上海市超低能耗居住建筑技术应用及实践
李馨，李秋，宋璟罡
中建玖合发展集团有限公司
上海地区超低能耗居住建筑技术路线
上海属亚热带季风性气候，春秋较短，冬夏较长，气候湿润，且夏季炎热，冬季寒冷;与德国等欧洲国家以及我国北方地区的居住建筑相比，超低能耗建筑设计应基于上海的气候特征境，从自然通风、自然采光、形体遮阳、保温隔热等方面开展气候响应设计。
（1）自然通风设计：根据多数上海地区居民的生活习惯，普遍采用开窗通风的行为方式。住宅外窗开启扇设计要求通风开口面积与房间地板面积的比例应达到8%以上。
（2）自然采光设计：建筑主朝向应以南向或接近南向作为建筑的主朝向。住宅建筑的卧室、起居室等主要功能房间的窗地面积比应达到1/6以上。
（3）遮阳设计：上海全年太阳辐射强度较为均匀，太阳辐射得热对于冬季热负荷的降低有所帮助，而在夏季，宜通过合理的措施降低太阳辐射得热。因此，需结合冬夏太阳高度角的变化特点，因地制宜进行遮阳设计。
（4）除湿设计：上海地区处于沿海地区，较为湿润，特别是梅雨季节易出现返潮现象。住宅建筑中通常只能采用冷却除湿方式，由空调机组在制冷的同时进行除湿。同时应注意加强防潮设计，对无地下室的建筑地面宜考虑设置防潮层或设架空地板。
（5）隔热设计：墙外表面宜采用浅色饰面或隔热反射涂料，减少外墙吸收辐射热量;屋面隔热可采取双层通风屋面、屋顶绿化、坡屋顶、反射隔热涂料等方式;控制西向和东向的窗墙比，避免大面积开窗。
超低能耗居住建筑设计实践
项目概况
某住宅项目位于上海市自贸区临港新片区的顶尖科学家社区西南角，住宅建设用地面积为70269.00m2，规划建筑面积为169553.07m2，共26栋住宅楼，项目以上海市超低能耗建筑为目标。
围护结构设计
项目外墙的平均传热系数按照K≤0.4W/(m2·K)进行控制，并采用保温与结构一体化设计。结合装配式建筑的需求，本项目采用现浇混凝土免拆保温模板和装配式混凝土夹心保温剪力墙体系。外墙保温一体化系统中，1、2层采用现浇混凝土免拆保温模板系统，采用100mm硅墨烯不燃保温板作为保温材料，3层及以上主要采用预制夹心保温体系，采用70mm硬泡聚氨酯做为夹心保温材料。所用硅墨烯保温板和硬泡聚氨酯材料符合上海市《外墙保温系统及材料应用统一技术规定（暂行）》对保温材料的性能要求。
屋面为倒置式屋面，屋顶保温材料挤塑聚苯乙烯泡沫塑料（XPS）。倒置式屋面保温层设计厚度按计算值增加25%取值，节能计算厚度为120mm，设计厚度为150mm。
楼地面保温材料选用20mm水泥基无机保温砂浆，楼地面保温层上方设置40mm细石混凝土保护层。
架空楼板上部设置80mm厚挤塑聚苯乙烯泡沫塑料（XPS）（导热系数0.030W/(m.K)，B1级），挤塑聚苯板上部设40mm细石混凝土保护层。
项目北向外窗和凸窗、南向阳台门选用三玻两腔窗户，南向和东西向外窗和凸窗设置中置百叶遮阳，传热系数1.40W/m2·K，玻璃自身遮阳系数0.60，窗框系数0.70，可见光透射比0.60，气密性等级为8级，阳台门气密性等级为7级。外窗采用节能附框安装方式，阳台门下设置隔热垫块。项目入户门采用高性能节能外门，户门选型满足传热系数K≤1.8W/(m2·K)。
建筑气密性
依据《上海市超低能耗建筑技术导则（试行）》，项目的气密性指标要求为：在室内外正负压差50Pa的条件下，换气次数≤1.0次/h，即n50≤1.0次/h。基于建筑整体气密性的控制逻辑划分气密性单元，项目各户实行分户采暖与供冷，因此将建筑按每户划分一个气密性单元。因各户实行分户采暖与供冷，将建筑按每户划分一个气密性单元。项目外墙为混凝土墙，分户墙、各户靠公共区的墙内侧均设置水泥砂浆或无机保温砂浆，可构成连续的气密性。入户门及外窗与墙的连接处通过特殊构造增强气密性。
门窗部位的气密性从材料和构造方面来保障。在材料上，采用高气密性外门窗，气密性不低于GB/T7106—2019《建筑外门窗气密、水密、抗风压性能检测方法》规定的8级，阳台门气密性等级≥7级;在构造上，外门窗采用嵌入式安装，外窗安装部位采用满足GB/T39866—2021《建筑门窗附框技术要求》的节能附框，阳台门安装部位采用隔热垫块。洞口的室外一侧铺贴防水透气膜，室内一侧铺贴防水隔汽膜，以防止薄弱部位的水汽渗漏。防水透汽膜和隔汽膜的搭接长度符合T/CECS826—2021《建筑用气密性材料应用技术规程》要求，在混凝土侧≥50mm，在窗框侧≥20mm。
穿墙套管之间的缝隙采用硅酮密封胶封堵，外侧用盖板遮挡。室内侧采用防水隔汽膜粘贴，室外侧采用防水透汽膜粘贴。隔汽膜与透汽膜在管道和墙体上的搭接长度均≥50mm。对于出屋面管道，套管和管道之间的缝隙用聚合物砂浆灌缝封堵，室内侧则粘贴防水隔汽膜。
无热桥设计
为控制热桥效应，外围护结构的保温层连续完整，并对阳台、设备平台、女儿墙等部位进行热桥处理。阳台及设备平台均采用20mm挤塑聚苯板对上板面进行包覆，均采用30mm硅墨烯作为保温层对下板面进行包覆，保温层延伸长度与平台出挑深度相同。
本项目屋面采用倒置式做法，屋面防水层延续到女儿墙顶部。为避免出现结构性热桥，女儿墙与屋面连接处的保温层连续完整，屋面保温层延续到女儿墙顶部，增加保温层搭接长度，以减小热桥产生的范围。女儿墙部位安装护栏，护栏通过10mm厚的隔热垫片与主体结构进行断热桥处理。
机电系统
各住宅楼每户设置变频多联式空调系统，按照APF≥4.5进行选型。各住宅楼每户设置户式全热交换新风系统，新风机组风量可调节，其中标准风量满足按户总人数计算的人均30m3/h需求，最大新风量满足各房间同时使用需求。新风系统选用带全热交换、净化、除湿等功能的机组，制冷工况焓效率达到65%以上，供热工况焓效率达到70%以上，新风系统的单位风量耗功率≤0.45W/(m3/h)。
照明灯具采用高光效的节能LED灯具，各房间的设计照明功率密度按GB50034—2013《建筑照明设计标准》中不高于住宅目标值的70%进行设计。照明控制结合住宅建筑使用情况，户内采用就地控制，以满足住户的个性习惯与个体差异性要求，走廊、楼梯间采用声光感应控制，门厅、电梯厅采用就地控制并预留BA集中控制接口，车库等公共场所的照明采用集中控制。
生活热水采用太阳能热水＋燃气热水炉的组合式热水供应方式。太阳能热水系统采用集中集热分户储热的系统形式，集热器集中布置在各栋楼的屋面，太阳能板采用平板式，商品房按照每户2m2进行设置，太阳能供热不足的部分由各户内的燃气热水炉提供。商品房按照50%户数设计安装太阳能热水系统，燃气热水炉采用一级能效燃气热水炉。
能耗模拟分析
采用被动式低能耗建筑模拟分析软件PKPM-PHEnergy建立超低能耗建筑模拟分析，对建筑年供暖空调、照明、生活热水、电梯一次能源消耗量进行模拟分析。房间人员、设备、照明内扰参照《上海市超低能耗建筑技术导则（试行）》设置，见下表。
房间人员、设备、照明内扰设置
按设置供暖和空气调节计算。供暖期为12月1日到次年2月28日，空调期为6月1日到8月31日。供暖空调系统的日运行时间，见下表。
供暖空调系统的日运行时间
设计建筑的人员逐时在室率、照明时刻开关表、电气设备逐时使用率均参照JGJ/T449—2018《民用建筑绿色性能计算标准》附录C设置。见下表。
照明开关时间
人员在室率
设备使用率
分析模型中建筑围护结构热工、多联机系统、新风机组、电梯、太阳能热水系统等参数均按设计参数设置。经模拟分析，各栋楼一次能源消耗量为52.83～59.08kWh/m2·a，均满足《上海市超低能耗建筑技术导则》（试行）的要求。
