近零能耗建筑｜臺州冠郡豪苑住宅小區(qū)

項目概況

本項目位于浙江臺州東部新區(qū)，總建筑面積約為74100㎡，其中住宅部分建筑面積為68852㎡，包括6棟17層住宅建筑。臺州屬于夏熱冬冷地區(qū)，年平均溫度為17.1℃，夏季平均室外風(fēng)速為5.2m/s，冬季平均室外風(fēng)速為5.3m/s。

本項目在規(guī)劃階段就確立了建設(shè)目標，即打造以超低能耗建筑為特色的住宅小區(qū)。項目依據(jù)新頒布的《近零能耗建筑技術(shù)標準》（GB/T 51350-2019）要求重新了進行相關(guān)節(jié)能設(shè)計，由中國建筑科學(xué)研究院環(huán)能院熱泵與蓄能研究應(yīng)用中心對項目進行全過程技術(shù)咨詢（方案、設(shè)計、施工）和認證服務(wù)。

圖1 項目效果圖

項目初始方案分析

項目前期主要以《被動式超低能耗綠色建筑技術(shù)導(dǎo)則（試行）（居住建筑）》（2015）為依據(jù)，初始設(shè)計方案要點包括：外墻傳熱系數(shù)0.33W/（㎡·K）；外窗傳熱系數(shù)為1.2W/（㎡·K），可見光透射比為0.639；采用全熱回收方式回收排風(fēng)余熱，全熱回收效率為70%。各戶設(shè)置了獨立的熱泵機組空調(diào)系統(tǒng)。

采用IBE-e愛必宜近零能耗建筑評價軟件，對初始建筑技術(shù)方案進行了建筑物能耗計算分析。根據(jù)計算結(jié)果，初始設(shè)計方案的年耗冷量為39.06kWh/(㎡a)，建筑綜合能耗值折合一次能耗為67.26 kWh/(㎡a)，兩個指標均不滿足《近零能耗建筑技術(shù)標準》（GB/T 51350-2019）中對超低能耗居住建筑的要求。同時，初始方案中缺乏氣密性保障和無熱橋設(shè)計等內(nèi)容，熱工薄弱環(huán)節(jié)較多，能源系統(tǒng)方案也存在較多問題。

圖2 建筑原有設(shè)計方案某住宅南立面效果圖

項目方案優(yōu)化

基于初始建筑圖紙和技術(shù)方案，首先對可能的建筑節(jié)能技術(shù)措施進行了適用性分析和篩選，在此基礎(chǔ)上對不同的組合方案進行了能耗模擬計算，從而定量分析了各建筑節(jié)能措施的節(jié)能效果，及影響本項目建筑能耗指標的關(guān)鍵因素和優(yōu)化指標，提出項目優(yōu)化方案并完善了相關(guān)設(shè)計內(nèi)容。

1、外圍護結(jié)構(gòu)

定量對比分析了不同外圍護結(jié)構(gòu)性能對本項目建筑年耗冷量的總體影響，同時綜合考慮了圍護結(jié)構(gòu)保溫做法的經(jīng)濟性、安全性和適用性等因素，結(jié)合原有建筑方案及《近零能耗建筑技術(shù)標準》中夏熱冬冷地區(qū)外圍護結(jié)構(gòu)推薦指標，最終保留了原有外墻主體結(jié)構(gòu)保溫做法。同時適當提高了屋面和外窗熱工性能要求，屋面?zhèn)鳠嵯禂?shù)0.22W/（㎡·K）；外窗采用鋁包木窗，傳熱系數(shù)1.2W/（㎡·K），南向外窗SHGC值降低至0.25。

圖3 外窗SHGC值和外墻偉熱系數(shù)對供冷年耗冷量影響

2、外遮陽

而通過合理設(shè)置可調(diào)節(jié)的外遮陽系統(tǒng)，可以在不減小冬季被動得熱的同時，最大限度地降低夏季輻射得熱。采用日照模擬軟件Ecotect對建筑的日照效果進行了全面計算分析。

本項目冬季太陽高度角最高為38到50度之間，考慮在建筑東、南、西側(cè)外窗采取遮陽措施。其中，南向陽臺板對夏季直接太陽輻射有不錯的遮擋效果，而南向外窗的非外挑陽臺部分，以及東、西外窗均采取了活動外遮陽措施。

3、氣密性和無熱橋設(shè)計

該住宅項目面寬進深比值較大，南北進深為13.6米，且南北通透，南北向窗戶較多，氣密性難度較大。因此設(shè)計中重點加強了各項氣密性保障措施，同時對屋面、外墻、地面、外窗等部位進行無熱橋處理，將面斷為線，線斷為點。

對重點環(huán)節(jié)進行詳細的節(jié)點圖設(shè)計，包括：穿外墻管道、穿屋面管道、穿外墻風(fēng)道、穿屋面的風(fēng)道、外墻結(jié)構(gòu)固定件、懸挑陽臺、幕墻、門窗固定處、遮陽卷簾位置。通過細化氣密性和無熱橋設(shè)計，保障建筑性能達到標準和設(shè)計要求，提高了建筑的整體性能。

4、照明系統(tǒng)

本項目采用了高性能LED燈具，照明功率為3W/㎡，降低了照明能耗和室內(nèi)空調(diào)負荷；同時采用智能照明控制技術(shù)，根據(jù)人員活動情況、室外日照情況進行照明系統(tǒng)的智能化控制。

5、熱回收

熱回收裝置可以從室外引進新風(fēng)，經(jīng)過濾裝置后與室內(nèi)排風(fēng)進行熱交換，從而提高（降低）新風(fēng)溫度，減少室內(nèi)能耗。本項目采用全熱型新風(fēng)熱回收裝置，全熱交換效率不低于70%，以降低建筑能耗。

6、戶式全空氣空調(diào)

本項目采用了戶式全空氣空調(diào)系統(tǒng)，額定制冷、制熱效率均可達到3.0以上。空調(diào)送風(fēng)口設(shè)置在主要活動區(qū)域，回風(fēng)設(shè)置于廚房外墻。對系統(tǒng)控制調(diào)節(jié)和氣流組織進行了優(yōu)化，在保障室內(nèi)舒適性的同時達到了較好的節(jié)能效果。

7、戶式全空氣空調(diào)

本項目采用戶式全空氣空調(diào)，額定制冷直熱效率均可達到3.0以上，能夠給建筑空調(diào)帶來較好的節(jié)能效果。

結(jié)論

本項目采用了高性能圍護結(jié)構(gòu)、外遮陽、熱回收、自然通風(fēng)、高效冷熱源、智能照明等技術(shù)，根據(jù)軟件計算結(jié)果，各棟住宅平均能耗指標均顯著降低。其中，年耗冷量為31.33kWh/(㎡a)，供暖年耗熱量為5.71kWh/(㎡a)，建筑綜合能耗值折合一次能耗為60.71 kWh/(㎡a)。

以上指標均滿足《近零能耗建筑技術(shù)標準》中的超低能耗建筑要求，項目實現(xiàn)超低能耗建筑目標，并獲得了由中國建筑節(jié)能協(xié)會頒發(fā)的超低能耗建筑設(shè)計標識。

本項目通過方案優(yōu)化，合理采用各項超低能耗建筑技術(shù)，并規(guī)模化應(yīng)用于整個住宅區(qū)域，為臺州地區(qū)乃至夏熱冬冷地區(qū)的超低能耗住宅建設(shè)提供了參考。