日本、德国的建筑节能技术及实施案例

一、神奇的零耗建筑：

当冬天室外积雪达到一米多高、室内无空调等采暖设备的情况下，通常住宅的室内温度仍然可以维持在18 ～ 20℃。

夏天则只要很少的冷量就可以维持室内空气的舒适性。冬天它的热量主要来自于人体和电脑等家用电器发出的热量。夏天的冷量取自于小功率的空调。这就是日本的零耗建筑……

建筑达到这种效果主要靠的是墙体优良的保温、防辐射措施、密封性及空气热回收。

（一）墙体保温和窗户防辐射重要的原因：

1、图中显示出通常情况下住宅楼墙体及窗户冷热量流失的比例，也即是日本建筑节能为什么要重点做墙体保温和窗户防辐射的原因；

2、它从根本上来减少建筑对能源的需求；

3、不追求能源系统节能技术设备的堆积；

4、简单、有效、成本低。

（二）热量从墙体和窗户流失的情况：

1、图中显示的是红外线拍摄的热量从墙体和窗户流失的情况；

2、楼板部分是重要的冷热桥；

3、窗户玻璃对红外线遮挡非常重要。

（三）墙体保温和窗户防辐射的具体做法：

温度降低效果：

条件：屋顶材料：钢板0.75 mm  + 5 mm

外界气温 37 ℃，晴天下午两点测定

外墙面涂高反射率的防辐射纳米涂料（通常反射率在0.88 ～ 0.90，加底漆和施工，35元左右 / 平方米）

（四）墙体保温和窗户防辐射的具体做法：

内墙、天面和地面加3 ～ 5 CM厚的低传热系数（U值在0.18 ～ 0.23）高质量的酚醛保温板（3 ～ 5 CM厚的酚醛保温板价格（含施工费）在80 ～100元左右 / 平方米）

1、内墙面涂保温、保健（分解甲醛等有害物质）的内反射纳米涂料（正常情况下70 ～ 80%的室内冷热量不会外流，加底漆和施工，35元左右 / 平方米）

2、窗户玻璃加涂纳米反辐射涂料，红外线遮挡率可达98%，可见光可保留82%（含施工费价格在80 ～ 100元左右 / 平方米）

（五）密封性和空气热回收：

1、房屋的密封性直接决定了冷热量随空气的流失，通常对施工要求比较高；

2、正常情况下，带热回收和不带热回收的新风系统，室内冷热量节省可达30%左右，热回收率一般在70～80%，要求高的新风系统热回收率可达95%；

3、目前高质量热回收新风系统，已经通过北美和中国的PM2.5认证，可以过滤掉0.3直径的纳米颗粒。且在北京、杭州、广州等地的住宅楼盘上开始使用。

二、德国建筑节能主要技术：

（一）德国被动房技术基本概念和方法：

被动房通常是指供暖和供冷能源需求极低、室内所需能源基本上以被动方式供给的建筑。德国的被动房技术即是能满足以下几个被动房性能参数所采用的建筑节能技术：

1、热量需求Heat  Demand < 15 KWh / m2a ；

2、初始能源消耗Primary  Energy  Consumption < 120KWh / m2 ；

3、密封性Airtightness  n50 < 0.6 h - 1 ；

4、最大供热功率Maximum  Heating  Power < 10 W / m2 。

（二）建筑不同阶段节能投资与节能效果的关系：

从图中可以看出，节能设计做得越早，投资越少，节能效果越好。通常在概念设计阶段就开始考虑建筑的节能设计，产生的节能效果会最理想。这个阶段往往要综合考虑当地的气象情况和水资源等环境情况。因此，欧洲又把节能设计叫做气候设计。

（三）被动式住宅的能量损失与获取：

图中显示，对于被动房，通常通过建筑围护结构流出的热量占房屋总热量需求的63%，通过新风流出的热量占37%。这些热量靠太阳能、人体和电器发出的内部热能及空调等采暖热能来提供。这里空调等采暖热能值比人体和电器发出的内部热能还要少，可见它的节能效果相当好。

（四）表面积-体量比率：

表面积 - 体量比率（见图），它也可以被理解为不同形状建筑的能耗系数。每个不同形状的建筑，由于其受阳面积不同，设计开始就决定了建筑未来能耗的趋向。在设计师做设计时，尽可能选择系数小的建筑外形。这样，设计开始就获得了节能的优势。

（五）被动式住宅保温隔热的传热系数：

1、屋面U-value  roof < 0.1 W / m2 K ；

2、窗户U-value  windows < 0.8 W / m2 K ；

3、墙体U-value walls < 0.15 W / m2 K ；

4、地基楼板U-value foundation slab < 0.2 W / m2 K ；

5、被动房对屋面、窗户、墙体地基楼板的导热系数有一定要求，在设计时就要加以考虑，以确保建筑的整体保温和防辐射达到理想效果。

（六）保温隔热的细节处理：

保温隔热的细节处理是被动房技术的一个精华部分，它完全靠设计师的巧妙构思，所带来的节能效果是几乎不增加节能投资。两图所示，通过巧妙的结构处理完全使冷和热隔绝。

（七）保温隔热的细节处理：

图中说明的是，对于特定的建筑（如世博会德国汉堡馆—国内唯一节能达到85%的被动房建筑），其墙体中间的保温层放在墙体中间偏外一定的位置，此时，墙体保温节能的效果达到最优。当然它是通过物理模拟分析来得出的。通常对不同的建筑需要做不同的模拟分析，往往模拟分析贯穿着被动房节能设计的整个过程。

（八）被动房的玻璃：

被动房的玻璃其选择是十分讲究的，其性能的不同对节能有着很大的影响。

（九）被动房的密封性试验：

作为被动房，施工结束后，必须进行的一项工作就是密封性试验（如图所示），气密性必须要达到被动房密封性指标要求。

（十）被动式住宅的通风系统：

通常空气交换比率为：住宅 0.3 – 0.5 h-1；办公室0.8 – 1.0 h-1 。其高效热回收新风系统的效率在85～90%，从上述能量损失与获取图中可以看出热回收率的重要性。

（十一）地下换热管道：

地下换热管道是一种利用地下热量的节能系统，图中，新风进屋时先要通过地下的方块形管道换热再进入室内，这样就充分利用了地下的热量，能做到新风系统的进一步节能。

（十二）混凝土楼板制冷：

混凝土楼板制冷（见图）是一种高效节能的辐射型空调末端系统，它比通常的末端系统风机盘管节能超过30%，除了节能效果还有一个很大的优点就是室内无噪音，同时也无传统空调系统带来的空气污染。但它对与其相对应的热回收新风系统的设计有一定的要求，要求能确保其空气不产生结露。

三、国内节能建筑存在的问题：

（一）存在的问题：

1、目前国内大多数建筑的节能设计是按既定的节能标准来进行，设计工作是一个流水作业，导致突破性创新设计能力欠缺；

2、通常设计院在建筑围护结构设计按标准要求确定后，就不再从围护结构上进一步考虑节能，更多的是关注各种设备技术带来的节能，主动性节能手段考虑较多，没有进一步从源头上考虑降低冷热负荷的需求量；

3、同样做围护结构保温和防辐射，与日本和德国的节能建筑相比，效果没有质的方面的提升，无论从设计还是从新产品、新材料的使用和施工上面，都没有真正做到“精细”和“极致”；

4、国内多数设计院能源系统的节能设计能力不足，节能设计往往依赖于节能设备供应商、国内的节能公司和国外的节能咨询公司。在建筑节能设计过程中也很少因建筑节能设计需要而主动应用能耗等物理模拟方法，一般都是因为要做绿色建筑认证而被动地采用。节能设计过分依赖于节能设计标准，缺乏对实际节能设计效果的追求。事实上，同样按照标准作节能设计，不同的建筑有着不同的节能效果，不经过模拟分析就不可能确定建筑的实际节能设计效果；

5、材料采购、施工与设计没有很好地结合，往往使一个很好的节能设计却达不到理想的节能目标。

（二）有待改进的方面：

1、在按照国家节能设计标准设计的同时，提高节能设计的创新性，包括零排放建筑的设计；

2、参考日本、德国等国外先进的节能设计方法，在建筑节能设计中从根本上去降低能源的需求，而不是在能源需求不变时去做节能设计；

3、在节能设计过程中设计院自身要培养和加强能耗等建筑物理模拟分析的能力，并在实际设计过程中加以应用；

4、设计要与材料采购和施工结合，确保施工结果符合节能设计的目标要求；

5、培养拥有建筑设计、能源系统节能设计、建筑物理模拟分析、对建筑节能和环保新材料系统了解、熟悉建筑施工整个过程等复合能力和创新设计能力的高级建筑设计师。

来源：筑龙暖通

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