为了应对全球天气变暖给人类生涯情形带来的负面影响 ，天下各国均起劲推进节能减排事情。2020年9月 ，我国在第75届团结国大会上郑重提出了2030年前力争实现二氧化碳（CO2）排放抵达峰值、2060年前争取实现“碳中和”的“双碳”目的。2020年国务院印发《2030年前碳达峰行动计划》 ，明确指出要开展城乡建设“碳达峰”行动。
修建领域作为能源消耗的三个主要领域之一 ，也是造成直接和间接碳排放的主要责任领域之一。2020年, 我国修建运行阶段能耗约占天下能源消耗总量的21%。我国修建制作和运行历程中碳排放量占全社会能源运动总碳排放量约36%。因此 ，修建领域的节能减碳事情对我国“双碳”目的的实现至关主要 ，而生长超低能耗修建、近零能耗修建是实现该目的的主要行动。
GB/T 51350—2019《近零能耗修建手艺标准》公布实验以来 ，在各地政府纷纷出台的激励政策驱动下 ，超低能耗修建获得快速生长。至于近零能耗修建的生长 ，现在我国已有一些建成和在建的项目 ，但数目有限 ，既有修建的近零能耗刷新项目尚处于起步阶段。江亿院士指出修建行业的低碳生长战略包括镌汰新建修建规模、解决既有修建问题 ，现在我国修建制作和运行的碳排放占比约为4∶6 ，预计未来将变为1∶4�？杉� ，相比新建修建 ，规模重大的既有修建刷新具备更大的节能潜力 ，控制既有修建的运行能耗将成为节能事情的重点。
笔者以苏州市某既有办公修建近零能耗刷新项目为例 ，先容了该修建的刷新目的和手艺路径 ，剖析了该修建实现近零能耗目的所接纳的被动式、自动式和可再生能源应用手艺战略 ，并提供了能效指标盘算效果 ，可为夏热冬冷地区既有修建的近零能耗刷新提供一定的参考价值。
1 项目刷新配景
1.1 项目概况
本项目位于苏州市姑苏区老城区 ，建于1993年 ，现已疏弃多年。项目刷新规模为某大厦的西侧部分 ，工具长约52.3m ，南北进深约30.0m ，其与东侧部分相隔变形缝 ，属差别产权。项目原结构为板柱－剪力墙结构 ，地下1层 ，地上6层 ，局部7 层为装备机房。修建功效原为办公及局部沿街商业 ，其中 ，1～2层为商业营业厅 ，3～6层为办公楼。园地周边修建多为1～2层灰瓦白墙修建。
1.2 刷新目的和思绪
本次刷新对修建功效举行周全提升 ，并以近零能耗修建为节能刷新目的。依据GB/T 51350—2019 ，抵达夏热冬冷地区近零能耗修建手艺要求 ，相关能耗指标要求包括修建综合节能率≥ 60%、修建本体节能率≥20%、可再生能源使用率≥10%。
项目的总体刷新思绪为“被动式优先＋自动式优化＋可再生能源”。从苏州地区夏热冬冷的天气特点出发 ，修建本体刷新强调天气响应性设计 ，重视修建外遮阳 ，提升围护结构热工 ，改善自然透风与采光。接纳高效的空调、照明和热水等装备 ，最大限度地降低装备侧能耗。充分使用屋面设置可再生能源 ，以太阳能光伏、太阳能热水、风力发电形成多能互补的能源供应系统。
2 项目近零能耗刷新步伐
本项目刷新后总修建面积为9900㎡ ，其中地上修建面积为8438㎡ ，地下修建面积为1462㎡ ，地上6层 ，地下1层 ，修建高度为23.24m。刷新后的设计使用人数为300人 ，功效漫衍为1层为办公大堂和70人报告厅 ，2层为聚会中心 ，3～5层为办公区域 ，6层为餐厅及厨房。项目模子如图1所示。
图1 项目模子图
2.1 被动式手艺
项目刷新团队首先从被动式设计入手 ，探讨镌汰修建能耗负荷的设计行动。项目体型规整 ，除下场部西南向接纳圆弧形立面外 ，其他立面均接纳平直设计。经由节能盘算 ，项目体形系数为0.18 ，具备较好的修建体形特征。因此 ，本次刷新并未对修建体形举行修改。项目中接纳的各项被动式设计战略如下。
2.1.1 改善自然透风与采光
为了切合苏州地区的天气特征和住民生涯习惯 ，本项目在刷新设计中着重思量了自然采光与自然透风。首先 ，适当扩大外窗洞口面积 ，但仍有用地控制各个朝向的窗墙比。刷新后东、南、西、北朝向的窗墙比划分为0、0.35、0.16、0.37。其次 ，增添了可开启外窗可开启面积比例 ，使南北立面的外窗可开启面积抵达了54.5%。
2.1.2 提升修建外遮阳功效
苏州市地处夏热冬冷地区 ，夏日太阳辐射较强 ，因此修建遮阳对镌汰供暖空调负荷具有主要的作用。项目设计团队在围护结构节能设计中特殊关注了修建遮阳 ，将其作为重中之重举行了专项设计。凭证修确立面的差别性 ，项目设计团队选择了多样化的遮阳形式。针对西南向的圆弧形立面 ，接纳竖向牢靠百叶的外遮阳方法�Ｋ剂康轿髂狭⒚媸蔷肮勖� ，因此设计团队在兼顾视野和遮阳效果的条件下 ，对竖向百叶的间距和标准举行了详细剖析和优化。
经由盘算验证 ，百叶间距设定在350～380mm时 ，可将立面太阳辐射降低40%～50%。针对南向的主立面 ，凭证各层立面的特点 ，选择了差别的遮阳方法 ，南立面外遮阳形式如图2所示。在1层与2层之间设置了2m宽的层挑檐 ，可对1层南向外窗形成有用的牢靠遮阳。2～5层接纳可调理的卷帘外遮阳 ，在夏日可实现完全遮阳 ，冬季则可将卷帘收纳至盒内。由于6层餐厅室外区域为露台 ，需思量职员收支的需求 ，因此设计团队接纳手动伸缩式遮阳棚 ，实现了可调理的外遮阳功效。
图2 南立面外遮阳形式
2.1.3 提升围护结构热工性能
在外墙和屋面保温方面 ，经由勘探 ，笔者发明本项目下层墙体为多孔砖 ，无保温层。为了提升外墙的保温性能 ，接纳导热系数≤0.032W/(m·K) 的90mm 模塑石墨聚苯板作为外墙保温层 ，并在层间设置了高度为500mm的岩棉防火隔离带。经由热工盘算 ，刷新后修建外墙的加权平均传热系数为0.40 W/(㎡·K)。
在屋面刷新方面 ，增设了保温层和防水层。保温层接纳了110mm 挤塑聚苯乙烯泡沫（XPS）。刷新后的屋面传热系数为0.27W/(㎡·K)。详细屋面结构如下。
（1）40mmC20 细石混凝土随捣随光 ，内配φ6@200 双向筋 ，设20mm分仓缝（@6m×6m）。
（2）铺设2mm橡化沥青非固化防水涂料 ，上铺4mmSBS改性沥青防水卷材。
（3）110mm挤塑聚苯乙烯泡沫塑料（XPS） ，用聚氨酯胶黏剂粘贴 ，沿女儿墙周边设置500 mm 泡沫玻璃保温板（Ⅱ型）作为阻火带 ，用聚氨酯胶黏剂粘贴。
（4）1.2mm耐碱铝箔面层玻纤胎自粘改性沥青隔汽卷材。
（5）冷基础油。
（6）整理原屋面防水质料 ，保存找坡层 ，并对破损处举行修补 ，使其平整。
在高性能外窗方面 ，本项目刷新选用了80 系列内平开隔热铝合金窗（5＋12Ar ＋5＋12Ar＋5Low-E） ，其传热系数为1.40 W/(㎡·K) ，玻璃太阳得热系数为0.39。该外窗的气密性不低于GB/T 7106—2008《修建外门窗气密、水密、抗风压性能分级及检测要领》划定的8级。外窗接纳带副框的嵌入式装置方法 ，外墙保温层延伸至窗框局部 ，举行了包覆处置惩罚。
2.1.4 修建气密性控制步伐
虽然GB/T 51350—2019并未对夏热冬冷地区的公共修建提出气密性的指标要求 ，但为了提升修建的节能性能 ，本次刷新对修建整体气密性指标凭证n50 ≤1.0的标准举行控制 ，详细控制步伐如下。
（1）气密层位置：基于修建整体气密性的控制战略 ，将修建划分为多个气密性单位 ，并在墙体部分接纳了凌驾15mm的抹灰层作为气密层。
（2）门窗部位气密性处置惩罚：项目接纳磷七气密性外门窗 ，确保其气密性不低于GB/T 7106—2008划定的8级。同时 ，在外门窗与结构墙之间的误差接纳耐久性优异的密封质料举行关闭 ，室内一侧接纳防水隔气膜 ，而室外一侧则使用防水透气膜。
（3）穿墙洞口吻密性处置惩罚：穿墙管道与洞口之间的误差接纳岩棉填实。在穿墙管道处 ，外围护结构内侧接纳防水隔气膜粘贴 ，外围护结构外侧接纳防水透气膜粘贴。
2.1.5 修建热桥控制步伐
修建热桥控制步伐如图3所示。针对外鞘诳位的钢丝网板、西南立面的挑檐与外墙牢靠的位置 ，项目均接纳20mm硬泡聚氨酯隔热垫片举行隔热 ，并接纳保温锚栓举行牢靠 ，以镌汰修建热桥效应。项目确保屋面保温层与外墙的保温层一连 ，阻止结构性热桥的泛起。屋面保温层靠近室外侧设置了防水层 ，而该防水层延伸至女儿墙顶部盖板内。在屋面结构层上方、保温层下方设置了隔汽层。女儿墙等凸出屋面的结构体 ，其保温层与屋面、墙面的保温层一连 ，以阻止结构性热桥的泛起。
（a）外墙钢丝网板做法
(b) 女儿墙山墙结构做法
图3 修建热桥控制步伐
2.2 自动式手艺
2.2.1 空调系统
在接纳高性能围护结构的情形下 ，项目团队对设计日的逐时空调负荷举行盘算 ，得出项目的夏日冷负荷为682kW ，单位面积冷负荷指标为77W/㎡ ；冬季热负荷为374kW ，单位面积热负荷指标为42W/㎡�Ｋ剂康叫藿ɑ靠占溆邢� ，基于项目冬、夏日的空调设计负荷特征 ，选用2台螺杆式风冷热泵机组作为空调冷热源 ，单台额定制冷量为400kW ，名义工况的性能系数（COP）抵达3.5以上。为了降低输配系统的能耗 ，项目接纳磷七效变频水泵 ，其事情点效率抵达80%以上。同时 ，通过对管路的合理设计 ，水系统的耗电输冷（特殊）比规范要求降低20%以上。在空调室内最后接纳了风机盘管＋新风系统 ，为降低风机盘管的风性能耗 ，项目中所有的风机盘管均接纳了直流无刷型风机盘管 ，其能耗较通例风机盘管降低了50% 以上。
针对新风处置惩罚和组织 ，项目设计团队在每层都设置了新风机房 ，认真该层的新风供应。新风机组均设置了全热接纳段 ，接纳了转轮式全热接纳机组 ，全热接纳效率抵达70%以上。热接纳段要求设置旁通装置 ，在过渡季节可以旁通运行。同时 ，为包管室内的气流组织和回风量 ，项目设计团队设置了回风系统 ，确保各个功效空间都设有回风口。
2.2.2 照明系统
本项目的照明接纳高光效的LED 灯具 ，并设置了智能照明控制系统。在各层外区具备采光条件的区域装置了照度传感器 ，可基于照度监测数据自动举行调光。当自然采光条件较好时 ，系统可以降低照度或关闭灯具 ，有用降低了照明能耗。
2.3 可再生能源
项目充分使用屋面设置可再生能源 ，以太阳能光伏、太阳能热水和风力发电形成多能互补的能源供应系统。
2.3.1 太阳能光伏发电系统
项目接纳了太阳能光伏发电系统 ，包括180片370W的单晶光伏组件 ，总装置容量为66.6kW。其中 ，20片光伏组件直接接入直流照明系统 ，为地下车库及一层展厅提供照明 ，而其余160片经由逆变器转换为交流电后并入电网。
这些光伏组件安排于屋面 ，其转换效率最高可达19.1%。光伏逆变器额定容量为60 kW。与此同时 ，项目还配备了40kW·h的储能系统。
2.3.2 太阳能热水系统
项目团队接纳“太阳能热水＋空气源”热泵热水系统作为集中热水供应计划。太阳能热水部分接纳了29 块平板式太阳能集热器 ，每块尺寸为2000mm×1000mm×80mm ，总集热面积为58㎡。同时 ，系统还设置了2 台空气源热泵热水机组 ，每台额定制热量为19kW。
2.3.3 风力发电系统
项目装置了2套2kW 的风力发电机 ，通过一个并网点接入这2套风力发电系统。这些风力发电机为卧式螺旋形 ，安排于屋面。它们的启动风速为2.5m/s ，事情风速规模为2.5～20.0m/s。系统所接纳的电机类型为磁悬浮盘式电机。
3 能效指标盘算与经济性剖析
本项目接纳了逐时能耗剖析软件eQUEST-3.65举行能效盘算 ，其盘算内核是DOE2.2 ，由美国能源部（DOE）和劳伦斯伯克利国家实验室（LBNL）团结开发。项目的能效指标接纳设计修建与参照修建比照的方法来验证。凭证模拟盘算效果 ，设计修建的可再生能源使用率为40.32% ，修建本体节能率为45.80% ，修建综合节能率为63.27% ，详细数据如表1和表2所示。由表中的数据可知 ，本项目的能耗各项指标均抵达 GB/T 51350—2019的要求 ，切合近零能耗修建的标准。
表1 参照修建与设计修建数据比照
表2 节能率盘算
①一次能源换算系数依据GB/T 51350—2019 取值 ，电力换算系数为2.6kW·h/（kW·h终端） ，自然气换算系数为9.85 kW·h/m?终端。
以知足现行公共修建节能设计标准作为基准 ，本项目近零能耗修建手艺步伐投入的本钱增量为593.2万元 ，项目增量本钱投入组成如图4所示 ，其中外窗部分占比最高 ，达27.7%。同时基于能耗盘算效果 ，项目每年可以减排254 tCO2。
图4 项目增量本钱投入组成
4 结 论
既有修建近零能耗刷新应接纳“被动式优先＋自动式优化＋可再生能源”的综合战略。被动式设计 ，即天气响应性设计 ，需要从天气特征出发 ，探讨镌汰修建能耗负荷的设计行动。首先 ，苏州市位于夏热冬冷地区 ，夏日炎热、冬季严寒 ，该温度特征对修建负荷的组成会爆发显著影响 ，刷新上需兼顾修建隔热与保温。其次 ，夏热冬冷地区整年太阳辐射较量富足 ，因此刷新上针对夏日需要接纳须要的遮阳步伐 ，以降低进入室内的太阳辐射热 ，而在冬季需要只管引入富足的辐射热以降低室内热负荷。最后 ，苏州市具备自然透风的需求。针对苏州市以上的天气特征 ，修建刷新上可重点思量通过调解窗墙比改善自然采光和透风 ，提升修建外遮阳功效 ，提升围护结构保温顺隔热性能 ，适当增强修建气密性 ，增强修建热桥控制。
在自动式手艺上 ，思量到夏热冬冷地区既有供暖需求又有制冷需求 ，除了提升空调系统能效外 ，排风全热接纳系统在冬夏两季都可以取得较好的节能效果 ，应优先思量。自动式手艺步伐主要包括高效供暖空调装备、节能照明及控制、高效生涯热水装备、带能量反响的节能电梯以及能耗监测治理等。
在可再生能源手艺方面 ，可充分使用外地的自然资源条件和修建条件 ，研究太阳能光伏、太阳能热水及风力发电系统等手艺的应用 ，形成多能互补的能源供应系统。
5 竣事语
面临目今天气转变和资源能源紧缺的挑战 ，生长近零能耗修建对实现“双碳”目的具有主要的意义。随着城镇化新阶段建设速率放缓 ，都会生长开启了以都会更新为重点的新模式 ，修建的运行能耗和碳排放占全社会的比例还将进一步增大。因此 ，既有修建的节能减排将成为修建领域实现“双碳”目的的重点攻坚领域。
现在 ，海内对近零能耗修建的研究尚处于初级阶段 ，其理论和实践研究还需要进一步完善和深化。笔者以苏州市某既有办公修建的近零能耗刷新项目为例 ，详细先容了其刷新的总体目的、战略以及设计手艺步伐。本项目所接纳的刷新战略 ，可为夏热冬冷地区近零能耗工程推广和手艺应用实践提供有益参考。
本文刊发于《绿色修建》杂志2024年第3期 ，原问题为：夏热冬冷地区既有办公修建近零能耗刷新战略——以苏州市某项目为例 ；作者：林萍英 ，华东修建集团股份有限公司
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