绿色建筑视角下被动式超低能耗建筑技术集成与应用研究

引言

随着经济的快速发展和城市化进程的加速，建筑能耗在社会总能耗中所占的比例日益增大。据统计，建筑能耗约占全球能源消耗的 40% ，同时也是温室气体排放的主要来源之一。因此，降低建筑能耗、减少对环境的影响已成为建筑领域亟待解决的问题。绿色建筑作为一种可持续的建筑理念，强调在建筑的全生命周期内，最大限度地节约资源、保护环境和减少污染，为人们提供健康、适用和高效的使用空间。

被动式超低能耗建筑技术是绿色建筑发展的重要方向。它主要依靠建筑自身的设计和构造，充分利用自然能源，如太阳能、风能等，减少对主动式机械系统的依赖，从而实现建筑能耗的大幅降低。这种建筑技术不仅能够有效缓解能源压力，还能提高室内环境的舒适度和质量，减少对环境的负面影响。近年来，被动式超低能耗建筑在国内外得到了广泛的关注和应用，相关的技术研究也不断深入。然而，在实际应用过程中，被动式超低能耗建筑技术的集成与应用仍面临着诸多挑战，如技术体系不完善、成本较高、施工难度大等。因此，深入研究绿色建筑视角下被动式超低能耗建筑技术的集成与应用具有重要的现实意义。

一、被动式超低能耗建筑关键技术分析

1. 围护结构保温隔热技术

围护结构是建筑与外界环境进行热量交换的主要界面，其保温隔热性能直接影响建筑的能耗。在被动式超低能耗建筑中，采用高效的保温隔热材料和合理的构造设计是提高围护结构性能的关键。

目前，常用的保温隔热材料有聚苯板、岩棉板、聚氨酯泡沫等。这些材料具有导热系数低、保温性能好等特点。例如，聚苯板的导热系数一般在 0.030 -0.041W/(m⋅K) 之间，能够有效阻止热量的传递。在构造设计方面，采用外墙外保温系统是一种常见的做法。外墙外保温系统将保温材料安装在墙体外侧，避免了热桥的产生，提高了墙体的整体保温性能。屋面和地面也需要进行保温处理，以减少热量的散失。

新型的保温隔热材料和技术也在不断涌现。例如，真空绝热板具有极低的导热系数，能够在有限的空间内实现高效的保温效果。气凝胶保温材料则具有良好的耐高温、防火等性能，为建筑保温提供了更多的选择。

2. 高效门窗系统技术

门窗是建筑围护结构中最薄弱的环节，其热损失约占建筑总热损失的 20% - 30% 。因此，采用高效的门窗系统对于降低建筑能耗至关重要。

高效门窗系统主要包括高性能的门窗框材、玻璃和密封材料。在门窗框材方面，断桥铝合金、塑钢等材料具有较好的保温性能。断桥铝合金门窗通过在铝合金型材中间加入隔热条，阻断了热量的传导路径，提高了门窗的保温性能。玻璃是门窗的主要组成部分，采用中空玻璃、Low - E 玻璃等能够有效降低门窗的传热系数。中空玻璃中间的空气层可以起到隔热作用，而 Low - E 玻璃则能够反射红外线，减少热量的传递。

密封材料的质量也直接影响门窗的保温性能。优质的密封胶条能够有效防止空气渗透和雨水渗漏，提高门窗的气密性和水密性。门窗的五金配件也需要具备良好的性能，以确保门窗的正常开启和关闭，保证门窗系统的整体性能。

二、被动式超低能耗建筑技术集成与应用策略

1. 技术集成原则与方法

被动式超低能耗建筑技术集成需遵循系统性、协同性与适应性原则。应以建筑整体能效与室内环境品质的协同优化为核心目标，统筹围护结构、热桥控制、气密性、自然采光与通风等多系统之间的耦合作用。例如，高保温性能的围护结构需与可控的自然通风策略相匹配，避免过度密封导致的室内空气质量下降；南向高透光低辐射玻璃的应用应结合外遮阳系统，防止夏季过热，实现冬夏季节性能的动态平衡。在集成方法上，宜采用系统工程思维，基于建筑全生命周期视角，构建多目标优化模型，结合能耗模拟（如 EnergyPlus、PHPP）、CFD 流体仿真与采光分析工具，对不同技术组合进行量化评估与迭代优化。优先选用技术成熟、施工可控、维护简便的解决方案，确保设计意图在建造与运行阶段有效落地。同时，技术集成必须充分考虑地域气候特征，依据不同气候区的温湿度、太阳辐射、风速风向等参数，差异化配置保温层厚度、窗墙比、通风模式及遮阳形式。寒冷地区侧重保温与被动太阳能利用，夏热冬冷地区强调隔热与夜间通风，干热地区注重反射与蒸发冷却协同，湿热地区则需强化防潮与通风除湿。通过气候响应型技术适配，提升建筑系统的环境适应能力与长期节能稳定性。

2. 实际应用案例分析

以某被动式超低能耗建筑项目为例，该项目位于我国严寒气候区，总建筑面积5000 平方米，功能为办公与公共展示空间。项目严格遵循被动式建筑设计原则，集成多项超低能耗技术，实现全年供暖与制冷需求较传统建筑降低 75% 以上。围护结构采用高性能热工设计：外墙应用 200mm 厚模塑聚苯板（EPS）外保温系统，传热系数 K⩽0.15W/(m²⋅K) ；屋面设置 300mm 厚岩棉板保温层，K 值控制在 0.10W/(m²⋅K) 以内；地面采用 100mm 挤塑聚苯板（XPS）保温，有效阻断热桥。外窗选用三玻两腔断桥铝合金 Low-E 中空玻璃窗，充氩气，整窗传热系数 ⩽0.8W/(m²⋅K) ，气密性达到国家标准 GB/T 7106-2019 的 8 级要求。建筑布局优化朝向与体形系数，南向窗墙比控制在 0.5，结合可调式外遮阳系统，提升冬季太阳得热，降低夏季冷负荷。自然通风策略采用被动式风压与热压驱动的交叉通风设计，利用竖向通风井与智能控制通风口，实现过渡季日均换气次数达 1.5 次 ⟨h ，显著降低机械通风能耗。采光设计结合建筑信息模型（BIM）与 DAYSIM 动态采光模拟，优化开窗位置与内表面反射比，全年自然采光利用率超过 75% ，照明能耗降低 40%. 。项目集成高效热回收新风系统（显热回收效率 ⩾80% ），并与建筑能源管理系统（BEMS）联动运行。实际运行数据显示，年单位面积一次能耗低于 50kWh/(m²⋅a) ，满足被动式超低能耗建筑标准。实施过程中面临保温层施工连续性不足、气密层节点处理复杂等问题，项目团队通过强化施工交底、引入红外热成像检测与气密性现场测试（BlowerDoor Test），确保系统完整性。设备选型注重可维护性与本地化供应，降低长期运维成本。

结论

绿色建筑视角下被动式超低能耗建筑技术的集成与应用是实现建筑可持续发展的重要途径。通过对围护结构保温隔热、高效门窗系统等关键技术的分析，以及技术集成原则与方法的研究和实际案例的应用，我们可以看到被动式超低能耗建筑技术在降低建筑能耗、提高室内环境质量方面具有显著的优势。然而，目前被动式超低能耗建筑技术的集成与应用仍面临着一些挑战，如技术体系不完善、成本较高、施工难度大等。为了推动该技术的广泛应用，需要进一步加强技术研发和创新，完善技术标准和规范，提高施工质量和管理水平。政府和社会也应加大对被动式超低能耗建筑的支持力度，出台相关的政策和激励措施，促进绿色建筑的发展。随着技术的不断进步和应用经验的积累，被动式超低能耗建筑技术将在未来的建筑领域发挥越来越重要的作用，为实现建筑节能与环境友好的双重目标做出更大的贡献。

参考文献

[1] 武涛 . 被动式超低能耗绿色建筑节能系统与技术研究 [J]. 大众标准化 ,2023,(23):49-51.

[2] 王家麒 . 被动式超低能耗绿色建筑节能系统与技术应用研究 [J/OL]. 中文科技期刊数据库（全文版）工程技术 ,2025(8)[2025-07-18].