江蘇太倉被動房及近零能耗建筑示范基礎(chǔ)項(xiàng)目

圖1 項(xiàng)目全景鳥瞰效果圖

摘 要

江蘇太倉被動房及近零能耗建筑示范基地是按照中國近零能耗建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、德國被動房（PHI）認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)以及綠色建筑評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)與建設(shè)的綠色低碳節(jié)能建筑。作為示范建筑，主要展示中國近零能耗建筑及德國被動房的前沿理念、高新技術(shù)的研發(fā)、運(yùn)用、監(jiān)測和運(yùn)維。

關(guān)鍵詞

近零能耗建筑；被動房；公共建筑；精確計(jì)算；自主研發(fā)

江蘇太倉被動房及近零能耗建筑示范基地項(xiàng)目位于江蘇省太倉市核心區(qū)西北角；204國道與廣州西路交叉口以西地塊。占地5995.5㎡，東西長約100m，南北長約62m。場地采用集中院落式布局，1號辦公樓位于場地西北側(cè)，一共分為3 層，2號辦公樓沿著場地東南側(cè)布置。

本項(xiàng)目具體技術(shù)包括：高性能保溫體系、高性能門窗、優(yōu)良?xì)饷苄?、無熱橋設(shè)計(jì)、自學(xué)習(xí)樓板蓄能系統(tǒng)、高效雙轉(zhuǎn)輪熱回收新風(fēng)機(jī)組、基于物聯(lián)網(wǎng)云平臺的智能遮陽與照明控制系統(tǒng)、健康活水系統(tǒng)、同層排水系統(tǒng)、中水處理系統(tǒng)、設(shè)備智能化控制與監(jiān)測管理系統(tǒng)、太陽能光伏技術(shù)等（圖1）。

2.1 建筑方案設(shè)計(jì)

2.1.1 體形系數(shù)：該項(xiàng)目按照被動房及近零能耗建筑技術(shù)理念，體形系數(shù)僅為0.28。

2.1.2 窗墻比：該項(xiàng)目各立面窗墻比實(shí)際值南偏東40° 為0.38，南偏西50° 為0.28，北偏東50° 為0.31，北偏西40° 為0.37，均低于標(biāo)準(zhǔn)限值。

2.2 高性能圍護(hù)結(jié)構(gòu)

2.2.1 外墻保溫做法：外墻外保溫材料采用350mm厚、導(dǎo)熱系數(shù)為0.032W/（m?K）的EPS 保溫板，層間采用導(dǎo)熱系數(shù)為0.040W/（m?K）巖棉板作為層間防火隔離帶。外表面采用硅樹脂涂料，具備自清潔特性。

2.2.2 屋面保溫做法：外保溫材料采用最薄處300mm厚、導(dǎo)熱系數(shù)為0.032W/（m?K）的EPS保溫板，水平防火隔離帶為巖棉板，寬度為500mm。保溫層下鋪設(shè)隔汽層，保溫層上鋪設(shè)4mm+3mm厚兩層SBS防水卷材。

2.2.3 基底保溫做法：建筑底板滿鋪180mm厚、導(dǎo)熱系數(shù)為0.030W/（m?K）的XPS保溫板。

2.2.4 外門窗系統(tǒng)：外窗、外門的玻璃采用三玻兩腔5鋼化+Low-e+16（90% 氬氣）+5鋼化+16（90% 氬氣）+Low-e+5鋼化中空玻璃。外窗的SHGC值為0.28，K值為0.83W/（㎡?K）。

2.2.5 氣密性設(shè)計(jì)：采用簡潔的建筑造型和節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)，減少或避免出現(xiàn)氣密性難以處理的節(jié)點(diǎn)。選擇適用的氣密性材料做節(jié)點(diǎn)氣密性處理。對門洞、窗洞、電氣接線盒、管線貫穿處等易發(fā)生氣密性問題的部位，進(jìn)行專項(xiàng)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)。

2.2.6 無熱橋設(shè)計(jì)：外墻及屋面采用雙層保溫錯(cuò)縫粘接方式，避免保溫材料間出現(xiàn)通縫，保溫層采用斷熱橋錨栓固定。管道穿外墻部位預(yù)留套管并預(yù)留足夠的保溫間隙。

2.3 暖通空調(diào)系統(tǒng)

2.3.1 冷熱源設(shè)計(jì)：冷熱源均由一臺風(fēng)冷熱泵機(jī)組提供，滿足建筑的全年冷、熱負(fù)荷需求。機(jī)組制冷量為65kW，制熱量為78kW，名義工況下COP為3.35，設(shè)置于屋頂機(jī)房內(nèi)。

2.3.2 末端及新風(fēng)系統(tǒng)：由樓板蓄能系統(tǒng)及新風(fēng)系統(tǒng)兩部分組成，其中樓板蓄能系統(tǒng)承擔(dān)大部分夏季顯熱負(fù)荷、冬季室內(nèi)圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱負(fù)荷，滿足全年室內(nèi)溫度要求。新風(fēng)系統(tǒng)選用雙轉(zhuǎn)輪式熱回收新風(fēng)機(jī)組，分設(shè)全熱回收轉(zhuǎn)輪、顯熱回收轉(zhuǎn)輪，綜合熱回收效率78.9%，承擔(dān)部分顯熱負(fù)荷、新風(fēng)濕負(fù)荷和室內(nèi)濕負(fù)荷，滿足室內(nèi)新風(fēng)量及房間濕度的要求（圖2）。

圖2 技術(shù)措施路徑圖

2.4 智能光環(huán)境及電氣節(jié)能

2.4.1 智慧照明節(jié)能設(shè)計(jì)：依據(jù)人員占空狀態(tài)調(diào)節(jié)開關(guān)，依據(jù)環(huán)境光照情況調(diào)整亮度，并能根據(jù)全天時(shí)序與室外天光色溫保持同步運(yùn)行，智慧節(jié)能無需冗余手動操作，實(shí)現(xiàn)智慧照明。

2.4.2 智慧遮陽節(jié)能設(shè)計(jì)：可控金屬外遮陽百葉可自動追蹤太陽軌跡，配備基于物聯(lián)網(wǎng)的云平臺自動控制系統(tǒng)，能夠做到在遮擋太陽直射和眩光的同時(shí)將陽光導(dǎo)入室內(nèi)。

2.4.3 太陽能光伏可再生能源應(yīng)用：屋面共安裝太陽能光伏標(biāo)準(zhǔn)組件196塊，每塊組件最大功率均為300Wp，總占地面積為320㎡。光伏發(fā)電系統(tǒng)年均發(fā)電量為68321kW?h，運(yùn)營模式為自發(fā)自用，余量上網(wǎng)。

3.1 制冷季節(jié)運(yùn)行

3.1.1 夜間運(yùn)行工況（18:00~次日6:00）：樓板蓄能系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行。熱泵機(jī)組制備冷凍水供回水溫度為15/20℃，冷凍水經(jīng)過緩沖水箱，通過三通溫控閥將供水溫度調(diào)節(jié)至18℃，提供給各房間樓板內(nèi)輻射盤管進(jìn)行蓄能。當(dāng)樓板輻射盤管累積供冷量滿足需求時(shí)，樓板蓄能結(jié)束，熱泵機(jī)組同步停止運(yùn)行。

3.1.2 白天運(yùn)行工況（6:00~18:00）：新風(fēng)系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行。熱泵機(jī)組制備的冷凍水供回水溫度為7/12℃，冷凍水經(jīng)過緩沖水箱，提供給轉(zhuǎn)輪式熱回收新風(fēng)機(jī)組。由于房間顯熱負(fù)荷由樓板蓄能系統(tǒng)承擔(dān)，新風(fēng)機(jī)組僅承擔(dān)逐時(shí)新風(fēng)濕負(fù)荷及室內(nèi)濕負(fù)荷，當(dāng)室內(nèi)無新風(fēng)需求及無除濕需求時(shí)，新風(fēng)系統(tǒng)停止運(yùn)行，熱泵機(jī)組同步停止運(yùn)行。

3.2 供暖季節(jié)運(yùn)行

3.2.1 夜間運(yùn)行工況（18:00~次日6:00）：樓板蓄能系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行。熱泵機(jī)組制備冷凍水供回水溫度為35/30℃，提供給各房間樓板內(nèi)輻射盤管進(jìn)行蓄能。當(dāng)樓板輻射盤管累積供熱量滿足需求時(shí)，樓板蓄能結(jié)束，熱泵機(jī)組同步停止運(yùn)行。

3.2.2 白天運(yùn)行工況（6:00~18:00）：新風(fēng)系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行。熱泵機(jī)組制備的冷凍水供回水溫度為35/30℃。

4.1 近零能耗建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

項(xiàng)目位于江蘇太倉地處夏熱冬冷地區(qū)， 按照國家《近零能耗建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》《 近零能耗建筑測評標(biāo)準(zhǔn)》計(jì)算，建筑本體節(jié)能率31.56%，建筑綜合節(jié)能率74.08%，可再生能源利用率62.13%。

4.2 德國被動房研究所PHI

項(xiàng)目按照PHPP模擬計(jì)算， 全年供熱需求=0.002kW?h/（㎡?a），熱負(fù)荷=5W/㎡；全年供冷需求=36kW?h/（㎡?a），冷負(fù)荷=13W/㎡；全年一次能耗消耗量為118kWh/㎡?a；氣密性設(shè)計(jì)值為在室內(nèi)外±50Pa壓差下?lián)Q氣次數(shù)≤0.6h-1。以上指標(biāo)內(nèi)容均滿足被動房PHI標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)要求。

太倉被動房及近零能耗建筑示范基地建設(shè)過程中涉及設(shè)計(jì)、選材、施工、檢測、運(yùn)維五大版塊，是都市發(fā)展設(shè)計(jì)集團(tuán)全面獨(dú)立自主研發(fā)式設(shè)計(jì)、智能化建設(shè)、全過程計(jì)算、智慧化運(yùn)營的系統(tǒng)集成工程。