本篇文章内容由[中国幕墙网ALwindoor.com]编辑部整理发布：
摘要：本文从国家“双碳”政策法规出发，讲述了“双碳”目标下，建筑幕墙门窗在宏观战略中的价值定位和技术路线，结合上海市绿色建筑规划相关政府文件的要求，解读上海市超低能耗建筑技术导则细节，明确了幕墙门窗（词条“窗”由行业大百科提供）的具体性能要求，提出了超低能耗建筑幕墙门窗设计的具体策略和技术路线，在项目举例分析进行实操后，指导工程应用。最后围绕策略要求，介绍一些较适用的材料技术，提供给工程应用参考。
关键词：“双碳” 超低能耗
1 前言
“双碳”目标是近年来国家主旋律国策，“双碳”的概念是什么，和我们建筑行业关联度多大，“双碳”目标和超低能耗建筑有什么联系，和建筑幕墙专业有什么联系，现有幕墙的设计上有什么策略和技术路线可循，现阶段有什么新材料和新技术可以在外立面上进行应用，都是涉及到幕墙门窗行业发展和行业亟需了解的话题。其中超低能耗建筑作为实现“双碳”任务起步的重要阶段，建筑幕墙门窗性能要求上有什么提升，需要进行技术上的梳理和研究。
2 历史政策解读
2.1 “双碳”政策的由来
1992年发布的《联合国气候变化框架（词条“框架”由行业大百科提供）公约》是世界第一个全面控制温室气体排放，以应对全球气候变暖影响的国际公约。是国际社会在应对全球气候变化问题上进行国际合作的基本框架。1997年发布的《京都协定》是世界第一个限制各国温室气体排放的国际法案，强制规定了发达国家的温室气体减排指标，2005年生效。2015年发布的《巴黎协定》规定了各方将以“自主贡献”的方式参与全球应对气候变化行动，2016年生效。“十三五”以来，国家陆续出台了一系列政策和法规指导减排及节能工作。2020年启动配额现货交易，并在发电行业稳定运行的情况下，逐步扩大市场覆盖范围。国家主席2020年9月22日在第75届联合国大会一般性辩论上宣布中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的措施控制碳排放。自此，“双碳”目标的概念正式出台：二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值;努力争取2060年前实现碳中和。如下图所示：
数据来源：WIND 招商银行研究院
《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》(2021年9月22日)，《国务院关于印发2030年前碳达峰行动方案的通知》(国发〔2021〕23号)(2021年10月24日)。两个政策文件中明确了任务目标。
到2025年：绿色低碳循环发展的经济体系初步形成，重点行业能源利用效率大幅提升单位国内生产总值能耗比2020年下降13.5%，单位国内生产总值二氧化碳排放比2020年下降18%，非石化能源消费比重达到20%左右，森林覆盖率达到24.1%，森林蓄积量达到180亿立方米。到2030年：经济社会发展全面绿色转型取得显著成效，重点耗能行业能源利用效率达到国际先进水平，单位国内生产总值能耗大幅下降，单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降65%，非化石能源消费比重达到25%左右，风电、太阳能发电总装机容量达到12亿千瓦以上，森林覆盖率达到25%，森林蓄积量达到190亿立方米。到2060年：绿色低碳循环发展的经济体系和清洁低碳安全高效的能源体系全面建立，能源利用效率达到国际先进水平，非化石能源消费比重达到80%以上。
2021中央经济工作会议 12月8日至10日 的会议精神明确了三个方面的优化改造方向。一是推进城乡建设和管理模式低碳转型。在城乡规划建设管理各环节全面落实绿色低碳要求，推动城市组团式发展，严格管控高能耗公共建筑（词条“公共建筑”由行业大百科提供）建设，实施工程建设全过程绿色建造，杜绝大拆大建。二是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，大力推进城镇既有建筑和市政设施节能改造，全面推广绿色低碳建材。三是加快优化建筑用能结构，深化可再生能源（词条“可再生能源”由行业大百科提供）建筑应用，开展建筑屋顶光伏行动，因地制宜推进热泵、燃气、生物质能、地热能等清洁低碳供暖。到2025年，城镇建筑可再生能源替代率达到8%，新建公共机构建筑、新建厂房屋顶光伏覆盖率力争达到50%。立足以煤为主的基本国情，抓好煤炭清洁高效利用,尽早实现碳排放总量和强度“双控”。
同时我们对比一下世界主要经济体碳达峰、碳中和的预期速率预计，见下图：
数据来源：世界银行 清华大学 红杉资本
中国作为世界上最大的发展中国家，将完成全球最高碳排放强度降幅，用全球历史上最短时间实现从碳达峰到碳中和，史无前例!
在全国碳排放按行业分布如下图，建材部分占比12%强，降碳任务艰巨。
数据来源：WIND 招商银行研究院
作为建筑幕墙来讲，在“双碳”的目标下，有哪些技术路线和幕墙门窗行业相关，参考《北大金融评论》发布“双碳”目标下的技术路线图【1】，主要包括减少碳排放和增加碳吸收2条主路线。其中，减少碳排放包括能源结构调整、重点领域减排、金融减排支持三条路线，增加碳吸收又包括技术固碳、生态固碳两条路线。其中建筑光伏一体化、装配式节能技术、“光储直柔”技术路线与建筑幕墙门窗行业息息相关。
2.2 建筑全生命周期碳排放
中国建筑节能协会建筑能耗与碳排放专委会中每年的报告中会列举建筑全过程能耗与碳排放测算方法体系，建筑全过程能耗与碳排放包括四个阶段：①建筑材料生产、运输;②建筑施工;③建筑运行;④建筑拆除。其中隐含碳排放包括拆除过程中的能源消耗与用水、拆除过程中的减碳与碳抵消、废旧材料运输与填埋碳排放、原材料智造与运输碳排放、建设过程中的能源消耗、建设过程的减碳与碳抵消、可再生能源利用量等内容。而在建筑运营阶段碳排放是显而易见，包括建筑管理和维修保养服务，电网电力消耗电量和用水量，建筑可再生能源利用量，减碳与碳抵消。
根据专委会2019年的研究报告，全国建筑全过程能耗总量22.33亿tce，占据全国总建筑能耗的48.8%将近一半，而2019年全国建筑全过程碳排放总量为49.97亿tCO2，占全国总建筑碳排放的50.6%。建筑全过程的降碳排污工作任重道远。
针对以上情况，笔者认为落实到建筑幕墙门窗行业，围绕开源节流的思想，可参考以下几个方面的技术路线开展工作。
1) 新型高性能低碳材料的开发，在超低能耗建筑的增量市场中，逐渐代替传统的高能耗铝材。
2) 优先采购“碳中和”工业制造的产品，推动低碳发展，如服役后期的材料再生或回收转换成另外用途的低碳产品，代表有再生铝，再生聚氨酯（词条“聚氨酯”由行业大百科提供）等复合材料。还可以考虑服役年限50年或更长时间的面材，减少后期维护阶段的碳排放，如PVF涂层金属板、搪瓷钢板等材料。
3) 加快外立面幕墙门窗的节能改造，改造由整体拆除更换转换成高性能低碳面材的更换或修缮，减少能源的额外消耗。如采用贴真空玻璃、贴节能膜等形式改造原有的非节能立面玻璃。
4) 优化幕墙体系的结构设计，简化受力路径上的节点层级数量，减少材料用量，合理分配材料和结构体系的冗余比重，做到既要安全又要化繁为简的平衡。
5) 大力发展可再生能源的应用，如BIPV建筑光伏一体化，光电幕墙（词条“光电幕墙”由行业大百科提供）、光热幕墙的研发。
6) 提高幕墙整体的节能指标，配合发展超低能耗建筑、近零能耗建筑，降低建筑运营阶段的负荷。
7) 推广低碳绿色能效认证，出台奖励办法。
2.3 超低能耗建筑
超低能耗建筑最早自20世纪80年代由德国、丹麦、美国、日本等国家提出，被动式超低能耗建筑是目前欧美建筑节能研发和应用的重要领域，欧美主要国家已经或正在制定适应本国国情的被动式超低能耗建筑技术体系。
在中国，2015年住房城乡建设部制定的《被动式超低能耗绿色建筑技术导则》，2016年国家工程标准计划《近零能耗建筑技术标准》，2021年国务院发布《2030年前碳达峰行动方案》，明确了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的实施方向。2021年国务院发布《中国应对气候变化的政策与行动》，提出了加大温室气体排放控制力度，推广绿色建筑，逐步完善绿色建筑评价标准体系以及开展超低能耗、近零能耗建筑示范的要求。
早在2020年上海市住建委就出台了节能和绿色建筑示范项目的专项扶持办法的文件，奖励力度达300元/平方米。2021年11月3日，上海市住建委颁布了《上海市绿色建筑“十四五”规划》的规定，提出了推广应用超低能耗建筑的要求，十四五期间累计落实超低能耗师范项目不少于500万平方米。同时上海临港新片区管理委员会也出台了新片区低碳建设导则(试行)的通知，通知中指出在示范区范围内的政府投资、大型公建及其他民用建筑执行《上海市超丢能耗建筑技术导则(试行)》，且通过超低能耗认定。开展近零能耗建设示范，鼓励试点实施零能耗或者产能建筑试点示范。以上种种政策现实出上海市政府大力推广超低能耗建筑的决心。
3 执行标准和对策
3.1 执行标准【2】
《上海市超低能耗建筑技术导则(试行)》中相关外围护要求重点摘入如下：
1) 外墙的传热系数要求如下表。
2) 外墙保温应采用燃烧性能为 B1 级以上的保温材料，优先选用高性能保温材料，以减少保温层厚度。
3) 屋面传热系数指标要求如下表。
4) 外窗(透光幕墙)的传热系数和遮阳系数指标要求如下表。
5) 遮阳（词条“遮阳”由行业大百科提供）的要求
a) 东向、西向、南向外窗(透光幕墙)以及屋顶透光部分应设置外遮阳措施，优先采用活动外遮阳形式;
b) 采用固定（词条“固定”由行业大百科提供）外遮阳时，应通过计算分析对外遮阳构件的尺寸、间距等进行优化设计。南向宜采用水平式外遮阳，东向、西向宜采用挡板式遮阳;
c) 采用活动外遮阳时，可采用金属百叶、卷帘、中置百叶等形式。
6) 外窗及外遮阳的构造设计
a) 外窗外表面与基层墙体的联结处应采用防水透汽材料粘贴，外窗内表面与基层墙体的联结处应采用防水隔气材料粘贴;
b) 外遮阳设计应与主体建筑结构可靠连接，联结件与基层墙体之间应设置保温隔热垫块;
c) 用卷帘外遮阳时，应将卷帘盒固定在保温层外侧。带有电机的活动遮阳卷帘盒，电机电线的穿墙孔洞需密封处理。
7) 住宅建筑户门应具有良好的保温性，其传热系数 K 值宜小于 1.8 W/(m2·k)。
8) 应选用气密性等级高的外门窗，依据国家标准《建筑外门窗气密、水密、抗风压性能分级及检测方法》GB/T 7106，其气密性等级应满足如下要求：
a) 外窗气密性能不宜低于 8 级;
b) 外门、分隔供暖空间与非供暖空间户门气密性能不宜低于 6 级。
9) 公共建筑宜设置太阳能光伏发电系统，进一步降低建筑对市政能源的需求。应与建筑一体化设计，宜采用建材型光伏构件。
10) 保温材料的选择与应用，保温材料燃烧性能等级要求应符合现行国家标准《建筑设计防火规范》，GB50016 以及上海市《民用建筑外保温材料防火技术规程》DGJ 08-2164 的要求，不应低于 B1 级。
11) 外窗玻璃应选用三玻两腔中空玻璃或性能更优玻璃，玻璃间隔条宜使用耐久性良好的暖边间隔条;型材宜采用铝木复合、玻纤聚氨酯、增塑聚氯乙烯塑料、木材等保温性能良好的材料。
12) 当外墙采用燃烧性能为 B1 级保温材料时，外门窗的耐火完整性应满足如下要求：
a) 建筑高度大于 24m 的公共建筑，外门窗的耐火完整性不应低于 0.5h;
b) 建筑高度大于 27m 的住宅建筑，外门窗的耐火完整性不应低于 0.5h
3.2 技术对策
被动式技术包括围护结构节能措施，建筑气密控制措施，围护结构热桥控制措施。可再生能源方面包括建筑光伏一体化的技术方案。
1) 围护结构节能措施，根据华东建筑设计研究院绿色节能中心的研究成果，针对主要面材的要求和成本增量见下表。
2) 外窗气密性及热桥控制示意见下图。
3) 可再生能源方面。太阳能光热系统、光伏系统非强制要求，只要满足能耗指标要求，可不设置。如不满足，则需增加可再生能源或进一步降低建筑能耗;但应考虑经济适度与技术适宜的原则。
4 案例分析
4.1 通过超低能耗评审项目的配置举例
a) 颛桥镇闵行新城项目
项目用地面积近8万平米，申报示范面积为12万平米。项目由小高层住宅、多层住宅、保障房、公共服务设施和其它室内、外配套用房(如物业管理用房、配电房)等组成。
外墙一体化保温体系应用比例超过80%
外墙硅墨烯反打预制剪力墙和硅墨烯免拆模板现浇剪力墙
采用无热桥设计
连续完整的气密设计，规避非预期气流渗透
采用高性能三玻两腔中空填充氩气中置百叶玻璃窗
一级能效的风冷热泵机组
带除霾净化功能的全热交换新风机组
应用太阳能提供生活热水的比例达到50%9b) 江浦社区大桥街道住宅项目
项目用地面积近3万多平米，申报示范面积为7万平米。预计2023年底建设完工。
外墙一体化保温体系应用比例超过80%
外墙硅墨烯反打预制剪力墙和硅墨烯免拆模板现浇剪力墙
采用无热桥设计
连续完整的气密设计，规避非预期气流渗透
聚氨酯中空填充氩气中置玻璃窗和带百叶的三玻两腔玻璃窗，传热系数达到1.2-1.4W/(㎡K)
变频多联式空调系统，并采用带全热交换、净化、除湿等功能的新风系统
采用“上海市超低能耗建筑标准化配套工具”进行模拟分析
c) 天目社区C07-0102单元38-01地块
项目位于上海市静安区，北靠曲阜路，西靠乌镇路，南靠国庆路，用地面积14329.3平方米，总建筑面积69295.58平方米。
外墙一体化保温体系应用比例超过80%
外墙保温形式：内外组合保温系统
外墙保温构造：两种保温结构一体化技术措施
硅墨烯预制反打保温外墙
硅墨烯免拆膜板现浇混凝土外墙
外墙平均传热系数≤0.4W/(㎡·K)
外墙一体化保温热阻（词条“热阻”由行业大百科提供）占比≥60%
4.2 相关幕墙门窗构造设计详图
a) 标准玻璃幕墙水平剖面详图
b) 标准玻璃幕墙支座处水平剖面详图
c) 玻璃幕墙层间部分纵向剖面详图
d) 铝合金窗的标准做法详图
e) 铝合金窗洞口收边做法详图
5 材料部分
综上所述，上海市超低能耗建筑对幕墙玻璃K值、玻璃动态遮阳、支座处热桥隔断、墙体保温，BIPV建筑光伏一体化，以及面维护更换等方面有着重要求。下面列举一些较为适合的高性能低碳材料，供读者参考。
动态遮阳部分常见配置有中置遮阳、电致变色、光致变色、温致变色玻璃;节能玻璃有三玻两腔双面LOW-E超级节能玻璃，真空（词条“真空”由行业大百科提供）玻璃;型材为有玻纤聚氨酯复合材料;墙体保温有硅墨烯保温板，气凝胶绝热涂料;再生能源：BIPV建筑光伏一体化;免更换：PVF铝板（词条“铝板”由行业大百科提供）(50年质保);搪瓷钢板(50年质保);通风器（词条“通风器”由行业大百科提供）等。
下面列举典型材料的指标参数作为借鉴。
上海市建筑幕墙光环境评审有玻璃反射率的控制要求。
目前用在BIPV上的主流电池是CdTe薄膜光伏组件，国内转化率14%左右。
6 小结
随着能源产业结构改革和升级换代，为实现“双碳”目标的建筑节能排污工作也开始蓬勃发展起来，对比主体建筑行业来讲，幕墙门窗的碳计算碳足迹工作还有待进一步深耕，针对本专业碳中和的技术白皮书也亟需提上日程，形成整个建筑行业的产业配套，才能赶上国家针对建筑绿色节能高性能低碳行动的步伐。
本文围绕起步阶段的超低能耗建筑对建筑幕墙门窗的性能要求，以上海为例，从政府发文、技术导则的解读，到设计策略和技术路线的制定，从项目案例和材料运用上进行了梳理和例证。为提高行业同仁的认知和实操，提供了有益的思路和借鉴。
由于篇幅有限，有些“双碳”议题没有进一步展开，可在另篇中再和大家一同交流讨论。欢迎批评指正。
参考文献
【1】《北大金融评论》，2011，第3期，CNN44-1702/F,广东南方报业传媒集团有限公司;
【2】《上海市超低能耗建筑技术导则(试行)》，2019.3，上海市住房与城乡建设管理委员会。
作者单位：华建集团华东建筑设计研究院有限公司
