施帶來(lái)了挑戰(zhàn)，其中在預(yù)制墻板拼接的位置，如何處理熱橋和氣密性成為核心問(wèn)題。對(duì)預(yù)制墻板的拼縫采取了區(qū)別于常規(guī)設(shè)計(jì)的加強(qiáng)措施，以改善熱橋效應(yīng)并提升筑氣密性，是目前上海市超低能耗建筑項(xiàng)目的重要特征。

以預(yù)制夾心保溫墻體的水平縫處理為例，如圖3所示。上海市常規(guī)的設(shè)計(jì)做法是預(yù)制夾心保溫墻板采用混凝土封邊，這會(huì)在端部產(chǎn)生明顯的熱橋，在超低能耗建筑對(duì)熱橋嚴(yán)格控制的要求下，這種做法不被接受。為保證超低能耗建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能，預(yù)制夾心保溫墻體的混凝土封邊替換為Ａ級(jí)保溫材料封邊，以降低熱橋；同時(shí)在水平縫處也需要采用保溫材料封堵灌漿料，以實(shí)現(xiàn)保溫層的連續(xù)。室內(nèi)側(cè)采用高強(qiáng)度灌漿料填充，并在室內(nèi)側(cè)設(shè)抹灰層或無(wú)機(jī)保溫膏料保護(hù)。

圖3 預(yù)制墻體水平縫處理的變化與熱橋控制效果

2.5 引導(dǎo)供暖設(shè)備的電氣化

近年來(lái)，由于舒適性需求越來(lái)越高，在上海的商品住宅市場(chǎng)上地板供暖已成為主流的產(chǎn)品配置。即使在超低能耗住宅項(xiàng)目中，雖然熱負(fù)荷已通過(guò)高性能的保溫有了大幅度的降低，但開發(fā)商也會(huì)從商品房產(chǎn)品配置角度要求安裝地板供暖，此時(shí)地板供暖的熱源成為關(guān)鍵。在“碳達(dá)峰”和“碳中和”的國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略下，提升建筑電氣化率已成為行業(yè)共識(shí)，傳統(tǒng)的燃?xì)獗趻鞝t因燃燒廢氣排放、產(chǎn)生CO2排放及運(yùn)行能耗高等問(wèn)題，在上海市超低能耗建筑評(píng)審層面已不建議采用，采用電驅(qū)動(dòng)的空氣源熱泵供暖替代燃?xì)獗趻鞝t已成為上海市超低能耗建筑項(xiàng)目的主流選擇。

目前上海市通過(guò)評(píng)審的超低能耗建筑項(xiàng)目中，配置地板供暖的項(xiàng)目均采用了空調(diào)和地板供暖兩聯(lián)供形式，利用一套室外機(jī)同時(shí)滿足室內(nèi)的空調(diào)及地板供暖需求，原理如圖4所示。在具體的產(chǎn)品形態(tài)上，又區(qū)分為“天水地水”“天氟地水”2種方式，均有案例應(yīng)用。研究計(jì)算表明，在上海地區(qū)采用空氣源熱泵供暖替代燃?xì)獗趻鞝t，從一次能耗角度可節(jié)能20％以上，節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用40％以上。

圖4 空氣源熱泵兩聯(lián)供系統(tǒng)（空調(diào)＋地板供暖）示意圖

３ 上海市超低能耗建筑應(yīng)用問(wèn)題探討

《導(dǎo)則》在上海市超低能耗建筑示范工程建設(shè)中起到了規(guī)范引導(dǎo)作用，但由于編制時(shí)間較早且部分內(nèi)容未明確涉及，在設(shè)計(jì)應(yīng)用層面仍存在一些因無(wú)規(guī)范界定而產(chǎn)生的設(shè)計(jì)上的困惑，這些問(wèn)題需要開展進(jìn)一步的研究分析工作予以明確。本文對(duì)幾個(gè)重要的技術(shù)應(yīng)用問(wèn)題進(jìn)行闡述和探討。

3.1 熱橋處理的量化

對(duì)陽(yáng)臺(tái)板、設(shè)備平臺(tái)等熱橋部位進(jìn)行保溫處理，是上海市超低能耗建筑區(qū)別于常規(guī)節(jié)能建筑的措施之一。但這些熱橋部位的保溫應(yīng)該處理到什么程度，并沒(méi)有量化的指標(biāo)要求，在設(shè)計(jì)實(shí)施和評(píng)審層面產(chǎn)生了困惑。

以陽(yáng)臺(tái)板為例，如果參照北方地區(qū)的超低能耗建筑標(biāo)準(zhǔn)，以室內(nèi)不結(jié)露、內(nèi)表面溫差不超過(guò)3℃作為熱橋控制標(biāo)準(zhǔn)，在上海的氣候條件下陽(yáng)臺(tái)板只需要少量保溫即可滿足要求。如果要求陽(yáng)臺(tái)板保溫和外墻等厚，從效果上來(lái)說(shuō)固然更好，但爭(zhēng)議之處在于，因?yàn)樯虾５貐^(qū)的室內(nèi)外溫差比北方嚴(yán)寒及寒冷地區(qū)要小，如此高的熱橋控制要求是否能夠產(chǎn)生相匹配的節(jié)能效益？

對(duì)上海典型住宅的陽(yáng)臺(tái)板熱橋控制措施研究表明，陽(yáng)臺(tái)板保溫與不保溫相比，會(huì)產(chǎn)生不同的溫度分布（如圖5所示），進(jìn)而影響建筑負(fù)荷，由圍護(hù)結(jié)構(gòu)引入的供暖空調(diào)負(fù)荷相差3％左右，對(duì)總能耗的影響小于1％。這個(gè)分析結(jié)果表明，陽(yáng)臺(tái)板保溫有節(jié)能效益，但其數(shù)量級(jí)較小，綜合考慮技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)陽(yáng)臺(tái)板的保溫應(yīng)該遵循適度的原則。但如果從編制標(biāo)準(zhǔn)角度對(duì)熱橋處理要求進(jìn)行量化，這個(gè)合理的尺度在哪里，有待后續(xù)更深入的研究進(jìn)行支撐。

圖5 陽(yáng)臺(tái)板溫度分布

3.2 空調(diào)設(shè)備的容量選型

在實(shí)施超低能耗建筑技術(shù)措施后，建筑的供暖空調(diào)負(fù)荷需求會(huì)有明顯的降低，理論上空調(diào)設(shè)備的選型容量應(yīng)該相應(yīng)降低。但目前上海市超低能耗建筑工程實(shí)踐中，空調(diào)設(shè)備的選型容量普遍較常規(guī)項(xiàng)目并未有明顯降低，其背后的原因值得反思。

按照供暖空調(diào)相關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范，供暖空調(diào)設(shè)備選型依據(jù)的空調(diào)負(fù)荷，應(yīng)按ＧＢ50736-2012《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》（以下簡(jiǎn)稱ＧＢ50736-2012）中的設(shè)計(jì)日負(fù)荷計(jì)算方法計(jì)算，而非各類超低／近零能耗建筑技術(shù)規(guī)范中計(jì)算耗冷／耗熱量時(shí)采用的逐時(shí)或逐月算法計(jì)算出的峰值負(fù)荷。2種計(jì)算方法的核心差異，在于對(duì)內(nèi)熱源的處理方式及室外設(shè)計(jì)參數(shù)的不同（如表3所示），會(huì)導(dǎo)致2種方法計(jì)算出的負(fù)荷結(jié)果有較大的差異。這是目前的超低能耗建筑設(shè)計(jì)咨詢模式下，暖通工程師和咨詢工程師的第一個(gè)矛盾點(diǎn)。

表3 超低能耗建筑設(shè)計(jì)不同的負(fù)荷計(jì)算方法對(duì)比

由于上海地區(qū)超低能耗住宅多采用熱泵類空調(diào)設(shè)備，設(shè)備選型應(yīng)依據(jù)夏季冷負(fù)荷和冬季熱負(fù)荷中的大值。在上海的氣候特征下，實(shí)施高性能的圍護(hù)結(jié)構(gòu)等超低能耗建筑技術(shù)措施以后，超低能耗建筑項(xiàng)目的冬季熱負(fù)荷通常遠(yuǎn)小于夏季冷負(fù)荷，應(yīng)按照夏季冷負(fù)荷進(jìn)行設(shè)備選型。但在超低能耗建筑的技術(shù)體系下，出現(xiàn)了2個(gè)爭(zhēng)議點(diǎn)：設(shè)計(jì)負(fù)荷計(jì)算時(shí)如何處理可調(diào)節(jié)外遮陽(yáng)和排風(fēng)熱回收？目前上海的超低能耗住宅項(xiàng)目中均采用了上述2種措施。暖通工程師通常認(rèn)為，從暖通空調(diào)負(fù)荷按照最不利情況計(jì)算的思路出發(fā)，不應(yīng)該計(jì)入可調(diào)節(jié)外遮陽(yáng)和排風(fēng)熱回收，這是暖通工程師和咨詢工程師的第二個(gè)矛盾點(diǎn)。

如果在設(shè)計(jì)負(fù)荷計(jì)算中不考慮可調(diào)節(jié)外遮陽(yáng)和排風(fēng)熱回收，那么對(duì)負(fù)荷起作用的超低能耗建筑技術(shù)措施只剩下圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫和建筑整體氣密性的提升。而相關(guān)計(jì)算表明，只靠這2項(xiàng)措施，計(jì)算出的冷負(fù)荷與常規(guī)節(jié)能建筑的差異僅在10％左右。這就是上海目前超低能耗建筑項(xiàng)目的空調(diào)選型容量并沒(méi)有比常規(guī)建筑有明顯降低的原因。

筆者認(rèn)為，采用ＧＢ50736-2012中的設(shè)計(jì)日負(fù)荷計(jì)算方法是合規(guī)、合理的，但對(duì)于可調(diào)節(jié)外遮陽(yáng)、排風(fēng)熱回收等超低能耗建筑常用的節(jié)能措施，后續(xù)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范應(yīng)該對(duì)其如何參與設(shè)備選型的負(fù)荷計(jì)算做出明確的界定。當(dāng)實(shí)際的超低能耗建筑工程中出現(xiàn)空調(diào)超配的情況時(shí)，對(duì)空調(diào)設(shè)備選用應(yīng)該要求其具備更優(yōu)的部分負(fù)荷運(yùn)行特性，比如住宅采用直流調(diào)速空調(diào)、公共建筑采用磁懸浮冷水機(jī)組等應(yīng)成為優(yōu)選方向。

3.3 空調(diào)設(shè)備的除濕

如何理解超低能耗建筑技術(shù)規(guī)范提出的濕度指標(biāo)，也是目前在超低能耗建筑工程設(shè)計(jì)中經(jīng)常碰到的疑問(wèn)。各地的超低能耗建筑技術(shù)規(guī)范均提出了夏季供冷工況的室內(nèi)相對(duì)濕度設(shè)計(jì)參數(shù)（≤60％），但如何理解這個(gè)參數(shù)卻有爭(zhēng)議。有人認(rèn)為這就要求超低能耗建筑全年室內(nèi)相對(duì)濕度均維持在60％以內(nèi)，從而推行所謂的“恒溫恒濕”系統(tǒng)，并且將超低能耗建筑與“恒溫恒濕”掛鉤。筆者認(rèn)為這種說(shuō)法和做法并不可取。超低能耗建筑技術(shù)規(guī)范提出的濕度指標(biāo)主要用于負(fù)荷和能耗計(jì)算、設(shè)備選型，該參數(shù)代表了設(shè)計(jì)工況下對(duì)設(shè)備容量和選型的要求，并不代表要求全年變工況下均維持在該濕度范圍內(nèi)，這與傳統(tǒng)的供暖空調(diào)設(shè)計(jì)對(duì)待濕度設(shè)計(jì)參數(shù)的思路是一致的，追求過(guò)高的濕度保證率并不是節(jié)能推薦的方向。

但從追求更高品質(zhì)生活的角度，在保證節(jié)能目標(biāo)前提下的濕度控制也應(yīng)該成為工程項(xiàng)目和標(biāo)準(zhǔn)編制認(rèn)真思考的問(wèn)題，通過(guò)一定的技術(shù)措施改善室內(nèi)濕度環(huán)境值得關(guān)注。特別是上海地區(qū)夏季存在較長(zhǎng)時(shí)間的高濕環(huán)境，控制室內(nèi)濕度對(duì)人員舒適和健康都有意義。從目前的工程實(shí)踐角度，冷卻除濕仍然是空調(diào)設(shè)備除濕的主流。在這種除濕方式下，不一定能同時(shí)保證室內(nèi)溫度和濕度都達(dá)標(biāo)。在上海地區(qū)比較典型的除濕問(wèn)題是，當(dāng)室內(nèi)溫度不高但濕度較高需要除濕時(shí)，常規(guī)空調(diào)的冷卻除濕會(huì)導(dǎo)致室內(nèi)過(guò)冷。要改善這一問(wèn)題，除濕之后的再熱是一種可行的方式，如何降低再熱能耗成為超低能耗建筑應(yīng)用該方式時(shí)需要關(guān)注的重點(diǎn)。從空調(diào)市場(chǎng)的可用產(chǎn)品角度，采用冷凝熱回收進(jìn)行再熱是推薦的方式，不會(huì)額外增加再熱能耗，在上海地區(qū)已有工程項(xiàng)目應(yīng)用。因此，如何在保證節(jié)能目標(biāo)的前提下更好地營(yíng)造室內(nèi)濕環(huán)境是相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范可以進(jìn)一步完善的地方。

3.4 空調(diào)運(yùn)行模式的選擇與引導(dǎo)

《導(dǎo)則》對(duì)居住建筑供暖空調(diào)負(fù)荷和能耗的計(jì)算方法，引入了“部分時(shí)間、部分空間”的間歇運(yùn)行模式，初衷是認(rèn)為這種模式更契合上海居民的生活和用能習(xí)慣，也是一種被認(rèn)為更節(jié)能的運(yùn)行模式。但在工程實(shí)踐操作中，這種計(jì)算方法遇到了挑戰(zhàn)。夏季供冷工況并無(wú)過(guò)多爭(zhēng)議，但冬季供熱工況下，目前有大量的住宅項(xiàng)目采用地板供暖，常規(guī)的濕法地板供暖需要保持長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行，用戶通常不會(huì)按照間歇運(yùn)行模式來(lái)控制，從而在事實(shí)層面出現(xiàn)了連續(xù)運(yùn)行的工況，進(jìn)而出現(xiàn)了對(duì)空調(diào)間歇運(yùn)行計(jì)算模式的質(zhì)疑。

從節(jié)能角度，采用可以間歇運(yùn)行的空調(diào)系統(tǒng)仍然應(yīng)該是推薦的方向。針對(duì)地板供暖的應(yīng)用，采用干法地板供暖施工工藝成為推薦的方向。干法地板供暖通常是指預(yù)制溝槽保溫板將加熱管敷設(shè)在預(yù)制溝槽保溫板的溝槽中，加熱管與保溫板溝槽尺寸吻合且上皮持平，不需要填充混凝土即可直接鋪設(shè)面層的地面輻射供暖形式（典型構(gòu)造見圖6）。

干法地板供暖工藝中供暖盤管無(wú)混凝土澆筑層，因此具備更快速的溫度調(diào)節(jié)能力。相關(guān)實(shí)測(cè)對(duì)比研究結(jié)果顯示，達(dá)到相同室溫所需的時(shí)間，干法地板供暖僅為常規(guī)濕法地板供暖的1／2，這為地板供暖的間歇使用及行為節(jié)能提供了有利條件。

對(duì)上海典型超低能耗住宅案例計(jì)算表明，干法地板供暖在工作日間歇運(yùn)行模式下，比供暖季連續(xù)運(yùn)行模式年累計(jì)耗熱量降低12％以上。同時(shí)對(duì)于能耗的計(jì)算模式，當(dāng)所選擇的空調(diào)系統(tǒng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)行時(shí)，應(yīng)該采用符合實(shí)際的連續(xù)模式進(jìn)行計(jì)算，但涉及超低能耗建筑的能耗指標(biāo)應(yīng)該保持不變，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)連續(xù)運(yùn)行模式空調(diào)系統(tǒng)的限制。

圖6 干法地板供暖典型構(gòu)造做法

4   上海市超低能耗建筑發(fā)展展望

１）超低能耗建筑應(yīng)用規(guī)模有較大的增長(zhǎng)空間。

在超低能耗建筑激勵(lì)政策的刺激下，未來(lái)上海市超低能耗建筑規(guī)模仍然有較大的增長(zhǎng)空間。一些重點(diǎn)區(qū)域的規(guī)劃中，已經(jīng)將大規(guī)模推廣超低能耗建筑納入了區(qū)域規(guī)劃，如臨港新片區(qū)、五大新城等?？梢灶A(yù)見的是，到“十四五”末上海市超低能耗建筑規(guī)模將會(huì)有大幅度的增長(zhǎng)，能夠?yàn)樯虾Ｊ薪ㄖI(lǐng)域的碳達(dá)峰作出重要貢獻(xiàn)。

２）超低能耗標(biāo)準(zhǔn)體系將會(huì)進(jìn)一步完善。

《導(dǎo)則》部分內(nèi)容已不能完全滿足新形式下的發(fā)展需求，如傳統(tǒng)外保溫措施禁用，推行外墻保溫一體化；裝配式建筑在上海的全面推廣，裝配式＋超低能耗帶來(lái)新的技術(shù)應(yīng)用挑戰(zhàn)；“雙碳”背景下建筑用能電氣化的發(fā)展，對(duì)熱泵類供暖空調(diào)設(shè)備應(yīng)用提出更高的要求；新型建筑材料（如防水隔汽膜、節(jié)能附框、相變蓄熱等）應(yīng)用趨多，需要在標(biāo)準(zhǔn)層面對(duì)其應(yīng)用做出規(guī)范。完善地方性的超低能耗建筑標(biāo)準(zhǔn)體系已納入相關(guān)流程，后續(xù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)編制工作將會(huì)陸續(xù)開展。

３）太陽(yáng)能光伏需要更大的推廣應(yīng)用力度。

在“碳達(dá)峰”和“碳中和”的背景下，太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用的重要性越發(fā)突出。過(guò)去十多年來(lái)，太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的成本不斷下降，而效率則顯著提升。2010年國(guó)內(nèi)太陽(yáng)能光伏組件的市場(chǎng)報(bào)價(jià)約為12元／Ｗ，到2021年已接近2元／Ｗ，而單晶硅類的光伏組件轉(zhuǎn)換效率已達(dá)到20％以上，建筑上應(yīng)用太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)已具備良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性。上海市已出臺(tái)相關(guān)的規(guī)劃，要求新建公共建筑、居住建筑和工業(yè)廠房使用一種或多種可再生能源。居住建筑采用光伏發(fā)電系統(tǒng)向公共區(qū)域照明等配電系統(tǒng)供電，公共建筑應(yīng)用光伏發(fā)電系統(tǒng)向建筑低壓側(cè)供電，應(yīng)成為未來(lái)超低能耗建筑引導(dǎo)的方向。

４）超低能耗產(chǎn)品體系需要更多元化。

上海市超低能耗建筑仍然處于發(fā)展初期，相關(guān)的產(chǎn)品、設(shè)備、材料等選擇范圍還比較單一。尤其是在外墻保溫一體化、高效空調(diào)和新風(fēng)設(shè)備等方面選擇面不大。隨著上海市超低能耗建筑市場(chǎng)規(guī)模的擴(kuò)大，將會(huì)有更多的超低能耗產(chǎn)品進(jìn)入上海市場(chǎng)，助力上海市超低能耗建筑產(chǎn)品體系的多元化，支撐上海市超低能耗建筑的更高質(zhì)量發(fā)展。