河北博野超低能耗服務區(qū)

圖1 博野區(qū)被動房設計效果圖

1 項目概況

圖2 建筑平面圖

2 評價指標

根據(jù)德國被動房研究所及河北省被動房設計標準，本被動房的設計指標如下:

3 關鍵技術

無熱橋的外保溫系統(tǒng)

外墻、屋面、地面、門窗處節(jié)點設計如圖3所示。通過對國內(nèi)市場上常用保溫材料的保溫性能和燃燒等級進行篩選，以經(jīng)濟性評價選定兩種保溫材料———擠塑聚苯板(普通XPS，B2級)和巖棉板(A級)。由于高速公路服務區(qū)附屬建筑防火等級較高，外墻保溫材料采用巖棉板。

圖3 主要部位節(jié)點設計

外保溫施工時，采取了嚴格控制基層偏差，上下層巖棉帶錯縫粘貼，門窗洞口及陽角處特殊處理，采用斷熱橋錨栓及雙層網(wǎng)格布；勒腳起步及層間采用托架，懸挑長度為2/3保溫層厚度等技術措施，經(jīng)紅外線熱成像儀對建筑外立面檢測發(fā)現(xiàn)，整個立面無明顯熱橋，保溫隔熱性能優(yōu)良。屋面保溫層與外墻的保溫層連續(xù)，避免結(jié)構(gòu)性熱橋；保溫層靠近室外一側(cè)設置防水層并延續(xù)到女兒墻頂部蓋板內(nèi)，使保溫層得到可靠防護；對女兒墻等突出屋面的結(jié)構(gòu)體，其保溫層與屋面、墻面保溫層連續(xù)，避免出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性熱橋。外墻外側(cè)保溫層與地上部分保溫層連續(xù)，保溫層延伸到地下結(jié)構(gòu)部分，避免產(chǎn)生熱橋。

高效節(jié)能門窗系統(tǒng)

本項目被動房外門窗采用外掛式，相比常規(guī)外門窗，預留洞口較小。外門窗采用斷橋鋁85型，采用三道耐久性良好的密封材料密封，每扇窗至少兩個鎖點，盡可能減少器材對透明材料的分隔。外窗均采用5三銀Low－E+12(暖邊充氬氣)+5C+12(暖邊充氬氣)+5單銀Low－E全鋼化，遮陽卷簾遮陽系數(shù)0.4，可見光透射比0.62。2層采暖天窗滿足K不大于0.8W/(m2·K)，承重構(gòu)件采用木質(zhì)結(jié)構(gòu)，由專業(yè)廠家設計安裝，保障結(jié)構(gòu)和防火性能。

外遮陽系統(tǒng)

設計方案有兩種：在東、西向采用固定遮陽或移動遮陽。采用固定遮陽時，用保溫材料將固定遮陽設施完全覆蓋，并使其傳熱系數(shù)與外墻外保溫系統(tǒng)傳熱系數(shù)一致，或從固定遮陽懸挑處將熱橋阻斷;采用移動遮陽時，移動遮陽系統(tǒng)與外墻外保溫系統(tǒng)相連時，采用構(gòu)造措施防止形成結(jié)構(gòu)性熱橋。

帶熱回收的新風系統(tǒng)

本項目采用全熱回收新風系統(tǒng)，空調(diào)末端采用風機盤管，通過新風(進風)口將經(jīng)過除塵、溫度及濕度等多級處理的室外新鮮空氣送入餐廳、超市、休息室等功能房間，供給人均新風量30m3/(h·人)，再將室內(nèi)污濁的空氣由回風口排出回到全熱回收新風機組，全熱回收效率達到75%。讓室內(nèi)全天候充滿新鮮空氣，并保持濕度在30%～60%之間，使室內(nèi)人員始終處于舒適的范圍內(nèi)。

地源熱泵系統(tǒng)

本項目采用先進的地源熱泵技術，通過獲取土壤淺層能量用以制冷(制熱)，讓建筑擺脫傳統(tǒng)空調(diào)的束縛，更加節(jié)能、環(huán)保。本項目位于河北省保定境內(nèi)，屬于寒冷地區(qū)。由于服務區(qū)遠離城市，面積開闊但供能系統(tǒng)缺失，而傳統(tǒng)的鍋爐供暖效率低下且污染嚴重，工程勘察結(jié)果評估顯示土壤熱交換器地源熱泵系統(tǒng)實施可行，而土壤熱物性參數(shù)測試及熱響應實驗結(jié)果進一步表明服務區(qū)采用地源熱泵系統(tǒng)極為適宜。

4 能耗模擬

能耗模擬采用清華大學開發(fā)的DeST軟件，以整個房間系統(tǒng)為基礎，能夠很好地反應建筑的熱過程。根據(jù)設計圖紙和相關設計說明進行模型建立，包括圍護結(jié)構(gòu)的建立，熱工參數(shù)的設置，冷熱負荷的計算、空調(diào)系統(tǒng)的設計選擇，對整個空調(diào)系統(tǒng)一年的能耗進行逐時的模擬計算。

能耗模擬結(jié)果如表1所示，從模擬結(jié)果可以看出，單位面積年采暖需求為14.63kW·h/(m2·a)，滿足被動房評價指標限值15kW·h/(m2·a)；單位面積年制冷需求為15.8kW·h/(m2·a)，略高于評價指標限值15kW·h/(m2·a)，這是由于博野區(qū)被動房作為高速公路附屬建筑，其人員流動頻繁，使室內(nèi)照明及空調(diào)系統(tǒng)設備使用率增加，造成夏季制冷能耗偏大。

表1 能耗模擬結(jié)果

與我國現(xiàn)行節(jié)能標準不同，被動式房屋以一次能源消耗量為限制，并非采用傳統(tǒng)的50%或65%相對指標，博北區(qū)被動房總一次能源需108.43kW·h/(m2·a)，小于被動房120kW·h/(m2·a)的一次能源限值。通過模擬結(jié)果可以看出博野北區(qū)被動房能夠滿足被動房設計標準。

5 結(jié)論

博野北區(qū)被動房采用的5項關鍵技術對建筑能耗具有直接的影響，模擬結(jié)果表明，服務區(qū)單位面積年采暖需求為14.63kW·h/(m2·a)，單位面積年制冷需求為15.8kW·h/(m2·a)，一次能源需求108.43kW·h/(m2·a)，能夠滿足相關被動房設計標準，與常規(guī)節(jié)能型的公共建筑相比，博野北區(qū)被動房空調(diào)系統(tǒng)年累計耗冷熱量能夠減少80.4%，節(jié)能效果明顯。