近零能耗建筑是怎样炼成的？ 被动式设计优先

公共区照明80%用光伏发电，建筑照明能耗降低75%，冬季不使用传统能源供热、夏季供冷能耗降低50%，空调、采暖和照明能耗低于25千瓦时/年，这些与现有建筑能耗相去甚远的数据，都集中体现在北京“近零能耗示范建筑”上。

“整个大楼通过高性能的围护结构，高效保温材料、高性能门窗、建筑遮阳，使得建筑冷热负荷降低到极低，用我的话说是现有手段降到最低。同时，大楼集成了各类能源系统，运营做到高效率，实现以可再生能源为主的制冷、供热。当然，电还要消耗一部分。”7月31日，中国建筑科学研究院建筑环境与节能研究院院长徐伟向中国房地产报记者介绍中国建筑科学研究院近零能耗示范建筑的技术理念。

近零能耗示范建筑是中国建筑科学研究院建筑环境与节能研究院的4层办公建筑，建筑面积4025平方米。2013年1月起，由中美双方30余位专家联合研究、设计、建造，2014年6月启用。近零能耗示范建筑旨在打造目前最高水平的建筑节能与绿色建筑技术的高效集成与示范应用。

7月11日，住房和城乡建设部建筑节能与科技司副司长韩爱兴在中国近零能耗建筑技术创新联盟成立大会上说，近零能耗建筑在欧美发达国家已成为建筑节能发展的最新趋势，中国建筑节能工作发展近30年，需要树立更高、更远的目标。

被动式设计优先

7月31日下午，中国房地产报记者来到这栋示范楼。在示范楼的4层会议室，不依靠人工照明，室内光线仍然保持明亮。这是因为建筑屋顶设有6套光导管，将室外自然光引入室内。光导管的反射率高达99.7%，不受黄昏、黎明甚至阴天的影响。

与示范楼南立面结合是四面光伏薄膜电池板，它为室内公共区域提供照明用电。薄膜电池弱光性好，工作时间长。稳定性也好，受温度影响小。徐伟说：“示范楼每天基本上有近10千瓦时的发电量，晚上、凌晨用的是市电，公共区的照明80%用的是光伏发电。”

近零能耗建筑比之于绿色建筑，在注重节地、节能、节水、节材、室内环境与健康的基础上，更加关注能源在建筑中的利用效率，通过高性能建筑围护结构、建筑用能设备以及可再生能源的综合利用，达到建筑用能的超低限值。

这栋示范建筑试图达到“冬季不使用传统能源供热、夏季供冷能耗降低50%，建筑照明能耗降低75%”的能耗控制指标。认证目标为绿色建筑评价标识3星级及LEED-NC铂金级。相对节能目标之外，其绝对能耗目标是，空调、采暖和照明能耗低于25千瓦时/年。

徐伟是示范建筑的方案负责人。徐伟介绍，大楼采用了“被动优先，主动优化，经济实用”的技术路径。其被动式设计体现在降低体型系数、高性能围护结构体系、无热桥设计、保障气密性等方面。

项目围护结构采用的超薄真空绝热(VIP)板，将无机保温芯材与高阻VIP 板薄膜通过抽真空封装技术复合而成，防火等级达到A级。真空层使得材料导热系数仅为常规保温材料的十分之一，厚度只有25毫米，导热系数0.004W/㎡·k。外墙综合传热系数不高于0.2W/㎡·k。

示范楼采用了三玻真空Low-E铝包木外窗，内设中置电动百叶遮阳系统，传热系数不高于1.0W/㎡·k，遮阳系数小于0.2。采用四密封结构的外窗，在空气阻隔胶带和涂层的综合作用下，大幅提高门窗气密、水密及保温性能。中置遮阳系统则根据室外和室内环境变化，自动升降百叶及调节遮阳角度，在降低空调负荷与利用自然采光之间寻求最佳平衡。

多种能源系统组合

为减少采暖、制冷能耗，示范楼集成了各类可再生能源的利用。

示范楼的夏季制冷，采用太阳能吸收式制冷与地源热泵相结合的形式，太阳能槽式集热器可全天自动追日，太阳能转化效率达65%以上。示范楼冬季采暖所需的热量由地源热泵系统、水蓄热系统及亚洲规模最大的屋顶真空玻璃管中温集热太阳能空调系统共同提供。

冷热源采用太阳能空调与地源热泵联合运行的模式。太阳能集热器制备的热水，夏季用于驱动吸收式机组，冬季通过板换提供室内空调采暖所需能量。太阳能空调通过一台热水驱动的单效吸收式机组，利用太阳能热量直接进行供冷和蓄冷。

高性能的热交换技术使得机组在更宽的介质温度范围内运行，实现低温到高温的热源利用。新型流下液膜式发生器实现迅速的启动运行，机组能效应答性和能效更高。

照明用高效LED灯具，配置了智能化的控制系统，与占空传感器、照度传感器和电动遮阳百叶联动，根据室外日照和室内照度的变化，调整室内光源，以在降低室内负荷与利用自然采光之间寻求节能空间。

由于刚刚投入使用，示范楼的智能化系统、数据采集系统、楼控系统仍在调试，尚未按照设计工况运行，加之没有采暖季，示范楼的高效节能未能以数据呈现。“地源热泵系统从5月运行到现在，出水温度没有高过20℃。”徐伟对各个能源系统的运行表示满意。

这栋楼的建造是否昂贵？徐伟用了“经济适用”4个字。

示范楼带有科研性质，如仅传感器就安装接近1000个，每层用不同类型的新风系统。从功能上说，示范楼由一个基本系统和一个选择系统组成，基本系统用于保证制冷、供热及照明。

“基本系统的造价并不贵，选择性系统是科研性质，像光伏发电系统用于展示、实验，严格讲这不算作成本。窗户又为什么这么贵？它没有规模，只为我们少数建筑特制，在试验阶段，它不是真正意义上的市场价格。”徐伟预测，各个系统优化后，能耗有大幅下降，回收期只要四五年。

行为方式的适应

徐伟并不讳言示范楼采用的建筑节能技术的先进性。“这栋楼的太阳能集热系统，产生80℃~120℃的热水驱动空调，家用太阳能集热器也就是40℃~50℃的热水。我们这都是‘十一五’国家科技支撑计划项目课题的成果。”

示范楼是中美清洁联合能源联合研究中心建筑节能示范工程，集成展示了32项建筑节能和环境控制技术，美方就其中12项关键技术与中国展开合作，在地源热泵系统、空气净化系统、高性能可变色玻璃、门窗密封材料、智能照明控制、环境监控技术等方面给以支持。

惟一的障碍是示范楼里的员工能否适应这一环境。大楼里配置了新风系统，习惯了开窗就不适合。示范楼用的是无风的辐射空调，降温速度慢，但是很稳定，也需要员工去适应。进出楼的方式同样影响到能耗的表现，一层的电梯口便贴了步行上楼的提示。这些都不是技术上的问题。

该院为此编制了使用手册，员工人手一份。第一章便是节能维护管理。其中，有很多条款被内部称为“强条”，如建筑有新风系统杜绝开窗，室温设置不得低于26℃，人走灯灭等。

“这些在过去都是基本要求，但我们是节能示范楼，设计目标按照这个要求来的。”徐伟认为，员工的行为适宜于超低能耗建筑是最大的贡献。

7月11日，在近零能耗示范建筑揭牌仪式上，美国能源部部长厄尼斯·莫尼兹提出，希望将“近零能耗建筑”提升为“净零能耗建筑”。言下之意是大面积上光伏。该楼一名员工告诉中国房地产报记者，美国的零能耗实验建筑非常强调光伏的应用。“但如果只用光电，会给这个大楼直接带来成本的大幅上升”。

中美技术路线的差别，背后是产业环境、政策环境的差异。中国太阳能光热产业发达，单位面积价格便宜，光热效率比较高。美国是以光电为主，热利用很少。国内光电想要入网，理论上可行，实际操办困难。

“如果5~10年内，光伏成本继续大幅下滑，或者光伏电池效率大幅度提高，那未来的技术方向可能会发生大的变化。”该人士说。