孔繁科
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摘要：改革开放以来，随着我国社会经济发展和人民生活水平提高，党和国家对节能环保的要求提升到政治高度。依照习近平总书记提出的绿色发展理念，建筑行业对节能建筑的研究和发展也越来越重视。被动式建筑作为节能建筑的一个分支，在充分考虑人舒适度的同时，通过系列技术手段将建筑物在运行使用阶段的能耗降至极低水平。
关键词：被动式建筑;节能;建筑信息模型;机电系统
1被动式建筑机电系统组成及特点
要实现被动式建筑人居舒适性和超低能耗两大需求，除在建筑物保温和气密性上的严苛要求外，为满足建筑物使用功能和舒适性要求，机电系统在设计阶段要求达到被动式建筑各项指标，施工阶段的精细化施工作业更是重中之重。由于被动式建筑本身指标的量化已精细入微，且一次性施工建造能耗和投入使用后的日常能耗均有严格要求，所以施工建造过程中的质量管理是能否实现被动式建筑标准的重要环节。被动式建筑机电系统与普通建筑机电系统既有共同之处，但自身特点更鲜明。按被动式建筑认证标准，通过保温、气密性和通风热回收三个方面技术措施能将建筑物能耗控制在一个极低水平。
1)良好的保温主要是通过高效保温材料、保温门窗形成整体连续的建筑物外围护结构，阻断室内外热传导，以达到避免热损失的目的。这就要求机电设备安装固定过程中，要充分考虑冷热桥保护措施，避免因机电设备安装对建筑物外围护结构造成破坏，在局部形成冷桥，导致被动式建筑热损失。
2)良好的气密性是被动式建筑减少无组织通风和避免空气对流造成热损失的关键措施。这就要求机电设备在安装过程中，对所有穿越外围护结构的管道均采取气密性保护措施。
3)在传统建筑物中，因通风换气导致的热损失巨大。然而，高效的通风换气系统是建筑物表现舒适功能的必要措施。这就要求采用高效热能回收装置，才有可能保证被动式建筑10W/m2供暖、供冷目标。在建造中，通风热回收效率通常应≥75%。
2超低能耗实现
除位于“幸运气候带”内的建筑物，所有气密性建筑需通过高效通风系统保证室内空气质量，被动式建筑通风系统可与供暖(供冷)功能兼用，且无须增加额外管道、技术性接口和辅助风扇等设备，无超出保证空气质量需求的新风量。保证室内空气质量的人均新风量需求为30m3/h，为避免产生异味及尘埃，新风温度需控制在50℃。空气在20℃、正常气压下(室内舒适温度，ISO7730)比热容为0.33W·h/(m2·K)，此时满足室内空气质量的新风供暖能力为300W/pers，按常规居住建筑中人均居住面积30m2计算，仅依靠新风进行供暖时的最大热负荷为10W/m2，且与气候无关。该数值指全年热量需求最大的时段。被动式建筑保温级别与能耗水平取决于建筑物当地气候条件，极端气候条件区保温级别和能耗须比温和气候区更高。2015年，住房和城乡建设部发布了《被动式超低能耗绿色建筑技术导则(试行)(居住建筑)》(以下简称“《导则》”)。《导则》规定是瞄准世界最先进水平，结合我国国情，按不同区域气候条件制定与之相应的技术标准，部分指标的指定还要高于德国被动式建筑标准。其中，德国规定被动式建筑一次能耗≤120kW/(m2·a)(包含家用电器能耗)，而本导则规定被动式建筑一次能耗≤60kW/(m2·a)(不含家用电器能耗)，而随着近年来国内家用电器的节能技术发展，家用电器能耗通常＜60kW/(m2·a)。
3施工控制重点
3.1 运用BIM技术的技术策划
基于BIM技术可进行从设计到施工再到运营阶段，即贯穿工程项目全生命周期的一体化管理。BIM技术核心是运用计算机技术搭建三维模型，形成数据库。成型的数据库不仅包含建筑设计信息，且可包含贯穿施工建造阶段到使用阶段全生命周期的全过程信息。
对于建筑工程机电系统，从策划到建造再到使用，可形成直观的三维模型。在查找问题、安装调试、运行维护阶段均能产生极大便利。提早发现设计遗留问题，减少安装困难，消除安装问题，保证顺利调试，便于使用维护。由此可发现，BIM软件表达直观、信息量大，平面信息和三维信息自如转换，符合被动式建筑精细化建造要求，是被动式建筑建造安装必备的辅助工具。
3.2新风系统设计安装重点
因被动式建筑良好的气密性，须建筑物安装稳定的新风供应系统，即通风系统。另外，由于被动式建筑要求热负荷较小，须对排风中的热量和湿度进行回收，即全热回收。在此基础上辅助少量外部热源供应，即可满足室内供暖要求。这也是被动式建筑对新风系统的核心要求。全热交换新风系统是基于双向流新风系统基础上改进的一种具有热回收功能的新型送排风系统。特点为送/排风均由一台主机完成，且在主机内部加装一个热交换模块，可快速吸热和放热，确保与送/排风之间进行充分热交换。空气排出室外及新风送进室内时，在模块内进行换热，进而达到冷量回收和热量回收的目的，节约设备能源，在调节和改善室内空气质量的同时，尽量减少对室内温度的影响
3.3其他机电设备安装技术措施
1)墙体预埋线盒等预先留洞，洞周围利用细石混凝土填实。线盒先用高黏度胶带缠裹后再进行预埋。
2)穿墙(穿板)线管先利用丁基防水胶带缠裹，再进行预埋。
3)管井出屋面及各层处，利用混凝土严密封堵。
4)电气设备全部采用节能环保型设备。
5)建筑物内照明系统全部采用LED光源，安装控制系统，通过测量每个照明区域照度传感器，自动控制LED光源亮度。一方面达到节能效果，控制并节约用电，还可延长灯具使用寿命，并通过照明灯具控制实现多种照明效果，改善工作和居住环境，提升人体舒适度，结合自然光共同调节，充分利用自然光和照明灯具互补结合，达到使用舒适性和节约用电的双重目标。
6)安装灯具使用的固定螺栓均采取防冷桥措施。被动式建筑气密层保护是重中之重，灯具安装挂件等固定配件要避免对气密层的破坏。如使用功能要求无法避免，在穿透或破坏气密层的部位，要采取隔热和气密性保护措施，锚固件要采用无热桥配件。
3.4监测系统
被动式建筑除要求在一次建造过程中保持低能耗，在运行使用过程中的低能耗更重要，这就要求被动式建筑具备一套完备的建筑物监测及自动控制系统，以达到运行使用过程中的高效节能管理。建立LAN局域网络，所有控制系统主设备(DDC)就近接入LAN网络。通过专业楼宇控制软件进行IP，MAC寻址，自动搜索并监控分散布置在各层的DDC设备。各层DDC设备安装在每层智能控制箱内，以各层DDC设备作为各层控制中枢，通过Modbus， BACnet，M-Bus等多种网络协议集成温度控制器、湿度控制器、网络电表、网络热量表等第三方设备，实现对建筑运行状态的监测和控制调节。所有网络信息接入主操作平台，在监控室设置计算机主机，并通过良好的人机交互界面，达到对建筑物各种机电设备的运行状态、故障报警、检修维护、能源消耗实施监测和有效控制。
4结语
被动式建筑作为节能建筑的一个重要表现类型，各种节能技术的应用无门槛及限制，只要满足高效、节能、环保并经济可行均可在被动式建筑的技术体系内应用。被动式建筑的初衷是最大限度地满足建筑物舒适度水平，包括执行最高限度舒适度标准和争取最佳用户满意度反馈。在基本能源消耗限定在一定水平下，追求能效比最大化，鼓励结合使用可再生能源，争取达到能源效率最大化和成本增量最小化的统一。
参考文献:
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