摘要：随着全球能源危机和环境问题的日益突出，建筑行业正向着低能耗和可持续方向转型发展。近零能耗住宅（Nearly Zero Energy Building， NZEB）作为新型化建筑理念，由于节能和环境保护方面应用优势越来越明显化。围护结构作为住宅建筑能耗重要组成，其设计优化过程对实现近零能耗目标具有重要意义。文章首先对近零能耗住宅与围护结构性能优化思路进行阐述，重点介绍了基于PKPM模拟的近零能耗住宅围护结构性能优化方法，供参考。

关键词：PKPM模拟；近零能耗住宅；围护结构；性能

1引言

近零能耗住宅可减少能耗、提高能源利用效率和充分利用可再生能源，进而可实现接近零能耗甚至能源正收益。围护结构作为建筑热环境调控关键性指标数据，具备保温、隔热、防潮等功能，其性能也直接影响建筑能耗水平。PKPM建筑节能模拟优势明显，可为围护结构性能优化提供了强有力的技术支持。

2近零能耗住宅与围护结构性能优化

2.1近零能耗住宅的定义与特点

近零能耗住宅的核心在于通过精心的设计与技术应用，大幅度降低建筑物的能源消耗，同时借助可再生能源来达到或接近能源自给自足的状态。这种类型的住宅是绿色建筑领域未来发展的一个重要趋势，其设计重点在于实施高效的节能措施，这既包括被动式的建筑设计也涵盖了主动式的设备优化及可再生能源的利用[1]。

在被动式设计方面，主要通过充分利用自然界的风力和光照，以及采用高效的保温隔热材料，来最小化对人工能源的需求。而主动式设计则侧重于使用高性能的能源系统和智能控制技术，可实现更加精准和高效的能源管理与利用。

2.2围护结构性能优化的意义

建筑的外部保护层，即围护结构，主要包括墙体、屋顶、窗户、门和地面等部分，这些组件的热性能直接影响到室内的温度条件和能源使用效率，是实现建筑节能目标的关键因素。改善围护结构的热性能有助于大幅减少建筑物内部的加热和冷却需求，进而降低供暖、空调等系统的使用频率和能源消耗量。

对于墙体和屋顶来说，提升其保温隔热能力对于保持室内温度的稳定性和舒适度非常重要。通过采用具有较高热阻值的材料并适当增加构造层的厚度，可以有效地减少不必要的热量流失[2]。至于窗户和门，作为围护结构中最容易发生热量交换的部分，优化设计尤为重要。这包括但不限于选择反射率较低的玻璃材料、加强密封性能以及根据实际需要调整窗户与墙体的比例，以此来增强整个建筑的节能表现。

3  PKPM在围护结构性能优化中的应用

3.1  PKPM的基本功能与特点

PKPM是在国内被广泛应用的建筑模拟分析软件，它具备强大的功能，支持从建筑设计到节能评估等多个方面的应用，特别适用于建筑能耗模拟与节能优化的研究工作。针对围护结构性能的优化研究，PKPM提供了多项核心功能，如建筑物理性能的计算、能耗模拟分析及节能设计方案的验证等。

具体而言，PKPM能够准确地计算出围护结构（如墙体、屋顶、窗户等）的热性能，用户可以通过输入材料的导热系数、热阻值和热容等参数，软件将据此计算出这些构件的传热特性，从而帮助设计人员评估围护结构的保温隔热效果[3]。

3.2  PKPM在围护结构优化中的典型应用

PKPM在围护结构性能优化的研究中被广泛应用，其模拟功能贯穿了从输入材料参数到验证优化方案的整个过程，有助于实现科学且高效的节能设计。第一，在热工性能的模拟上，PKPM允许用户输入围护结构材料的特性参数，比如导热系数和热阻值，以及建筑所处地区的气象资料，以此来精确模拟和分析围护结构的传热性能和热损失状况。这些模拟结果能够全面反映围护结构的节能效果，为材料的选择和结构的设计提供有力的数据支持[4]。第二，在节能设计的验证阶段，PKPM能够提供对不同围护结构配置方案能耗效果的量化评估。这意味着设计人员可以在设计初期就利用PKPM软件对比分析不同的设计方案，挑选出既能达到良好节能效果又具有良好经济效益的设计方案，从而避免因后期修改设计而产生的额外成本。

4围护结构性能优化的关键技术

4.1墙体保温设计

提高建筑围护结构性能的基础在于优化墙体保温材料及其厚度。在此过程中，运用专业的建筑能耗模拟软件如PKPM，可以有效地评估各种保温方案对建筑总体能耗的影响，协助设计师和工程师挑选出既高效又经济的解决方案。墙体保温设计不仅要关注材料的导热系数，还需综合考虑成本效益、施工便利性和长期维护费用。例如，借助PKPM软件，可以模拟分析不同厚度的聚氨酯泡沫板、岩棉板等常用保温材料的效果，评估这些材料在不同季节和气候条件下对保温性能和经济性的贡献。

4.2门窗优化设计

门窗是围护结构中热损失最大的部分，因此其优化设计对于减少建筑能耗至关重要。主要的优化措施包括选用高性能玻璃、合理规划窗墙比例以及实施有效的遮阳措施。高性能玻璃，例如Low-E镀膜玻璃和双层玻璃，能够大大减少热量的传递，增强建筑的节能效果。合理设定窗墙比不仅能改善建筑的自然光照和通风条件，还能显著影响建筑的能耗水平。

4.3气密性与隔热性能提升

增强围护结构的气密性和隔热性能是减少建筑能耗、提升居住舒适度的关键措施之一。利用PKPM等专业模拟软件，可以对建筑围护结构的气密性和隔热性能进行全面的检验与优化[5]。具体措施包括优化连接缝隙的设计、选用适宜的密封材料、强化门窗框与墙体间的密封效果等，以上都是提高建筑气密性的有效途径。同时，采用高效的隔热材料，比如发泡聚氨酯和膨胀珍珠岩等，可以明显改善墙体和屋顶等区域的隔热性能，有效减少冷热桥现象的发生。

5结论

综上所述，借助于PKPM模拟可为围护结构设计提供数据支持，进而高效实现建筑能耗的降低。同时，在设计实施的过程中，需突破模型局限，充分利用多学科交叉技术，实现围护结构性能的持续优化。

参考文献

[1]季贵斌， 朱文亮. 基于PKPM软件模拟的外立面节能改造——以晋中地区某城中村自建住宅为例[J]. 住宅科技， 2023， 43 （04）： 56-60.

[2]张洪舰. 装配式住宅剪力墙结构优化性能研究[D]. 吉林建筑大学， 2022.

[3]李闯. 某装配式钢结构住宅抗震有限元对比分析研究[D]. 安徽理工大学， 2022.

[4]周静. 寒冷地区既有住宅围护体系性能化改造适用设计方法研究[D]. 大连理工大学， 2020.

[5]白扬， 潘毅群. 夏热冬冷地区近零能耗住宅围护结构性能优化方法研究[J]. 绿色科技， 2020， （06）： 249-253.

广西中青年课题：广西夏热冬冷地区近零能耗住宅建筑围护结构技术研究（2023KY1720）