研發(fā)超低能耗建筑的設計，首先要討論室內(nèi)居住環(huán)境滿足人們工作、生活所需求的舒適度為重點，其影響因素主要是空氣溫度、相對濕度、氣流速度及平均輻射溫度。其核心點是室內(nèi)環(huán)境，使人在休息時能保持體溫在37℃左右，超過或低于2℃時，在短期內(nèi)還可忍受，若持續(xù)時間太長或體溫升降偏差太大時，就會損害健康，甚至危及生命，因此，在人類賴以生存的條件范圍內(nèi)，有一個較小的區(qū)間定為“舒適區(qū)”，在此條件下，人體熱調(diào)節(jié)機能的應變最小。因此對建筑設計中的墻體厚度及保溫、屋面保溫和排水、門窗保溫及安裝方式、遮陽、水電氣的節(jié)能要求來實現(xiàn)。

一、超低能耗建筑性能確定的依據(jù)

　　1、人體對環(huán)境溫度的反應

　　早在40多年前，美國耶魯大學蓋奇等人就提出了人體熱感覺與環(huán)境、健康狀態(tài)的關系。

　　2、2009年德國提出的建筑釆暖能秏限額小于等于45kwh/m2a(即每平方米年能耗量)，關于超低能耗建筑釆暖限額小于等于15kwh/m2a，制冷能耗小于等于15kwh/m2a，這是建筑能耗最高標準，基本可以實現(xiàn)零能耗的建筑指標，這些標準可以參考，并針對嚴寒地區(qū)。

　　3、室內(nèi)環(huán)境熱舒適度準則

　　德國在建造超低能耗建筑時，提出對建筑總能耗保證熱舒適度的兩條準則，應是我國建造超低能耗建筑設計的基本依據(jù)，具體如下：

　　第一、不論室外空氣溫度是多少，在控制能耗的情況下，應保持室內(nèi)溫度為20℃，室內(nèi)表面平均溫度在設計條件下，高于17℃，否則在地面可能形成冷氣層，在窗邊會感覺不舒適。

　　第二，為了防止細菌生長，室內(nèi)空氣相對濕度，人體感到舒適范圍內(nèi)，即30%～65%之間，即要求室內(nèi)溫度為20度時，室內(nèi)表面在相對濕度為65%時不產(chǎn)生結露，這時露點溫度為13.2℃，因此，內(nèi)表面溫度最低點位置應保持在13℃以上。

二、超低能耗建筑外圍護結構性能分析

　　我國是多氣候區(qū)域，各地區(qū)氣候差異很大，并分為嚴寒、寒冷、夏熱冬冷、夏熱冬暖地區(qū)，德國的氣侯比較單一，因此不能生搬硬套德國的指標，對建筑節(jié)能提出能耗應保證室內(nèi)熱舒適度的兩條準則原理是應當借鑒學習的，根據(jù)這兩條準則原理，結合我國的實際情況，以作為建筑設計的依據(jù)，從建造室內(nèi)舒適小環(huán)境中。

　　以嚴寒地區(qū)為例，大家都會有共同感覺是氣候干燥，而南方冬天因潮濕，其溫度雖然在零上10℃以內(nèi)，還是覺得很冷，但北方同樣溫度下，就不像南方那樣感覺很冷。因此在吸取德國兩條舒適度，準則中，我們認為采用溫度為20℃，由于室內(nèi)空氣干燥，窗內(nèi)表面溫度可低一些取16℃也不會有冷輻射感覺，其相對濕度取30%-55%以滿足舒適度為準，減少了過度的要求。

　　按以上意見，準則確定后，按穩(wěn)定傳熱條件來計算，即可推導出建筑外窗傳熱系數(shù)k值。即外窗的傳熱系數(shù)和防止結露的最低溫度表面的傳熱系數(shù)，按此兩個指標和與其配套的性能的保證指標，即可設計出超低能耗建筑用外窗的依據(jù)。

　　現(xiàn)舉嚴寒地區(qū)為例：

　　設室外溫度為t0，室內(nèi)溫度ti為20℃，窗內(nèi)壁平均溫度tib為16℃，相對濕度為55%計算，則室內(nèi)結露點溫度為10.7℃，這樣窗內(nèi)壁最低點溫度取≥11℃，則可求出k值，以滿足外界溫度的要求。

　　kw≤[(ti- tib).hi]/ (ti- t0)

　　上式中：

　　kw—窗的傳熱系數(shù)w/㎡.k

　　ti—室內(nèi)溫度k取20℃

　　t0—室外溫度k

　　hi—窗內(nèi)表面換熱系數(shù)，取8 w/㎡.k

　　tib—窗內(nèi)壁平均溫度取16℃

　　若嚴寒地區(qū)某城市，冬季室外最低溫度為t0=-35 ℃，即可求出整窗的傳熱系數(shù)kw值。

　　kw≤[(20- 16).8]/ [20-(-35)] ≤0.58 w/㎡.k

　　窗的薄弱環(huán)節(jié)部位的傳熱系數(shù)kl，應保證內(nèi)壁薄弱點的溫度>11℃。

　　則kl<[(20- 11).8]/ [20-(-35)]<1.3 w/㎡.k

超低能耗節(jié)能外窗

三、墻體和屋面保溫

　　關于墻體和屋面的保溫是很重要的，它做好了，實現(xiàn)模塊化設計和安裝，并且能夠保證屋面和墻體厚度，實現(xiàn)保溫厚度應大于300mm，對降低冬季采暖和夏季空調(diào)用電會有很大幫助，門窗作為外墻圍護中的重要組成部分，外門窗性能要求將更好的保證，根據(jù)目前國情，建議高層住宅建筑外窗安裝在洞口邊部，不建議采用外掛式的安裝，低層建筑高度不超過20m的可以采用外掛式安裝，通過節(jié)能附框與窗框連接，施工人員可以在室內(nèi)施工，降低施工的安全風險。

四、門窗的要求

　　超低能耗節(jié)能外門窗不同于常規(guī)門窗產(chǎn)品，外門窗的結構設計和選材很重要，干法施工需要室內(nèi)外的防水透氣膜、epdm板和室外窗臺板、窗套必不可少，防水和防結露各個區(qū)域都需要，由于我國地域遼闊，由不同的地域差異，門窗要求也有差異，針對極端氣候變化的適應性更要考慮，保證建筑外門窗、幕墻要與建筑同壽命，從而減少建筑垃圾，對減少碳排放有幫助，所以要因地制宜結合不同區(qū)域氣侯來滿足超低能耗建筑外窗節(jié)能，對于門窗節(jié)能指標，應當看型材斷橋的寬度和高度和隔熱材料的導熱系數(shù)，并要求型材的傳熱系數(shù)，與建筑外門窗配置的玻璃、膠條的導熱系數(shù)和傳熱系數(shù)，只有這樣才能更好的解決門窗的傳熱系數(shù)，測試數(shù)據(jù)更真實。

　　1、我國區(qū)域遼闊，氣候區(qū)域分布廣泛，要針對嚴寒地區(qū)、寒冷地區(qū)、夏熱冬冷地區(qū)、夏熱冬暖不同地區(qū)建議提高整窗的傳熱系數(shù)要求：

　　夏熱冬冷地區(qū)建議為1.00~1.30 w/㎡.k，考慮遮陽

　　嚴寒地區(qū)和寒冷地區(qū)建議為0.80~1.00 w/㎡.k

　　夏熱冬暖地區(qū)建議1.30~1.50 w/㎡.k，考慮遮陽

　　四季溫暖地區(qū)為1.50~1.80 w/㎡.k

　　2.氣密性能建議小于或等于0.3~0.15m3/m.h，氣密性能直接影響保溫性能和安全性及舒適度。

　　3.在防水性能中，建筑外窗戶建議增加節(jié)能附框，實現(xiàn)干法安裝施工，增加室外側(cè)窗套和窗臺板，提高窗體保溫及防水、防滲漏、防腐等功能，與節(jié)能窗成為完整體系，材料選用3.0mm鋁合金型材或鋁板成型，并在規(guī)范中強制執(zhí)行，并處理好沿海地區(qū)抗臺風、針對極端天氣對門窗的要求;

　　4.對窗戶的防盜和抗沖擊性能要求應加強，型材、玻璃、五金件與窗，成品窗與洞口的連接配合中的使用，提高型材壁厚，建議塑窗型材壁厚大于3.0mm，同時腔體填充硬質(zhì)發(fā)泡，復合型材的拉伸和剪切應力應大于等于50n/mm，鋁型材節(jié)能窗壁厚提高2.0mm~2.2mm，材料質(zhì)量保證50年以上或與建筑同步;

　　5.防火窗是要考慮，有逃生通道或房間的獨立設計;

　　6.門窗檢測不應只對送樣負責，要對項目及產(chǎn)品負責，檢測方法要與實際相結合，對產(chǎn)品負責就是對用戶負責;

五、新風的應用

　　由于超低能耗建筑的保溫性能和氣密性能特別好，需要通過新風系統(tǒng)解決室內(nèi)舒適度，通過新風過濾、滅毒、殺菌、增氧、預熱(冬季)來保證室內(nèi)的空氣清新，同時保證減少熱量損失，實現(xiàn)室內(nèi)的溫度、濕度、空氣質(zhì)量的適宜。