近零能耗类建筑对幕墙门窗的要求

为贯彻执行《国务院关于印发“十三五”节能减排综合工作方案的通知》（国发〔2016〕74 号）及《住建部建筑节能与绿色建筑发展“十三五”规划》和《广东省绿色建筑量质齐升三年行动方案（2018-2020）》（粤建节〔2018〕132 号）中加快提高建筑节能标准及执行质量，积极开展超低能耗建筑、近零能耗建筑建设示范，鼓励开展零能耗建筑示范工程试点的目标要求，进一步提高建筑节能技术水平，建筑行业积极响应，全面开展超低能耗、近零能耗等技术和课题研究。2019 年住建部发布了GB/T 51350-2019《近零能耗建筑技术标准》；2021 年深圳住建局结合深圳地区的建筑特点编写并发布了《深圳市超低能耗建筑技术导则》。

2021 年 10 月 24 日，国务院印发了《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》，提出提升城乡建设绿色低碳发展质量，大力发展节能低碳建筑，持续提高新建建筑节能标准，加快推进超低能耗、近零能耗、低碳建筑规模化发展。为响应号召，全国各地超低能耗建筑、近零能耗建筑、零能耗建筑（本文统称“近零能耗类建筑”）相关的标准和示范项目不断推出。作为建筑外立面的幕墙门窗专业，应如何积极面对，如何充分利用近零能耗类建筑的发展，推动外立面幕墙门窗技术的进步，需要幕墙门窗从业人员共同努力。

2.1 近零能耗类建筑的概念

近零能耗类建筑是适应当地气候特征和场地条件，通过被动式建筑设计最大幅度降低建筑供暖、空调、照明需求，通过主动技术措施最大幅度提高能源设备与系统能效，充分利用可再生能源，以最少的能源消耗提供舒适室内环境，且室内环境参数和能效指标符合对应标准规定的建筑。超低能耗、近零能耗、零能耗建筑的差异如表 1。

（表 1 超低能耗、近零能耗、零能耗建筑的差异）

2.2 对近零能耗类建筑的理解

根据近零能耗类建筑的概念，该类型建筑设计有四个重点：一是以健康舒适的室内环境为目标去降低耗能；二是要因地制宜，尽可能地采用被动设计技术，充分利用自然因素，减少能源需求；三是高效用能，选用效能高的设备，减少外部能源供给；四是充分利用可再生能源，达到用能的供需平衡。如图 1。

（图 1 近零能耗建筑用能示意）

3.1近零能耗类建筑标准对幕墙门窗的性能要求

基于近零能耗建筑对环境的适应性和能耗控制的要求，幕墙门窗应综合考虑夏季遮阳、冬季得热以及天然采光的需要。GB/T 51350-2019《近零能耗建筑技术标准》对幕墙门窗的热工性能提出了如下要求，见表 2、表3、表 4。

结合目前玻璃与铝材的热工性能，幕墙门窗产品均需要采用断热铝型材产品方能满足要求。另，考虑到换气对能量的消耗，标准对幕墙门窗气密性的要求是外窗的气密性不低于 8 级，外门的气密性不低于 6 级。

（表 2 公共建筑非透明幕墙平均传热系数 K 单位：W/㎡·K）

（表 3 公共建筑透明幕墙传热系数 K 和太阳能得热系数（SHGC）值）

（表 4 居住建筑外窗传热系数 K 和太阳能得热系数（SHGC）值）

3.2 幕墙门窗成为建筑设计的重要关注点

近零能耗类建筑的设计方法与传统的指令性（规定性）设计有所不同（表 5），近零能耗设计采用的是性能化设计，以终为始。即以建筑室内环境参数和能效指标为性能目标，利用建筑仿真模拟工具，结合建筑全寿命期的经济效益分析，对设计方案进行技术措施和性能参数的优化，最终达到预定性目标要求的设计过程。

（表 5 性能化设计与指令性设计的差异）

众所周知，建筑用能机电设备的能效在短期内有大的提升的可能性较低。因而近零能耗类建筑设计只能把重点关注到可以减少用能的自然通风采光和提升围护结构的热工性能两个方面上来。幕墙门窗专业作为建筑外围护结构的重要组成部分，不可避免地会受到特别重点的关注。

3.3 对幕墙门窗产品的新要求

从图 2 可以看出，建筑使用过程中的用能主要为通风空调、照明、电梯动力，减少通风空调和照明，采用自然采光通风和减少室外得热是最直接最有效地减少建筑用能需求的办法。因而高透光、低得热、通风效率高、密封性能强以及保温性能好的幕墙门窗产品是近零能耗类建筑的首选。透光好、隔热强、通风好、密闭强的幕墙门窗产品受到青睐。

另，可再生能源利用作为减少外部能源需求的举措，光伏幕墙和遮阳产品应用也是实现近零能耗建筑的有效途径。

（图 2 常规公共建筑用能分布）

4.1 热桥处理

近零能耗类建筑的能效要求，使得对外围护构造中的局部热桥影响特别重视，外围护结构的整体性应趋于完美。因而必须对围护结构的局部热桥进行有效的设计处理。如在非透明幕墙，特别是金属、石材、人造板幕墙等，需重点对联接、交叉等部位存在的热桥做精细化处理，确保外围护保温隔热层的完整性。

热桥处理有四项规则。（1）避让规则：尽可能不破坏或穿透外围护结构；（2）击穿规则：当管线需要穿过外围护结构时，应保证穿透处保温连续、密实无空洞；（3）连接规则：在建筑部件连接处，保温层应连续无间隙；（4）几何规则：避免几何结构的变化，减少散热面积。常见幕墙门窗中的热桥处理的做法如图 3、图 4 所示，对易形成热桥的预埋部位增加隔热垫块。

（图 3 铝板幕墙保温热桥处理）

（图 4 护栏热桥处理）

4.2 气密性保障

建筑气密性是影响建筑供冷和采暖能耗的重要因素之一。近零能耗类极低的能效指标要求、围护结构优秀的传热性能导致的能耗很小后，气密性带来的热损失引起的能耗则显得相对突出。一般情况下，室内一侧的气密层会影响整体的气密性，因而门窗与结构的联接收口和幕墙门窗的开启对气密性的影响需要重视。

外门窗安装时，外围护结构洞口部位、结构构件间缝隙等关键部位的气密性处理。施工过程中应尽量避免在外围护结构上开口，如必须开口，应尽量减少开口面积，并采取气密性保障措施。气密性的保障措施中，常见的是在室内一侧增加防水隔气膜，以提升室内侧的气密性。室外一侧采用防水透气膜，以确保构造中水气得以向外排出。如图 5、图 6 所示。

（图 5 幕墙穿管处的气密处理）

（图 6 外窗与主体联接的气密处理）

4.3 专项技术交底与施工方案

近零能耗类建筑的非透明外围护结构保温、热桥控制、门窗幕墙安装、气密性保障等措施是实现低能耗建筑目标的关键环节，在设计和施工工艺上较普通节能建筑的做法有所不同或要求更高。考虑到相关专项技术措施的先进性和重要性，建筑设计单位需在建设方的组织下，与相关材料供应商、施工监理方一起做专项的技术交底，以便各方理解设计意图，把握质量控制的关键点。

施工单位特别是实际的施工人员很多是初次了解相关技术，为保证工程质量，施工单位的技术人员需按照设计技术交底的要求，结合现场和施工安排编制专项施工方案，指导施工和过程质量管控，特别是门窗、遮阳系统安装方式，门窗框与墙体结构缝的保温处理，框体周边防水和气密性处理，连接件与基层墙体断热桥措施等。

近零能耗类建筑是否成功，最终还是要看使用效果。标准规定，近零能耗建筑的评价贯穿设计、施工与运行全过程。幕墙门窗工程也不例外，设计、施工的评价以图纸、施工过程检查记录以及检测报告为基础。运行则首先是做好与施工的衔接，一般在施工的后期，运行管理方面就需要参与进来，全程参与项目的验收、交付和试运行工作。

为做好运行的配合，幕墙门窗施工方，一是在施工后期需做好设计、施工技术资料和交接清单、使用维护说明书、备品备件、培训等准备。二是根据项目情况，在验收前按照《建筑整体气密性检测及性能评价标准》现场进行建筑气密性检测，不达标时即刻整改。三是运行一年后，参与相关的室内环境参数方面的检测评估。

在国家“双碳”目标背景下，为进一步推动建筑业绿色低碳转型，2022 年 11 月，深圳市住建局印发了《深圳市绿色建筑高质量发展行动实施方案（2022-2025）》，提出全面推广超低能耗建筑，大力发展近零能耗建筑、零碳建筑，组织开展近零碳排放区试点项目建设。可见，近零耗类建筑的发展应用将是大势所趋。为此，幕墙门窗行业需要顺应大势做好技术与企业发展转型。建议如下：

（1）幕墙门窗的设计要有全生命周期的理念。要积极参与到建筑方案设计中，选用热工性能好的低碳类型材料，构造设计既要考虑安全性，又要考虑气密断热性，还要考虑可维护更换。

（2）幕墙门窗的产品要有更优的热工性能和供能特性。据近零能耗类建筑的外围护特点，需要大力发展超高热工性能、通风性能和气密性能的幕墙门窗产品。同时幕墙门窗的光伏建筑一体化作为建筑可再生能源的利用技术，也是符合发展需求的重要产品。

（3）幕墙门窗的施工要重视协同，强化工艺精细。近零能耗建筑的性能化设计的综合性要求施工各方的有效协同，幕墙门窗作为外围护的一部分需要顾全局。同时，对于专项的技术要求要有专项方案，更加精细施工，如断桥、气密性措施等。（作者单位：谢冬，深圳市三鑫科技发展有限公司；谢士涛，深圳市土木建筑学会建筑运营专业委员会）