羅業(yè)欣 王清勤 周海珠 張帥/中國建筑科學(xué)研究院有限公司

建筑行業(yè)是三大能源消費領(lǐng)域之一，推動其節(jié)能綠色轉(zhuǎn)型對我國實現(xiàn)“雙碳”目標具有重要意義。發(fā)展超低能耗建筑可有效降低建筑業(yè)運行階段的碳排放，加速“雙碳”目標的實現(xiàn)。為促進超低能耗建筑的發(fā)展，國家出臺了一系列支持政策，包括 2017 年在《建筑節(jié)能與綠色建筑發(fā)展“十三五”規(guī)劃》中提出積極開展超低能耗建筑建設(shè)示范；2022 年在《“十四五”建筑節(jié)能與綠色建筑發(fā)展規(guī)劃》中明確建設(shè)面積等。目前，我國超低能耗建筑的建設(shè)處于初期階段，正逐步向規(guī)?；七M，深化對該領(lǐng)域的研究，可使建筑節(jié)能事業(yè)發(fā)展邁向新的高度。

在嚴寒地區(qū)推廣超低能耗建筑能夠有效解決冬季供 暖能耗大、碳排放高的問題。嚴寒地區(qū)建筑冬季供暖采用集中供熱，造成較大的能源消耗及碳排放。而超低能耗建筑以高效的保溫隔熱性能和良好的氣密性，輔以新風(fēng)熱回收系統(tǒng)和可再生能源供應(yīng)等主動節(jié)能技術(shù)，能夠在保證室內(nèi)環(huán)境舒適的情況下大幅度減少建筑自身能源需求來降低對傳統(tǒng)采暖和制冷系統(tǒng)的依賴。此技術(shù)體系更契合于嚴寒地區(qū)的極端氣候，預(yù)示著在這類區(qū)域推廣超低能耗建筑擁有可觀的發(fā)展?jié)摿εc前景。

隨著建筑領(lǐng)域節(jié)能降碳工作的推進，對嚴寒地區(qū)超低能耗建筑規(guī)?；茝V的工作日益迫切。目前學(xué)者對嚴寒地區(qū)超低能耗建筑在減少能耗 、技術(shù)應(yīng)用 、增量成本等方面已有較多的研究，但針對其規(guī)?；?廣的探索尚顯不足。為wi為此，本文對嚴寒地區(qū)超低能耗建筑的項目、政策、標準及關(guān)鍵技術(shù)產(chǎn)品的發(fā)展情況進行介紹，分析了阻礙其在該地區(qū)規(guī)?；茝V的主要制約因素，并提出相應(yīng)建議，為超低能耗建筑在嚴寒地區(qū)規(guī)?；l(fā)展提供支持。

1.1 項目實踐

自 1980 年起，我國致力于建筑節(jié)能領(lǐng)域的探索，取得了良好的成果，為嚴寒和寒冷地區(qū)建筑節(jié)能技術(shù)方面奠定了堅實基礎(chǔ)。我國的建筑節(jié)能標準歷經(jīng)了從節(jié)能率 30%、 50% 到 65% 的三個重要階段。隨著雙碳戰(zhàn)略的提出，建筑節(jié)能減碳的任務(wù)被賦予了更高的要求 , 節(jié)能標準正步入 75% 的穩(wěn)健推進期。2018 年 12 月，住建部發(fā)布的《嚴寒和寒冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標準》（ JGJ26-2018）推動了該地區(qū)居住建筑邁向 75% 的節(jié)能標準，而嚴寒地區(qū)超低能耗居住建筑能耗水平較該標準降低了 50% 以上。

近些年，嚴寒地區(qū)陸續(xù)落地了一批超低能耗示范項目，如黑龍江的“辰能·溪樹庭”、中德生態(tài)科技小鎮(zhèn)、吉林城建學(xué)院超低能耗研發(fā)中心、內(nèi)蒙古自治區(qū)“中海河山大觀”、新疆的中德“幸福堡”綜合樓等，成為推動建筑節(jié)能與可持續(xù)發(fā)展的重要力量。這些項目彰顯了超低能耗建筑在嚴寒地區(qū)的實踐可行性和顯著優(yōu)勢，具有卓越的節(jié)能效益與經(jīng)濟效益。以內(nèi)蒙古自治區(qū)的“中海河山大觀”項目為例，該項目成功獲得了綠色建筑三星、健康建三星運行標識的認證，入選了住建部 2022年“零碳建筑科技示范工程”。運行期間，該項目每平米綜合能耗 <65kwh/m2·a，每年減排約 556 噸CO2，每年節(jié)約標煤約 201 噸，平均單位耗電量產(chǎn)生的電費相較于傳統(tǒng)市政供暖的采暖費降低了 64.5%。

1.2 政策推廣

為響應(yīng)國家部委的政策導(dǎo)向，嚴寒地區(qū)各省市紛紛出臺了推廣政策，積極促進超低能耗建筑的建設(shè)。2020年至 2023 年期間，共出臺相關(guān)政策 20 余項（表 1），涉及到明晰目標規(guī)劃、加大資金扶持、引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)形成等方面內(nèi)容，引領(lǐng)了各地區(qū)超低能耗建筑的發(fā)展方向，鼓舞了一大批企業(yè)在該領(lǐng)域的發(fā)展信心。通過系列政策形成了示范推廣、技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)協(xié)同、標準制定等多方位超低能耗建筑發(fā)展態(tài)勢。

1.3 標準支撐

嚴寒地區(qū)正逐步完善超低能耗建筑的標準體系，部分省市在參考《近零能耗建筑技術(shù)標準》 GB/T51350- 2019 的基礎(chǔ)上，結(jié)合當?shù)貧夂蛱卣髋c經(jīng)濟條件，陸續(xù)發(fā)布了涵蓋設(shè)計、評價、節(jié)能檢測、質(zhì)量驗收等標準及技術(shù)導(dǎo)則，提供了從規(guī)劃到運行管理環(huán)節(jié)的全過程技術(shù)支撐，顯著增強了在該領(lǐng)域?qū)I(yè)化程度（表 2）。2024年 3 月，國家標準圖集《被動式超低能耗建筑—嚴寒和寒冷地區(qū)居住建筑》 23J908-8 開始實施，該圖集適應(yīng)技術(shù)發(fā)展和材料更新及新標準規(guī)范，結(jié)合國內(nèi)科研成果與工程實踐，為嚴寒地區(qū)超低能耗居住建筑提升性能和質(zhì)量提供指導(dǎo)。

超低能耗建筑的節(jié)能效益離不開關(guān)鍵技術(shù)產(chǎn)品的創(chuàng)新與應(yīng)用。在技術(shù)產(chǎn)品的選擇上，嚴寒地區(qū)超低能耗建筑注重材料的保溫隔熱性能和設(shè)備的能效比。通過采用高性能的保溫隔熱材料、先進的供熱系統(tǒng)以及高效的新風(fēng)熱回收設(shè)備等組合技術(shù)，實現(xiàn)超低能耗建筑的節(jié)能與高效運行，以下就這三項技術(shù)在嚴寒地區(qū)發(fā)展應(yīng)用進行討論。

2.1 外墻保溫材料

保溫材料的選擇與合理的厚度會直接影響建筑的節(jié)能性、經(jīng)濟性和環(huán)境效益。不同保溫材料的節(jié)能減碳性能的差異顯著，如聚氨酯板的導(dǎo)熱系數(shù)較巖棉板低，但建筑材料碳排放因子是后者的兩倍以上。因此，在選擇保溫材料時，需全面評估其導(dǎo)熱效能、碳足跡、成本效益及耐用年限等多維度因素。有學(xué)者利用能耗模擬軟件的方法對常用保溫材料在資金能耗效益、建筑生命周期碳排放量等方面進行比選。

嚴寒地區(qū)超低能耗建筑外墻保溫層厚度一般在200~400mm，增加厚度雖能提升節(jié)能效果。然而，過厚的保溫層不僅會增加建材碳排放，甚至可能大于其運行降碳量，還會導(dǎo)致成本增加。針對這個問題，有學(xué)者通過采用模擬的方式，綜合分析節(jié)能率、碳足跡和經(jīng)濟性等因素而確定外墻保溫材料的最佳厚度，因此，保溫材料和厚度的確定需通過能耗、碳排放和經(jīng)濟性計算分析來權(quán)衡。

隨著技術(shù)進步，新型保溫材料如氣凝膠、聚氨酯復(fù)合材料及超薄真空絕熱板等展現(xiàn)出巨大潛力，它們集高保溫性能、低厚度、高強度與低成本于一體，為嚴寒地區(qū)超低能耗建筑保溫提供了新的解決方案。此外，通過材料復(fù)合與構(gòu)造設(shè)計的創(chuàng)新，可進一步提升保溫材料的綜合性能，如增強防火性能等。

2.2 供熱系統(tǒng)

目前可再生能源技術(shù)和蓄能技術(shù)相關(guān)主動式技術(shù)應(yīng)用尚不成熟，全面評估還需系統(tǒng)效率、適用性和經(jīng)濟性等更多數(shù)據(jù)支持。土壤源熱泵系統(tǒng)因兼具供暖與制冷功能且性能系數(shù)優(yōu)越，在超低能耗建筑中被廣泛應(yīng)用。但在冬季室外低溫環(huán)境會導(dǎo)致地源熱泵機組和空氣源熱泵機組效率降低，增加能耗和成本。相較于單獨運行的地源熱泵供暖系統(tǒng)，太陽能 - 地源熱泵耦合供暖系統(tǒng)能夠有效減緩太陽能的不穩(wěn)定影響，提升系統(tǒng)整體運行效率，具有顯著的節(jié)能優(yōu)勢，特別是在青海、新疆等太陽能資源豐富的嚴寒區(qū)域應(yīng)用前景廣闊。然而，在東北等冬季嚴寒且太陽能資源相對不足的地區(qū)，太陽能的間歇性與不穩(wěn)定性成為其推廣的制約因素。

相變蓄熱技術(shù)作為一種有效的儲能手段，在提升供暖系統(tǒng)穩(wěn)定性和優(yōu)化能源利用方面發(fā)揮了重要作用。將相變蓄能材料應(yīng)用于供暖系統(tǒng)中，可以在太陽能或地熱能不足時釋放儲存的熱量，從而保障供暖的連續(xù)性和穩(wěn)定性。沈陽建筑大學(xué)和吉林建筑科技學(xué)院的案例研究均證明了相變蓄熱技術(shù)在提升供暖系統(tǒng)效能和經(jīng)濟性方面具有顯著成效。

2.3 新風(fēng)熱回收設(shè)備

 嚴寒地區(qū)冬季室外空氣滲透會增加供暖能耗，對此超低能耗建筑嚴格要求氣密性指標。為滿足室內(nèi)所需新風(fēng)，通常會設(shè)置機械通風(fēng)系統(tǒng)，但其能耗在超低能耗建筑總能耗中顯得較為突出，需采取優(yōu)化措施降低其影響。將機械與自然通風(fēng)結(jié)合互補使用是一種辦法。嚴寒地區(qū)冬季漫長嚴寒、夏季短暫涼爽，在冬季使用熱回收裝置的節(jié)能效益遠超夏季，因此可考慮僅在冬季運行熱回收裝置，在夏季應(yīng)開窗自然通風(fēng)。

超低能耗建筑常采用帶熱回收的新風(fēng)換氣系統(tǒng)，按回收技術(shù)主要分為全熱回收和顯熱回收新風(fēng)系統(tǒng)，兩者各有優(yōu)劣。在嚴寒的冬季采用全熱回收裝置能夠有效減少結(jié)露與結(jié)霜的風(fēng)險，但其投資成本較高，且在嚴寒、寒冷地區(qū)冬季的效果也低于顯熱回收效果 , 而在夏季則表現(xiàn)更佳。另外，在選擇熱回收新風(fēng)系統(tǒng)時需綜合考慮當?shù)鼐唧w氣候條件。同為嚴寒地區(qū)的哈爾濱和烏魯木齊濕度差異大，研究表明，在哈爾濱這類濕度較高地區(qū)采用全熱回收新風(fēng)系統(tǒng)效益更高，而烏魯木齊這類干燥的地區(qū)則適用于顯熱回收新風(fēng)系統(tǒng)。此外，太陽能可成為理想的熱回收裝置的補充熱源。研究證明，在太陽能資源充沛區(qū)域耦合太陽能集熱技術(shù)與配備熱回收功 能 的新風(fēng)系統(tǒng)是經(jīng)濟可行，還能有效預(yù)防因新風(fēng)溫度過低導(dǎo)致的熱回收器結(jié)露結(jié)霜問題，確保系統(tǒng)穩(wěn)定運行。

雖然嚴寒地區(qū)已有部分大規(guī)模超低能耗建筑區(qū)，如中德生態(tài)科技小鎮(zhèn)、中海河山大觀項目等，但規(guī)?；潭热匀徊蛔?。只有經(jīng)過大規(guī)模、大體量的項目實踐和規(guī)?；氖袌鲞x擇，才能檢驗出技術(shù)和產(chǎn)品的開發(fā)方向，進而促進成本降低與技術(shù)迭代。項目成功運營后展現(xiàn)的優(yōu)越性能，將加深社會對此類建筑的正面認知，進而形成開發(fā)集群效應(yīng)和開發(fā)的集群連片效應(yīng)，促進市場健康循環(huán)。因此，研究嚴寒地區(qū)規(guī)?；茝V的策略十分重要。以下從政策法規(guī)、標準導(dǎo)則、技術(shù)產(chǎn)品、市場環(huán)境、宣傳認識等方面分析規(guī)模化推廣的制約因素。

3.1 政策措施

政策對超低能耗建筑的支持與監(jiān)管是其規(guī)模化發(fā)展的保障。各省市通過政策文件明確發(fā)展目標與路徑，提供資金補貼、容積率獎勵等激勵措施。然而，地區(qū)間在政策出臺的數(shù)量與力度上存在顯著差異。嚴寒地區(qū)超低能耗建筑項目多集中于黑龍江省和吉林省示范，缺乏地域間適應(yīng)性和差異性研究。

3.2 標準導(dǎo)則

經(jīng)過各地方對超低能耗建筑示范項目的建設(shè)與推廣，以及深入的系統(tǒng)研究，嚴寒地區(qū)已初步構(gòu)建了超低能耗建筑的標準體系。然而，從目前出臺的標準來看，多集中于設(shè)計標準，而在項目技術(shù)、管理、驗收及后評價等階段的標準尚不完備，需加速制定符合本地實際、技術(shù)路徑明確的超低能耗建筑標準導(dǎo)則。

3.3 技術(shù)產(chǎn)品

超低能耗建筑對建筑材料、結(jié)構(gòu)及配套設(shè)備的品質(zhì)與性能均提出了更嚴苛的要求。我國在這一領(lǐng)域起步較晚，相關(guān)技術(shù)產(chǎn)品如高效外圍護系統(tǒng)及新風(fēng)熱回收技術(shù)的本土化生產(chǎn)不足，這不僅提高了建設(shè)初期的投入成本，還限制了后續(xù)的維修服務(wù)范圍及設(shè)備替換選擇，增加了建筑的長期運營與維護成本。同時，設(shè)計、施工及管理等專業(yè)人才匱乏，難以應(yīng)對新技術(shù)挑戰(zhàn)，施工效率低下且精度欠佳，影響建筑壽命。

3.4 市場環(huán)境

超低能耗建筑的增量成本依然偏高，較普通建筑溢價 600-3000 元 /m2 不等，在一定程度上抑制了消費者、投資者及經(jīng)營者的參與熱情與積極性，使得消費者望而卻步。加之政府補助有限，開發(fā)商看不到經(jīng)濟效益而減少投入?，F(xiàn)階段嚴寒地區(qū)超低能耗建筑主要集中于示范類項目層面，尚未實現(xiàn)大規(guī)模推廣，使得市場短期內(nèi)難以看到顯著回報，進而制約超低能耗建筑的推廣。

3.5 宣傳認知

宣傳推廣的缺失是當前推廣超低能耗建筑的一大挑戰(zhàn)。當前企業(yè)、開發(fā)商與居民對其認知不足，尤其是對其節(jié)能效果、舒適性及全壽命成本方面的優(yōu)勢，從而限制了其社會影響力的擴大和大規(guī)模市場需求的激發(fā)。消費者在購房時側(cè)重價格、地段與配套，此類建筑往往未能成為消費者的關(guān)注焦點。

4.1 完善政策法規(guī)，落實激勵政策

嚴寒地區(qū)各地需定制合理多元長期政策，營造超低能耗建筑良好發(fā)展環(huán)境，并強化跨地域間的協(xié)同合作，加快嚴寒區(qū)域超低能耗建筑的建設(shè)步伐。政府應(yīng)率先垂范，新建公建優(yōu)先考慮超低能耗建筑，并給與開發(fā)或購買超低能耗建筑的房企或購房者。同時，應(yīng)對新興技術(shù)發(fā)展挑戰(zhàn)完善覆蓋設(shè)計、材料、施工等各環(huán)節(jié)的超低能耗建筑標準體系，為產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供法律支撐與指導(dǎo)。

4.2 加強技術(shù)研發(fā)、降低產(chǎn)業(yè)成本

超低能耗建筑的技術(shù)方案應(yīng)聚焦于構(gòu)建高性價比的技術(shù)集成方案，避免技術(shù)的過度堆砌。首先是攻克嚴寒地區(qū)超低能耗建筑的成本瓶頸，研發(fā)高效且低成本的技術(shù)產(chǎn)品如新風(fēng)機組、外墻保溫等。同時，需綜合考量各項技術(shù)、材料及產(chǎn)品的應(yīng)用，完善嚴寒地區(qū)超低能耗建筑全生命周期的適宜技術(shù)體系。此外，在建筑業(yè)綠色化、智能化的發(fā)展趨勢下，應(yīng)將裝配式建筑、智能技術(shù)與超低能耗建筑相融合，通過運用 BIM 技術(shù)優(yōu)化設(shè)計與施工方案減少資源消耗與浪費。同時，加強專業(yè)人才的培養(yǎng)與引進以及構(gòu)建產(chǎn)學(xué)研用深度融合的生態(tài)系統(tǒng)，為超低能耗建筑產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

4.3 推進示范工程，加強推廣宣傳

未來應(yīng)強化示范項目的標桿效應(yīng)。通過對不同建筑類型的超低能耗建筑示范項目，總結(jié)項目的經(jīng)驗教訓(xùn)，形成可復(fù)制、可推廣的典型案例集。建立系統(tǒng)化示范工程在線案例庫平臺供推廣宣傳與交流學(xué)習(xí)。并利用新媒體渠道加大宣傳力度，普及超低能耗建筑的專業(yè)知識及 案例，使企業(yè)和居民能夠全面深入地認識此類建筑的節(jié)能性、低碳性、健康性、舒適度等優(yōu)勢，從而帶動超低能耗建筑的消費市場。

“雙碳”目標導(dǎo)向下，建筑行業(yè)承載著嚴峻的減碳壓力，急需向高質(zhì)量發(fā)展轉(zhuǎn)型。推廣超低能耗建筑被認為是應(yīng)對此挑戰(zhàn)最合理、最有效的途徑之一。目前，嚴寒地區(qū)超低能耗建筑規(guī)模化程度不足，其具有巨大潛力和發(fā)展空間。未來應(yīng)深化在政策導(dǎo)向、技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)品優(yōu)化、經(jīng)濟效益評估及市場推廣策略等多維度的研究與實踐，從而助力我國建筑節(jié)能領(lǐng)域邁向更高的高度。

來源：《建設(shè)科技》2024年第20期

免責聲明：本文內(nèi)容通過網(wǎng)絡(luò)公開、合法渠道獲得，版權(quán)歸原作者所有，如有侵權(quán)，請聯(lián)系作者刪除。