浅谈上海超低能耗住宅设计实施要点

张聪

上海天华建筑设计有限公司 200235

摘要：为贯彻中共中央2023年碳达峰、2060年实现碳中和的发展目标。建筑行业作为工业、交通和建筑这三大用能部门之一，能源转型迫在眉睫。上海市也紧随其后提出了政策支持，为超低能耗项目进行容积率奖励。一时间申请超低能耗面积奖励的项目井喷式出现。本文将从政策解读入手，深入分析超低能耗住宅建筑与传统节能住宅建筑的技术差异及实施要点。

关键词：超低能耗 碳中和 外墙保温一体化

一、研究背景

2021年底，围绕同一目标，国家出台三份文件：国务院关于印发2030年前碳达峰行动方案的通知；中共中央国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见；中共中央办公厅国务院办公厅印发《关于推动城乡建设绿色发展的意见》。文件中明确了我国2023年实现碳达峰、2060年实现碳中和的发展目标。

碳排放量也成为了我国近二十年来特别倡导的绿色、环保、节能减排的量化型指标。为实现建筑行业的碳中和目标，主要包含两个方向：降低能源消耗；能源结构转型。降低能源消耗方面，我国住建部进行过长时间的摸索与发展。早在1986年，国家就颁布实施了《北方地区居住建筑节能设计标准》，后续陆续出台了《节能中长期专项规划》、《中华人民共和国节约能源法》、《中华人民共和国可再生能源法》、《民用建筑节能设计标准》、《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》、《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》和《公共建筑节能设计标准》等法规政策。能源结构转型上，主动降低以燃气为主要能源的热电冷三联供等依赖于化石能源的方法，加大对建筑太阳能光伏应用、太阳能热水、空气源热泵等可再生能源的推广。

我国节能建筑起步较早，但在节能建筑基础上发展出来的绿色建筑体系起步较晚，不过受政策导向影响，整体发展很快。绿色一、二、三星→低能耗→超低能耗→被动式超低能耗→近零能耗→零能耗→产能房是目前主流认可的绿色/节能建筑的发展趋势。

2020年10月31日上海规划和自然资源局发布的《关于推进本市超低能耗建筑发展的实施意见》之后，上海市政府又一次通过政策的大手将绿色建筑向前推进一大步。其中明确了满足相应要求的超低能耗建筑容积率奖励上限达到3%。此项举措在上海住宅市场的高房价中无疑对开发商产生巨大诱惑。因此，一时间申请超低能耗面积奖励的项目井喷式出现。地产、设计、施工、材料等整个行业上下游均快速革新，响应市场需求。

二、研究目标及意义

目前，建筑行业建造施工过程中的资源消耗大、污染排放高、建造方式粗放等问题仍然比较突出，推广绿色化、工业化、信息化、集约化、产业化建造方式迫在眉睫。近年来，国家和各地政府纷纷出台各类政策支持和推广绿色建造方式，而房企也在积极布局装配式建筑、建筑机器人等领域，探索绿色发展新路径。虽然截止目前已有大量实验性示范单体零能耗项目出现，但为实现整个产业的零碳排放势必需要依靠政策推动大面积建筑产业低碳化。

本文希望以上海《关于推进本市超低能耗建筑发展的实施意见》作为政策抓手、《上海市超低能耗建筑技术导则（试行）》作为技术支持，分析超低能耗住宅建筑与传统节能住宅的核心差异，以及在大面积推广过程中所需要关注的设计要点及技术难题。

三、政策解读

上海市对于超低能耗的推进是经过提前部署并稳步推进的，在2019年初就编制并印发了《上海市超低能耗建筑技术导则（试行）》（后文简称《技术导则》），实现了技术规程指导在前。紧接着在2020年3月发布了《上海市建筑节能和绿色建筑示范项目专项扶持办法》，明确了各项绿色建筑的奖励办法，其中超级能耗建筑示范项目可补贴300元/平方。 随后在2020年底便印发了《关于推进本市超低能耗建筑发展的实施意见》（后文简称《实施意见》），意见中明确了符合相关要求的外墙可不计入容积率，但奖励面积不超过总计容的3%。两项奖励政策无疑宣告了上海市政府对超低能耗建筑推广的力度和决心。从结果上看，也起到了切实积极的推动作用，尤其是在受面积因素影响最直接的住宅产品里，反响尤为凸出。

根据《实施意见》中明确的外墙要求为“外墙平均传热系数≤0.4W/（㎡·K）且采用外墙保温一体化、并满足《技术导则》的要求”。从中可以提炼出三个关键要素：外墙平均传热系数、外墙保温一体化、《技术导则》。接下来我们从这三个角度展开讨论：

3.1外墙平均传热系数≤0.4W/（㎡·K）：

外墙平均传热系数是指将所有主墙体及外墙冷热桥部位综合的平均传热系数。该指标在《技术导则》中分为参考值及约束值，≤0.4对应参考值。即进一步提高了建筑外墙的整体节能要求。为满足这项要求，上海住宅建筑的保温层厚度由常规的40~50mm增加至100~130mm。对建筑面积的计算、建筑饰面完成面造型及幕墙空腔预留等都产生影响。

3.2外墙保温一体化：

常规来讲，建筑外保温外墙分为结构层、保温层、饰面层三部分，见图1。外墙保温一体化是指通过特定的技术实现建筑外墙的结构层与保温层相结合，由二次施工转向同步施工。即结构与保温同步施工，形成永久性保温一体系，实现节能与结构同寿命。这与过去经常采用的保温装饰一体化存在巨大差异。简单来说，保温层与装饰层一体化施工称之为保温装饰一体化；保温层与结构层一体化施工称之为外墙保温一体化，也叫做结构保温一体化。

图1

针对外墙保温厚度大幅度加厚的情况，使原本就存在的外保温随建筑使用时间增加易开裂、脱落的问题更加凸显，而外墙结构保温一体化的要求则有效规避了这项痛点，是建筑实现工业化的重要举措。

那么到底有哪些一体化措施可被认定为外墙保温一体化，在上海市住房和城乡建设管理委员会2021年2月发布的《外墙保温系统及材料应用统一技术规定（暂行）》中进行了列举。可选用的墙体保温类型系统包括：预制混凝土夹心保温外墙系统（图2.1）、预制混凝土反打保温外墙板系统（图2.2）、现浇混凝土复合保温模板外墙保温系统（图2.3）、板（块）外墙自保温系统（图2.4），其中前两种墙体构造应对预制墙体，后两种墙体构造应对现浇墙体。   

图2.1   图2.2  

图2.3      图2.4       

由于上海在2015年即对项目的预制率提出要求，因此两种预制墙体的构造、工艺近些年已经相对完善。但现浇混凝土复合保温模板外墙保温系统，即通常所讲的现浇免拆模系统相对陌生。顾名思义，现浇混凝土复合保温模板外墙保温系统是将保温材料同时作为现浇混凝土外墙模板，代替传统的木（铝）模板的施工工艺。这对保温材料本身的强度要求较高。目前能通过上海住房城乡建设管理委员会建材备案的产品仅有SW硅墨烯保温与结构一体化系统一种。硅墨烯保温板，是以石墨聚苯乙烯颗粒为骨料，采用特有的硅质材料通过专用的设备进行混合、裹壳、内嵌双层热镀锌钢丝网、加热微孔发泡模压成型并经养护，再通过修边等工艺制成的具有不然特性的保温板。硅墨烯作为免拆摸保温系统的施工流程如下：

施工准备→定位放线→保温模板安装→连接件固定→内模板安装→调整模板、安装对拉螺栓及背楞→验收→分层对称浇筑混凝土→拆除内侧模板、外侧主次背楞→成品养护→墙体批刮找平→饰面层施工。（图3.1图3.2）

图3.1

图3.2

3.3《技术导则》相关要求

如第一节所述，实施并推广超低能耗建筑的目的是为实现建筑行业的碳中和，因此降低碳能源消耗的方式分为：降低能源消耗和能源结构转型（采用可再生能源）。降低能源消耗的举措也可分为外在和内在两个方面，外在举措指通过物理手段使建筑的围护结构能更有效的减少如高温、寒冷、日晒、狂风等气候变化对室内环境舒适度的影响，包含的设计要点主要为墙、屋面、窗的传热系数，冷热桥部位的构造，外窗遮阳的处理，气密性措施等；同时增加外窗的采光通风物理性能，减少对照明、空调等的依赖，减少能源消耗。内在举措指通过选用更合理的机电系统，从而最大程度的减少日常生活行为中产生的能源消耗，如照明、供暖通风与空调系统等。最后再通过专业的超低能耗建筑相关性能模拟计算形成量化指标进行评价。由此可见，是一套非常严谨并成熟的技术研究路线。（图4）

图4

四、结语

随着全球气候变化的加剧，全球范围对超低能耗、零能耗建筑依旧还在研发和试点阶段，大范围的推广则是对整个上下游产业链的技术革新。本文依托上海颁发的《关于推进本市超低能耗建筑发展的实施意见》作为分析对象，结合现有项目情况，分析了目前实施性较强的设计、施工的技术措施。同时，随着政策的引导、市场需求的推动，相信设计、施工、设备、材料等的技术、产品会进入一个高速迭代时期。在这个时期，更需要所有从业人员扎根项目，紧跟行业现状，了解最新技术手段。

附、参考文献：

清华大学建筑节能研究中心.中国建筑节能年度发展研究报告2021（城镇住宅专题）[M].中国建筑工业出版社，2021

安永碳中和课题组.一本书读懂碳中和[M].机械工业出版社，2021

中国社会科学院数量经济与技术经济研究所“能源转型与能源安全研究”课题组.中国能源转型：走向碳中和[M].社会科学文献出版社，2021

董恒瑞，刘军，秦砚瑶，等.从绿色建筑、被动式建筑迈向零碳建筑的思考[J].重庆建筑，2021（10）：19-22