［摘要］当前，超低能耗建筑的建设和发展在世界范围内占有很大的比重，建筑节能技术在不断地更新。本文通过研究超低能耗建筑的发展情况，分析超低能耗建筑设计的通用技术措施；并针对未来智能化控制方向，对后期运维提出智能化节能技术的具体措施及应用，达到精准控能的效果，为我国的超低能耗建筑在节能建设上提供参考和技术支持。
［关键词］超低能耗建筑；节能措施；智能运维
近年来，超低能耗建筑技术发展很快，各省市纷纷出台了相关的政策支持，各类技术指标文件和规范性要求不断修订、更新。在开展超低能耗建筑更新、新材料设计与制造、智能化运维等方面进行技术革新，不断推动行业发展。本文旨在总结超低能耗建筑节能的通用技术措施，提出智能控制及智慧运维的技术方案，为建筑节能建筑技术发展提供技术支持。
1超低能耗建筑发展情况
当前，全球自然环境遭到严重破坏，能源消耗日益加剧，全球气候变暖，节约能源减少各种有害物的排放已经迫在眉睫。作为能源消耗的主要来源之一的建筑行业，其能源消耗约占总消耗的三分之一。建筑行业实施的节能减排策略可以有效抑制能源的消耗。建筑行业响应国家节能减排的号召加快技术革新，迅速完成了产业的升级和转型，对新型建筑的节能方式进行了升级，并制定了一系列政策措施和发展规划，积极建设超低能耗建筑示范项目，充分发挥建筑能效提升标杆引领作用。同时，国家相关文件明确要求，要坚持绿色新发展理念，积极推动科技创新，推动超低能耗建筑的发展，不断提升建筑品质，坚持低碳、节能、高效的发展理念，满足人民群众对建筑舒适性、健康性需求[1]。
2超低能耗建筑节能的通用技术措施分析
目前，我国在建筑节能设计上制定了一系列的节能措施及通用的施工做法来保障超低能耗建筑的建设。如外墙保温隔热系统、门窗系统、屋面设计、无热桥设计、新风系统等都已应用于节能建筑之中[2]。（1）采用高性能的外保温系统，选用蓄热量低、能耗小的新型复合墙体材料和砌体材料，提高建筑的保温和隔热性能，建立复合式外墙保温体系，合理控制外墙传热系数，确定保温层厚度。（2）选择具有较高隔热性和气密性的外窗，在外侧加装节能窗，使用高性能窗框、保温隔热玻璃和多腔体中空玻璃等。（3）采用屋面保温隔热设计，选用热传导系数低的材料进行施工，可通过架空屋面、屋顶绿化、雨水花园等蓄水降温措施起到保温隔热作用，通过海绵城市理念，为节能保温提供了新思路。（4）无热桥的设计与施工，通过阻断穿墙管道、墙体结合缝隙、外门窗与门窗转角区等部位的热桥，并对穿管道、板缝和外挑构件进行保温包裹和填充，减少了热量损失。（5）新风热回收系统通过技术革新，利用智能化控制技术和自然冷热源、变频运行自动控制等节能技术对室内温、湿度进行调节，降低了空调系统的运行能耗，缓解了高气密性环境中二氧化碳浓度过高和空气不易流通等问题。
3超低能耗建筑智能运维的技术措施及过程控制方法
超低能耗建筑节能的通用技术措施已得到广泛应用，但是在超低能耗建筑建设的过程中还存在着一些误区：如强调设计的重要性而忽略了调试；重视围护结构，忽略了系统运行的比重；重视前期建设，忽视运营维护和管理，使得后期监测的能耗水平远高于预期，节能效果不尽如人意[3]。因此，在超低能耗建筑的建设中，加强后期智能运维才能延续和实现真正意义的低能耗。本文将超低能耗技术应用于河北省沧州市某超低能耗建筑住宅项目，建筑面积约8000m2，模型分区平面图（见图1）。项目原始设计方案是按照当地建筑节能设计标准限值要求进行的，现运用智能运维体系对原始设计方案进行优化，验证该体系的节能效果。（1）通过智能系统对超低能耗建筑的负荷和耗能进行测算，得到精准数据，分析得出运行规律。为了进一步科学地分配智能建筑的能耗，必须通过严格测算得出精准数据，做到实时调节。监控系统由某智能化系统集成公司提供，通过对围护结构、建筑布局、室外天气、建筑物室内外温度及湿度、建筑能源等方面着手分析，对建筑的负荷和耗能进行测算。如用热流计来对围护结构数据进行监测；运用建筑动态能耗模拟测算来对比不同围护结构节能方案下的建筑节能效果；进行室内环境舒适度等方面数据的收集，得出不同阶段的运行数据；监测空调能耗、电梯、照明器具等能耗数据，形成整体能耗、逐月数据、分类分项数据、数据矫正及持续优化等相关数据报表，得出建筑的精准耗能数据。（2）根据运行规律，选取有效的技术措施和运行方案，对发现的问题进行优化、调整，实现设备和系统持续性调试。①调整建筑布局。通过分析数据发现，一些建筑户型的窗墙比较小、布局紧凑且南北通透性差，不利于通风，容易形成热聚集。可通过调整建筑平面布局、窗墙比、开窗位置等进行优化。加强室内自然通风，减少热聚集，能实现更好的自然通风和采光效果。如开窗位置和平面布局已经形成，可通过精装修在不影响结构的基础上进行微调。（见图2）。②优化外部围护结构。系统可监测建筑复合保温墙体的保温性能、热工性能；外窗数据主要监测铝制复合窗的气密性、遮阳性、保温性、采光性；建筑外表面涂料的吸收系数，也作为了监测数据。河北省沧州市地处寒冷地区，需对住宅建筑模型不同外墙传热系数K值对应建筑冷热需求进行模拟计算。当K值从1.5W/（m2•K）降低至0.5W/（m2•K）时，节能效果较为显著；K值在0.5～0.1时，趋于稳定，节能效果一般，但是对应的建筑热需求，效果显著，因此，北方寒冷地区K值宜控制在0.5～0.1。高层建筑屋面因占围护结构比例较小，其热工性能对高层建筑整体能耗影响较少。在设计时应充分考虑屋面的保温隔热性能以减少对顶层室内热舒适性的影响。为防止结露，在设计和施工的过程中因注重提高外窗区域舒适度，保持外窗内表面平均温度以高于17℃为宜，内表面（包括玻璃边缘）温度不应低于13℃。通过模拟得知，沧州市的外窗K值宜控制在0.8～1.5W/（m2•K），太阳能得热系数SHGC冬季宜≥0.45（见图3），夏季宜≤0.30，节能影响显著。此外，建筑外表面涂料的吸收系数也会对建筑冷需求产生影响，项目将原有外表面涂料吸收系数稍高的深色系饰面材料更换为低吸收系数的浅色系饰面材料，太阳辐射的热量下降，节能效果明显。③充分利用冷热源。在智能运维控制中，满足舒适性要求，需运用集成智能家居系统，全面精准地控制家庭能耗需求，对空调、照明、供配等高能耗设备进行主动控制，实现自行调节和经济运行。为了满足建筑物中达到最佳的热、冷源控制，在空调使用过程中通过优化送风温度，调节空气温、湿度，科学合理地设置送风压力，控制新鲜空气数量。控制冷热系统均衡的流量，根据用户设定好的体验需求，自动实现温度控制，获得良好、舒适的空间环境。例如，对采用新风全热热回收技术、新风显热热回收技术前后的建筑冷热需求进行模拟计算[4]。比选发现，全热热回收技术较显热热回收技术节能效果明显，其夏季冷负荷需求降低约5%，冬季热负荷需求降低约8%。新风全热热回收技术能够实现温度交换、调控湿度，起到一定的节能效果（见图4）。④充分利用可再生能源。系统通过平台数据参考了天津市生态城项目，屋面设置了太阳能光伏发电系统，充分利用太阳能资源，可遮挡部分直射阳光。系统监测太阳能发电量，将所产生的电力储备并提供公共区域照明使用。（3）紧跟智慧运维最新趋势，依托“智慧能源云管控平台”，对气候、空气质量、舒适度、居民使用过程中的行为习惯、个性化需求进行精准测算与模拟，减少不确定性，运用智能控制技术，实现高能耗设备自行调节和经济运行调整。避免了运营过程中的浪费，实现了自主控制，精确调节。从根本上来说，对既有超低能耗建筑物内部的资源使用情况进行收集、测算数据，分析运行规律，再通过比选最优方案由平台持续性优化和调整，并借助云平台和大数据技术，使用云分析、云计算、云比对等技术反馈给自适应系统告知用户如何进行节能控制，实现多反馈、持续性的智能建筑节能控制（见图5）。（4）设备故障及设备寿命智能分析、预警。智能运维需要大量的设备进行数据收集、测算、反馈、监控等，这些设备的健康和寿命情况直接影响着智能控制的结果和节能的功效，所以，在超低能耗建筑运维系统中集成设备智能维护管理系统尤为重要。通过建立运行监测、数据分析、设备健康管理、应急管理、维修生产、第三方单位管理等模块，来实现精准运维。如设备健康管理模块，可以实现对装备和系统部件的健康评估、异常预警，以及剩余寿命预计，同时基于大数据平台以及装备的实际运维情况，分析评估关键运营故障的现场排故路径，指导运维人员进行快速故障排查、实施应急处置等操作，让设备发挥最大效能，从而提高节能的高效性和持续性。集成设备管理模块，形成设备状态评价体系和标准化修程体系，为实现更好的节能效果保驾护航，使节能运维更智能性、持续性、闭环性和经济性。
4结语
综上所述，超低能耗建筑在建设中已形成通用的技术措施，一方面对建筑部件设计、新型材料开发、精密的施工工艺有着推进革新的作用；另一方面，智能化技术和运维的实现无疑提供了强大的助力。通过智能控制系统对建筑能耗进行精准控制，降低能耗需求，补足常规节能技术手段，符合当前节能技术措施的发展要求。其技术理念能有效地服务于健康中国的战略部署，为人民营造舒适健康的生活环境，促进可持续发展，具有良好的社会效益。
作者：葛莉 单位：沧州交通学院