摘要:低能耗建筑加入可持续能源的开发利用，形成了零能耗建筑节能技术理论，此理论给粗放式城市发展的我国提供了方向。本文旨在说明零能耗理论，讨论其技术手段，并指出其在我国应用时出现的问题。
关键词:零能耗 绿色建筑 建筑节能技术
1 前言
在当今中国人口不断增长，资源紧张，能源短缺，其中建筑作为能源消耗大户的建筑业，如何实现节能减排，绿色建筑和可持续发展，成为一个亟待解决的问题。建筑能耗占全国总能耗的25%左右，而发达国家建筑能耗约占总能耗的40%，以上可以推断出来，随着人们生活水平的不断提高，我国建筑能耗也还将不断地提高，因此，建筑节能的意义十分重大。此外，中国建筑能耗是同纬度同气候区发达国家的 2 到 3 倍，建筑寿命也是发达国家的 1/3 左右，我国绿色建筑发展面临巨大挑战。
2零能耗概念
零能源建筑(zero energy consumption buildings)，从字面理解是不消耗常规能源建筑，完全依靠太阳能或者其它可再生能源，但事实上零能耗建筑并非如此。建筑自身产生的可再生能源在一个固定时段内（通常为一年）大于或者等于该建筑在这段时间内消耗的常规能源总量时，此建筑才称为零能耗建筑。
3相关技术手段
3.1被动式节能设计
（1）自然通风
建筑过渡季良好的自然通风有利于加强过渡季建筑室内环境的舒适度，同时，可以减少夏季空调制冷时间，从而减少制冷能耗。 通过 Star CCM+ 风环境模拟软件对过渡季建筑室外风环境与室内自然通风情况进行模拟分析，通过模拟结果优化方案设计，设置共享空间增强室内自然通风效果，强化室内舒适度
（2）自然采光
方案设计过程中充分考虑加强建筑自然采光，减少人工照明需求，从而降低照明系统能耗。 考虑到建筑内部空间的自然采光需求，置了中庭共享空间进行优化。
（3）围护结构
建筑围护结构主要分为三部分，墙体、门窗、与屋顶。鉴于当今的技术条件以及普及情况，外墙一般通过采用建筑外保温、双层玻璃幕墙来优化建筑围护结构热工性能降低建筑供冷、供热能耗，从而降低建筑总能耗。
（1）太阳能
太阳能作为一种几乎采之不尽，用之不竭的可再生能源在零能耗建筑的利用分为两种：太阳能光伏系统和太阳能热水系统。笔者认为太阳能光伏系统尤为重要，它直接实现了太阳能到电能的转换，并能储存电能以及将电能变流后输入电网，实现反哺，这是零能耗建筑实现的重要环节，使建筑有自给自足可能性。太阳能热水系统，则是将太阳能转化为热能，用来加热水，节约了燃料。
（2）地源热泵系统
地源热泵技术属可再生能源利用技术。由于地源热泵是利用了地球表面浅层地热资源（通常小于400米深）作为冷热源，进行能量转换的供暖空调系统。地表浅层地热资源可以称之为地能，是指地表土壤、地下水或河流、湖泊中吸收太阳能、地热能而蕴藏的低温位热能。地表浅层是一个巨大的太阳能集热器，收集了47%的太阳能量，比人类每年利用能量的500倍还多。它不受地域、资源等限制，真正是量大面广、无处不在。这种储存于地表浅层近乎无限的可再生能源，使得地能也成为清洁的可再生能源一种形式。
地源热泵空调系统相比于普通空调系统节约20%-40%的能耗，且具有较高的热舒适性，没有吹风感和噪声。尽管这个系统不能直接将电能转换为热能，但能利用电能引导水在管道中进行传热，起到冬季供热，夏季降温的作用，与太阳能光伏系统相辅相成。
（3）风力发电
风是没有公害的能源之一。而且它取之不尽，用之不竭。对于缺水、缺燃料和交通不便的沿海岛屿、草原牧区、山区和高原地带，因地制宜地利用风力发电，非常适合，大有可为。
但风力发电受地域因素影响很大，且投资不菲，例如在江南地区，通常情况风力不高，若投资风力发电，则发电量少，需要很长时间才能收回成本，对于可再生能源的回收也极其有限。
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3.3智能建筑控制技术
上一部分讲了建筑主动节能的相关技术，而这些技术是不能独立存在的，需要通过一个系统进行统一管理调控的，因此智能建筑控制系统就很重要了。
随着计算机技术的普及和硬件成本的降低，以计算机物联网技术为核心的智能控制终端逐渐代替了传统的仪器仪表在建筑设备的控制调节中发挥其举足轻重的作用。零能耗建筑中使用了大量配备有智能控制器的照明设备，空调设备，遮阳设备等等。零能耗建筑的运行是各种主被动零能耗建筑共同运行，协调作用的结果。为了保证各个系统能够正常运行，相互协调，使运行能耗降到最低，就必须对整个零能耗建筑的所有系统设备进行全面管理控制。
4现状存在问题
虽然零能耗建筑理论上能成立，但在实际运用中往往名不副实，无论国内国外都存在“零能耗”超能耗的现象，甚至是一般同类建筑的几倍能耗，与零能耗建筑的初衷背道而驰。
4.1生产技术问题
随着我国对节能环保的关注，引进的国外技术越来越多，也运用的更加纯熟，但落实到生产线上就出现了问题，我国的工业生产业的精度与效率还落后于发达国家，以至于生产成本高于预期很多且产品质量不过关。比如太阳光伏电池的生产，在国内少有封闭的生产流水线造成了环境污染，生产技术落后造成高能耗且产品发电收益低。
4.2技术堆砌性问题
随着零能耗、低碳等建筑概念的在普通大众中普及，很多开发商纷纷开始打“低碳牌”，太阳能系统、空气源热泵供热系统、 双层中空玻璃幕墙、屋顶花园等这些词汇被标签化。很多房地产项目简单的靠技术堆砌和片面的追求高技术来吸引眼球，这些技术无原则堆砌的结果就是绿色技术徒有其表，并不能落到实处。
4.3地域适应性问题
由于我国以零能耗建筑为代表的建筑节能研究起步比国外晚，引入国外成熟的节能技术，是减小差距的有效途径。但是由于国外很多先进技术是基于国外特定的国情，气候条件等研发，不一定适合我国的实际情况。因此，技术的本土化非常重要，但是这方面我国做的还不够。再引申到建筑地域性上，则问题更加严重，国内零能耗建筑运用的技术千篇一律，无非就是太阳能发电、屋顶绿化、节水器具和地源热泵等，如此发展下去，地域性特色将渐渐流失，悔时晚矣。
4.4建筑设计问题
近年来虽然我国对绿色建筑十分重视，但它仍像一个外来者，被许多建筑师作为“添加剂”使用，在方案设计阶段结束后，为了评绿色建筑星级而加入一个个节能技术，这就像童话故事《皇帝的新衣》，假装披上了美丽的外套，其实一丝不挂。
零能耗的节能设计应该和功能、形态、空间等作为制约建筑设计的一个因素，在方案推进的早期就介入，这样才能使这些技术落到实处，特别是被动式节能，很大程度上依靠形体和空间的设计。
5结语
零能耗建筑是建筑节能这一领域的一个目标，要接近并落实它还有很多研究要做，从理论到实践，从设计到技术落实都面临考验，只有发现当前存在的问题，找到原因并予以解决，思辨的引进国外先进科技，因地制宜的运用到具有当地特色的地域性建筑之中，才有可能将零能耗建筑进一步的发展下去。
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论文作者:刘国平
论文发表刊物:《防护工程》2019年9期
论文发表时间:2019/8/7
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