中德生態(tài)園被動房技術(shù)中心2017年制冷季能耗與空氣質(zhì)量監(jiān)測報(bào)告

中德生態(tài)園被動房技術(shù)中心項(xiàng)目于2015年3月開工建設(shè)，2016年9月投入使用。建設(shè)方為青島被動屋工程技術(shù)有限公司。該項(xiàng)目總用地面積4843㎡，總建筑面積13768.6㎡，其中地上面積8187.15㎡，地下建筑面積約為5581.45㎡,容積率≤1.7, 建筑密度≤35%，綠地率≥30%。項(xiàng)目地上5層，半地下1層，地下1層，功能主要包括會議、展廳、辦公及公寓等。

中德生態(tài)園被動房技術(shù)中心作為被動式超低能耗建筑示范項(xiàng)目，希望通過制定合理的節(jié)能運(yùn)行模式，定期提供運(yùn)行能耗數(shù)據(jù)，建立被動式建筑運(yùn)行數(shù)據(jù)庫為今后被動式建筑建筑提供大數(shù)據(jù)支撐及技術(shù)咨詢。

被動式建筑作為一種超低能耗綠色建筑，將成為未來建筑界的主流?，F(xiàn)在我們就將被動房技術(shù)中心項(xiàng)目2017年度制冷季運(yùn)行能耗數(shù)據(jù)及室內(nèi)外環(huán)境參數(shù)對外公布。希望可以為今后的被動房設(shè)計(jì)和運(yùn)營提供幫助，同時(shí)我們也歡迎全國各地從事被動式建筑行業(yè)的同事以及感興趣的朋友蒞臨參觀指導(dǎo)。

1. 制冷季被動房技術(shù)中心能耗數(shù)據(jù)分析

制冷季總能耗數(shù)據(jù)

根據(jù)青島2017年室外環(huán)境參數(shù)以及被動房自身特點(diǎn)，被動房技術(shù)中心項(xiàng)目制冷季運(yùn)行時(shí)間為7月1日到9月30日，共92天。經(jīng)統(tǒng)計(jì)在2017年7月1日至2017年9月30日整個(gè)制冷季被動房技術(shù)中心項(xiàng)目總電耗為117385.06 kWh，單位平米耗電量8.53 kWh。如圖1所示為整個(gè)制冷季每月能耗環(huán)比圖。

制冷季分項(xiàng)能耗數(shù)據(jù)

被動房技術(shù)中心的能耗由以下幾個(gè)部分組成：地源熱泵系統(tǒng)用電、新風(fēng)系統(tǒng)用電、普通照明用電、展示用電、動力用電、消防用電和應(yīng)急照明用電等。 如圖2所示。

其中地源熱泵系統(tǒng)用電為56644.23kWh,占總能耗的48%。新風(fēng)系統(tǒng)用電為16829.58 kWh，占總能耗的14%。整個(gè)暖通系統(tǒng)用電為73473.81 kWh，占總能耗的62%，單位平米能耗為5.34 kWh。普通照明用電為10555.86 kWh，占總能耗的9%。動力用電如電梯、插座等用電為10153.7kWh，占總能耗的9%。因被動房技術(shù)中心兼有被動式建筑技術(shù)推廣功能，展示與演示用電為11055.96 kWh，占總能耗的10%。消防系統(tǒng)用電為7103.65 kWh，占總能耗的6%。除此外應(yīng)急照明用電為5042.08 kWh，占總能耗的4%。

制冷季能耗數(shù)據(jù)分析

綜合上述，被動房技術(shù)中心7、8兩月室外溫濕度較高、屬高溫高濕環(huán)境，平均溫度接近30 ℃，平均相對濕度接近80%，地源熱泵輔助制冷和除濕需求明顯增多，地源熱泵占總能耗比54%。9月份室外溫濕度均有所降低，平均溫度23.83 ℃，平均相對濕度68.7%，地源熱泵輔助制冷需求減少，地源熱泵占總能耗比29%。

2. 制冷季被動房技術(shù)中心空氣質(zhì)量分析

因?yàn)楸粍邮浇ㄖ鄬τ趥鹘y(tǒng)建筑特有的高保溫性、高氣密性，獨(dú)特的無熱橋設(shè)計(jì)以及高效的新風(fēng)熱回收系統(tǒng)，使得被動式建筑比傳統(tǒng)房屋在室內(nèi)空氣質(zhì)量及人體舒適度方面有了很大的提高。

室內(nèi)外溫度

如圖4所示在整個(gè)制冷季，被動房技術(shù)中心的室內(nèi)日平均溫度為25.28 ℃，最高室內(nèi)日平均溫度為26.20 ℃，最低室內(nèi)日平均溫度為24.35 ℃，整個(gè)制冷季的室溫波動在1.8 ℃左右。同期的室外日平均溫度為27.37 ℃，最高室外日平均溫度為33.99 ℃，最低室外日平均溫度為19.03 ℃。整個(gè)制冷季的室外日均氣溫波動達(dá)到14 ℃，因此被動房極大提升了溫度方面的舒適感。

室內(nèi)外相對濕度

在圖5中，制冷季室內(nèi)空氣的相對濕度平均值為59.31%，最高值為62.56%，最低值為49.18%。與此相對的是室外相對濕度平均值為76.97%，最高值為95%，最低值為57.41%。在夏季室外相對濕度較大的情況下，被動房技術(shù)中心相對濕度平均值<60%,保證了室內(nèi)濕度在人體舒適范圍內(nèi)的變化。

室內(nèi)CO2值

如圖6所示為被動房技術(shù)中心制冷季的室內(nèi)CO2平均值為485.62 ppm，最高值為568.32ppm，最低值為376.28ppm。而常規(guī)建筑的室內(nèi)二氧化碳濃度一般在1000ppm左右。因?yàn)樾嘛L(fēng)熱回收機(jī)組可根據(jù)CO2濃度來調(diào)節(jié)進(jìn)入室內(nèi)的新風(fēng)量，保證室內(nèi)空氣的新鮮度。

室內(nèi)日平均VOC值

如圖7所示制被動房技術(shù)中心制冷季的室內(nèi)VOC平均值為278.44  ug/m3，最高值為448.87 ug/m3，最低值為176.35 ug/m3。被動房內(nèi)的揮發(fā)性有機(jī)化合物的濃度大大優(yōu)于國家600 ug/m3的標(biāo)準(zhǔn)，降低了室內(nèi)空氣的污染，改善了室內(nèi)空氣質(zhì)量,保證了人體的健康。

室內(nèi)外日平均PM2.5值

如圖8所示為被動房技術(shù)中心制冷季室內(nèi)外日平均pm2.5值。在室外日平均PM2.5濃度為63.36 ug/m3，最高日平均pm2.5值為327.87 ug/m3，最低日平均pm2.5值為27.17 ug/m3。相對下在室內(nèi)日平均PM2.5濃度為5.52 ug/m3，日最高日平均pm2.5值為26.89 ug/m3，室內(nèi)最低日平均pm2.5值為2.03 ug/m3。被動房技術(shù)中心采用高效的新風(fēng)過濾系統(tǒng)及高效圍護(hù)結(jié)構(gòu)氣密性措施，極大的改善了室內(nèi)空氣質(zhì)量，相當(dāng)程度上改善了室內(nèi)人員工作生活的環(huán)境。

3.制冷季運(yùn)行模式的優(yōu)化探索

被動房技術(shù)中心項(xiàng)目在整個(gè)制冷季的運(yùn)行過程中，我們在滿足室內(nèi)空氣環(huán)境品質(zhì)要求的前提下，以節(jié)能為主要優(yōu)化目的，在運(yùn)行型模式上進(jìn)行了有益的探索，主要對空調(diào)水系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。優(yōu)化模式分為A、B兩個(gè)模式，其中A模式為新風(fēng)+輔助制冷模式，即熱泵系統(tǒng)+新風(fēng)系統(tǒng)+冷梁系統(tǒng)運(yùn)行，運(yùn)行時(shí)間為7月1日-8月30日。B模式為新風(fēng)模式，即熱泵系統(tǒng)+新風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行，運(yùn)行時(shí)間9月1日-9月30日。下面對A、B兩種模式分別進(jìn)行分析。

A模式

如圖9為A模式運(yùn)行的空調(diào)水系統(tǒng)原理圖。7月1日-8月30日室外為高熱高濕工況，室內(nèi)需要新風(fēng)承擔(dān)潛熱負(fù)荷，冷梁承擔(dān)顯熱負(fù)荷。此工況下設(shè)計(jì)要求新風(fēng)機(jī)組供回水溫度為7/12 ℃，溫差5 ℃，室內(nèi)冷梁供回水溫度16/19 ℃，溫差3 ℃。原理上需要開啟兩臺冷機(jī)分別制不同溫度的冷凍水，由兩組水泵系統(tǒng)分別運(yùn)行。但在運(yùn)行探索過程中我們發(fā)現(xiàn)運(yùn)行一臺高能效比冷機(jī)的制冷量完全可以滿足末端冷量的需求。因此我們讓冷機(jī)制7 ℃的冷凍水供新風(fēng)機(jī)組，在蓄水罐中通過二次泵供回水混水制16 ℃冷凍水供冷梁。這樣可以減少一臺冷機(jī)、一臺一次泵和一臺地源側(cè)泵的運(yùn)行，從而節(jié)約能耗。并且通過實(shí)時(shí)監(jiān)測冷機(jī)供回水溫差，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)水泵運(yùn)行頻率，最終水泵頻率控制在30-35HZ運(yùn)行，各保證合適的出水溫差，這樣減少了系統(tǒng)的阻力，降低了水泵運(yùn)行功率，也減小了水泵的輸入能耗。

B模式

如圖10為B模式運(yùn)行的空調(diào)水系統(tǒng)原理圖。從9月1日-9月30日為夏末季工況，室內(nèi)外溫濕度差異逐漸減小，室內(nèi)所需負(fù)荷相應(yīng)減少。不需要冷梁系統(tǒng)輔助制冷，只需對新風(fēng)做部分處理即可滿足室內(nèi)需求，為能盡量的使冷機(jī)在滿負(fù)荷狀態(tài)工作，提高冷機(jī)效率，此時(shí)切換至制冷量較低的冷機(jī)滿負(fù)荷運(yùn)行，制取7℃冷凍水服務(wù)于新風(fēng)機(jī)組。通過運(yùn)行這種模式，可保證冷機(jī)基本在滿負(fù)荷運(yùn)行，可獲得較高的系統(tǒng)COP值，COP值接近4。

被動房技術(shù)中心在A模式下運(yùn)行62天，室內(nèi)平均溫度25.39 ℃，平均相對濕度59.86%，總能耗89472.52kwh，單位平米能耗為6.50kWh。在B模式下運(yùn)行30天，室內(nèi)平均溫度25.02℃，平均相對濕度58.90%，總能耗27914.54kwh，單位平米能耗為2.03 kWh。

綜合上述，中德生態(tài)園被動房技術(shù)中心在整個(gè)制冷季運(yùn)行期間總能耗為117385.06kWh，單位平米能耗8.53kWh。暖通系統(tǒng)+照明系統(tǒng)總能耗84029.66kWh，單位平米能耗6.10 kWh。

被動房技術(shù)中心制冷季期間，室內(nèi)日平均溫度為25.28℃，相對濕度平均值為59.31%，CO2平均值為485.62ppm，VOC平均值為278.44ug/m3，PM2.5平均濃度為5.52ug/m3。室內(nèi)各項(xiàng)環(huán)境指標(biāo)均在舒適范圍內(nèi)，具有較好的室內(nèi)環(huán)境水平。但是制冷季夏季室內(nèi)溫濕度均較高，還有優(yōu)化的空間。

以上為被動房技術(shù)中心第一年制冷季的運(yùn)行情況，后續(xù)將通過制定合理的運(yùn)行模式，不斷挖掘節(jié)能空間，使被動房技術(shù)中心在滿足高舒適性的前提下進(jìn)一步降低運(yùn)行能耗。為寒冷地區(qū)被動房的建造提供大數(shù)據(jù)支撐及技術(shù)支持。