冯雪庭
北京市中国建筑设计研究院有限公司100044
摘要：本文分析了被动式超低能耗建筑和装配式建筑关键应用技术，并介绍了被动式超低能耗建筑与装配式建筑耦合集成技术的发展，提出了被动式超低能耗装配式建筑在发展过程中存在的问题以及未来的发展方向，从而为我国被动式超低能耗装配式建筑的研究提供一些参考，并进一步推动被动式超低能耗装配式建筑在我国不同气候区的发展。
关键词：装配式建筑；工业化；被动式超低能耗；节能技术；可持续
近年来，能源问题已经引起了人们广泛的关注，为积极应对全球气候变暖，环境污染和能源消耗问题，“节能减排”已经成为全球共同的战略选择。建筑能耗在世界总能源消耗中占有较大的比重，为实现建筑可持续发展，被动式超低能耗装配式建筑作为新型的节能建筑已经为人们所关注。
L 被动式超低能耗建筑与装配式建筑技术分析
1.1被动式超低能耗建筑
被动式超低能耗建筑旨在根据不同地区的气候特征和充分利用当地的自然资源条件，通过高保温隔热的非透明围护结构，高性能门窗，无热桥结构设计，良好的气密性，高效的新风热回收系统来最大程度降低冷热负荷需求，并尽可能通过可再生能源的应用来满足剩余的能耗需求，以更少的能源实现更健康舒适的建筑室内环境，提高人们的生活品质。
1.2装配式建筑
装配式建筑采用工业化的方式将部分或全部建筑构件等通过工厂生产加工，运输至现场，并通过可靠的连接方式进行机械装配。与传统建造方式相比，装配式建 筑具有高品质、工期缩短、节能环保以及降低工程造价等优点。通过对被动式超低能耗建筑与装配式建筑关键技术的深入分析，将被动式超低能耗技术与装配式技术结合，充分发挥两者的技术特点，实现技术集成，优势互补，以预制构件作为围护结构，它拥有高密封的气密性、舒适的室内环境以及保温隔热效果良好等优点。
2关键应用技术的发展
2.1 高效的保温隔热系统
被动式超低能耗装配式建筑围护结构采用预制墙板和不同的绝热保温板进行组合，并根据建筑朝向、建筑表面颜色、气候条件以及经济成本分析来确定最佳保温层厚度，以提高建筑的保温隔热性能。对于严寒和寒冷地区，由于供暖季较为寒冷且时间较长，采暖能耗所占比重较大，应尽可能降低围护结构传热系数，以减少冬季采暖负荷。对于夏热冬冷和夏热冬暖地区，供冷能耗占主导地位，当围护结构传热系数越低，夏季供冷能耗就越大，并不一定产生节能效果。目前，我国大部分被动式超低能耗装配式建筑的围护结构保温体系一般包括两种形式，一种是钢筋混凝土剪力墙+复合外墙保温体系或框架填充结构+复合外墙保温体系，另一种是“三明治”外墙板保温体系。装配式外墙板+外保温技术是混凝土结构和钢结构装配式建筑实现被动式超 低能耗建筑最直接、最简单的方式。“三明治”的内、中、外墙由穿过保温层的拉接件铆入，相邻拉接件之间的距离决定了“三明治” 保温外墙版的整体性程度。另外，由于保温板受到风荷载，自重以及温度等因素的影响会产生复杂的受力情况，所以对拉接件的性能要求要高，一般要具有高强度、承载力强、导热性差等特点。而超低能耗装配式建筑的保温层一般比传统建筑保温层更厚。因此，被动式超低能耗装配式建筑要综合考虑当地气候特点和建筑使用功能来确定保温层的厚度，以满足超低能耗建筑围护结构性能要求。
2.2 高性能门窗系统
外门窗是被动式超低能耗装配式建筑室外与室内最容易发生能量交换的环节，对建筑能耗具有重要的影响。外窗的传热系数、遮阳系数、太阳得热系数以及窗墙比是影响建筑能耗的主要性能参数。因此，提高外窗的热工性能是减少建筑能耗的关键。被动式超低能耗装配式建筑一般采用高性能窗框、保温隔热玻璃、暖边间隔条等材料，比如，采用铝包木、铝合金、塑钢等型材和多腔体中空玻璃等结构，同时利用高气密性的内嵌式无热桥安装技术，能有效地解决围护结构保温 层和气密层不连续以及冷热桥的问题。
2.3 良好的气密性
大量研究表明，建筑气密性对建筑围护结构的保温性能、室内空气品质、建筑能耗、热舒适度、热湿性能、通风系统性能、噪声、耐火性等都有不同程度的影响。特别是被动式超低能耗装配式建筑，其高气密性的特点有利于实现建筑的超低能耗。建筑气密性应连续并包围整个采暖空间的外围护结构，不能出现围护结构发霉、结露等不良现象[1]。而装配式建筑具有多板缝，多连接件和多节点的特征，其最薄弱的部位一般为外墙与门窗框，外墙与楼板以及各预制的构件之间组合与拼接时产生的缝隙等，另外在建筑围护结构中，水泥基材料与金属基材料性能差异大、不易密封也是导致装配式建筑气密性薄弱的部位。针对装配式被动式超低能耗建筑中不同的气密性薄弱点运用适宜于不同部位的气密性专用材料及处理技术，并对外墙与楼板、门窗框等部件进行无断点的一体化结构设计，减少热桥的出现，并提高被动式 超低能耗装配式建筑气密性。
2.4 无热桥处理
在被动式超低能耗装配式建筑中，热桥对建筑能耗的影响较为显著，因此被动式超低能耗装配式建筑必须对建筑围护结构进行无热桥设计处理。在被动式超低能耗装配式建筑中热桥主要来自于外露连接件、穿墙管道、外墙板板间缝、外门窗与墙体结合缝隙、阳台、外挑构件、女儿墙连接处等，对于这些热桥部位应进行加强保温处理，并尽量减少使用附加构件，一般利用装配式断热支撑件固定技术，板缝保温条填充，穿墙管道、外挑构件保温包裹技术，外门窗无热桥内嵌式安装技术等。通过无热桥结构设计处理，使被动式超低能耗装配式建筑的保温隔热层连续并包围整个建筑外围护结构。
2.5 新风热回收系统
为进一步降低被动式超低能耗装配式建筑能耗，通常采用高效新风热回收系统，新风通过回收排风中的热量或冷量达到预热或预冷的目的。另外，由于被动式超低能耗装配式建筑具有较高的气密性，容易导致室内二氧化碳浓度增加、污浊空气不能及时有效排出、湿度无法自主进行调节、滋生霉菌、空气中固体颗粒物含量较高等不良现象，因此，需结合我国不同气候区的环境特点，因地制宜形成与装配式建筑配套的装配式冷热源系统和高效热回收新风系统，采用新风智能化控制技术和自然冷热源、变频运行自动控制的节能环保技术，降低空调系统运 行能耗，改善室内空气品质。在严寒和寒冷地区冬季室外环境温度较低，对新风进行热回收的节能效果是非常明显的。但是，需要考虑热回收装置的换热器结霜情况。因此，可采用地道风技术等辅助热 源预热新风的方式来充分利用热回收装置中排风的能量。在冬季，室外新风与土壤温度进行换热，将预热后的新风送人热回收装置；而在夏季，可以通过地道风技术使进入热回收装置中的新风达到预冷的目的，以使节能效果更加明显。
3存在的问题
3.1 标准化设计技术不成熟
预制式、工业化的生产符合建筑未来发展的需求，标准化的部件生产能够节约资源，确保建筑的质量，提升转化效率。标准化的组件可以通过工厂进行加工，减少现场操作流程，提高作业效率。但是目前我国加工生产技术并不先进，还未形成统一的标准，极有可能导致在发展装配式时过分强调一致性和通用性，而忽视了对建筑个性化、多样性的追求。以目前装配式建筑发展的特点来看，在建筑 部件的通用性、标准型和多样性之间必然产生矛盾，导致装配式建筑很难进行广泛的推广应用。因此， 如何权衡两者之间的关系，是装配式建筑设计师所面临的难题。
3.2 缺乏完善的管理、规范及标准体系
被动式超低能耗装配式建筑在我国的发展尚处于起步阶段，各项管理制度，行业规范及标准体系尚不完善，以致在项目验收时缺乏相应的参考标准。被动式超低能耗建筑的现场安装、管理还不够标准化和精细化，缺乏严格的行业管理规范，安装精度很难达到被动式超低能耗装配式建筑的高要求。预制构件的检验尚未有统一的行业标准，导致预制构件的质量达不到超低能耗装配式建筑的要求。因此，必须根据我国国情加快建立被动式超低能耗装配式建筑的管理规范和标准体系。
3.3 缺乏成熟的示范工程案例
目前我国被动式超低能耗建筑和装配式建筑发展迅速，国内也有部分示范工程，而将两者结合的被动式超低能耗装配式建筑是一种新型节能建筑，尚未被人们广泛接受，工程案例相对缺乏。因此，需要更多成熟的设计和施工案例指导我国被动式超低能耗装配式建筑因地制宜地发展。
3.4 缺乏后期监测与验证、智能化运行体系
被动式超低能耗装配式建筑中热桥及气密性处理方法暂时还未得到验证，需要进行更多的监测，用数据来研究、总结、提高。监测平台参与建筑节能的整个过程当中，因此要充分结合系统特点建立切实可行的监测平台。另外，应在充分认识和理解能源的基础上，建立能源运行策略，同时系统运行策略的调整和优化也是一个长期的过程[2]。智能化运行管理系统成为规范和完善被动式超低能耗装配式建筑的关键措施，对推动新型节能建筑的发展具有积极的促进作用。虽然被动式超低能耗装配式建筑关键技术应用还存在很多问题，但随着该新型建筑的快速发展，也给建筑领域带来了新的发展机遇。使用装配式技术建造被动式超低能耗建筑的目的旨在最大限度地减少其经济、环境和社会影响。被动式超低能耗装配式建筑改变了传统建筑业的发展模式，采用工业化的建造方式将被动式超低能耗建筑与装配式建筑 结合，推动了我国建筑行业可持续发展。同时，被动式超低能耗装配式建筑的发展带动了周围相关产业的发展，刺激建筑市场活力。
4 结 论
被动式超低能耗装配式建筑作为一种新型的超低能耗建筑，由于其健康舒适、工期较短、成本可控、施工过程对周围环境影响小等特点必将在我国“节能减排”战略及城镇化进程中发挥关键作用。被动式超低能耗装配式建筑必须将装配式技术与超低能耗技术有机结合，着重解决预制构件拼接或组合而导致气密性难以达到被动式超低能耗建筑要求的问题。同时，利用先进的外墙保温技术保证建筑围护结构的保温隔热性能。另外，应加强对被动式超低能耗装配式建筑施工的精细化管理，建立严格的行业规范和标准体系，为被动式超低能耗装配式建筑 在中国的发展奠定基础。
参考文献
[1]刘娟. 装配式建筑的工程项目管理及发展问题的分析[J]. 四川水泥, 2018, (9): 206-206.
[2]杨超, 李昂, 张纪刚. 装配式被动房的发展综述及发展前景探究[J]. 青岛理工大学学报, 2018, 39(4): 12-16.