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节能技术在被动式超低能耗示范项目的应用

时间:2017-09-08 17:53

北京住总集团有限责任企业技术开发中心

蔡倩 张昭瑞 谢锋 杨洪昌 王亚峰

       摘要  D-23居住公服项目为北京市首批申报超低能耗建筑示范工程的项目之一。该项目结合自身特点,采用六大节能技术,即:高性能的围护结构保温、高性能三玻双空气层PVC外窗、细致的无热桥节点处理、完整的建筑气密层、带高效热回收的新风系统和地源热泵可再生能源利用技术。目前该工程已竣工验收且通过气密性测试。

关键词:超低能耗公共建筑气密性测试

1.引言

       目前,北京市正在大力推广超低能耗建筑,并陆续出台相关政策。2016年发布的《北京市推动超低能耗建筑发展行动计划(2016-2018)》提出,2016年至2018年期间,建设不少于30万平方米的超低能耗示范建筑;2017年6月底,发布了《北京市超低能耗建筑示范工程项目及奖励资金管理暂行办法》,办法中明确:2017年10月8日至2019年10月8日之间确认的超低能耗建筑示范工程,将获得每平方米600元至1000元的奖励资金。

       本项目为全国首例同时获得德国被动房研究所(PHI)认证和德国能源署的高能效低能耗建筑标识的项目,同时还列入了住建部首批被动式超低能耗示范项目,目前已经申报北京市超低能耗建筑示范工程。

2.项目概述

       本项目属于翠成馨园D南区的配套公共建筑,其性质为残疾人康复中心。总建筑面积(示范面积)2519㎡,其中地上三层、1719㎡,地下一层、800㎡,总高度12.00m。建筑朝向为南偏东43度,建筑体形系数为≤0.29,窗墙比≤0.7,结构形式为框架结构。

3.设计思路

本项目在设计阶段即根据住建部的《被动式超低能耗绿色建筑示范项目》(公共建筑)的指标要求确定建设目标,同时兼顾德国被动房研究所的指标要求。当时北京市超低能耗建筑示范工程的具体指标尚未颁布。从事后的对比来看,当初设计的指标也完全符合北京市超低能耗建筑示范工程(公共建筑)的要求。

表1                        不同的指标要求

认证

指标

住建部《被动式超低能耗绿色建筑示范项目》(公共建筑)

德国被动房研究所

北京市超低能耗建筑示范工程(公共建筑)

1、公共建筑供暖、空调和照明能耗(计入可再生能源贡献)应在现行国家标准《公共建筑节能设计标准》GB50189-2015基础上降低60%以上;

2、气密性指标应符合≤ 0.6 /h (50 Pa) ;

3、室内环境标准应达到《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB50736-2012中的Ⅰ级热舒适度。

1、采暖需求£15  kWh/m2.a   / 采暖负荷£10 W/m2;                  2、制冷需求£15+除湿需求 kWh/m2.a ;

3、一次能源需求£120 kWh/m2.a  (采暖、制冷、除湿、生活热水、照明、辅助用电、家庭及公共区域用电);

4、气密性指标应符合≤ 0.6 /h (50 Pa)。

 

1、公共建筑供暖、空调和照明能耗(计入可再生能源贡献)应在现行国家标准《公共建筑节能设计标准》GB50189-2015基础上降低60%以上;

2、气密性指标应符合≤ 0.6 /h (50 Pa) 。

 

4.主要应用技术

该项目围绕上述设计的关键指标,通过PHPPApp和DeSTApp对建筑能耗进行优化计算,不断优化超低能耗相关技术,最终形成了经济、合理、可行的技术方案,方案包括:高性能的围护结构保温、高性能三玻双空气层PVC外窗及遮阳、细致的无热桥节点处理、完整的建筑气密层、带高效热回收的新风系统和地源热泵可再生能源利用技术。

(1)高性能围护结构保温

       本项目外墙采用300mm厚岩棉带,外墙传热系数为0.14W/㎡·K。屋面采用300mm厚挤塑聚苯板,屋面传热系数为0.11W/㎡·K。地面保温则是在地下一层底板上方铺设250mm厚挤塑聚苯板,地面传热系数为0.13W/㎡·K。

(2)节能外门窗及遮阳

外窗采用三玻双空气层PVC外窗,玻璃配置为5Low-E+18Ar+5+18Ar+5Low-E暖边中空玻璃,窗框为PVC窗框,与墙体结合部位采用气密性胶带密封,开启方式为内开内倒。外窗整体传热系数为0.8 W/(m2·K),太阳得热系数(SHGC)≥0.45,且气密性达到8级,水密性达到6级,抗风压性达到9级,均为国内标准中最高等级。外窗安装方式采用外挂式安装,外窗在保温层内。外窗还配置具有完全遮蔽功能的外遮阳。

        

 

(3)无热桥节点处理

       对托架、外窗、外遮阳等金属联结件均采用断桥配件进行断桥处理,穿墙管道与墙体间填充一定厚度的保温材料,女儿墙及地下室窗井部位的墙体与楼板间部分填充保温材料进行断桥处理。

      

 

    

(4)建筑气密性措施

       本建筑为框架结构,外墙大面采用加气混凝土砌块进行二次砌筑,二次砌筑部分采用抹灰方式进行气密性处理,抹灰厚度不小于20mm,而窗框与外墙联结部位、穿墙管与外墙联结部位、外墙线盒与墙体联结部位、外墙面不同结构的交界处等易漏气的部位,均采用气密性胶带等气密性专用材料处理。

       

           

(5)高效热回收新风系统

       本项目的新风系统按横向分区,每层为一个独立的新风系统,每层设置新风机房,新风机房采用层层取新风方式,不设置预热设备。新风机组为高效全热回收的新风处理机组,其温度交换效率不低于75%;全热热回收装置的焓交换效率不低于70%;热回收装置单位风量风机耗功率小于0.45 W/(m3/h),PM2.5过滤效率>90%。

(6)可再生能源应用

       本项目充分利用地热能,采用地源热泵系统,承担全部冬季采暖、夏季空调和全年生活热水的负荷。系统设置三台地源热泵机组,其中两台用于空调系统夏季制冷、冬季采暖,另一台用于加热生活热水。

     

5.气密性测试

       气密性测试是指通过鼓风门试验测得在室内外压差50Pa的条件下建筑每小时的换气次数。在气密性测试前,本项目进行了一系列的气密性检查和临时封闭措施。2016年11月16日,经国家建筑工程质量监督检验中心检测,本项目的气密性测试结果为正负压差50Pa时,建筑换气次数为0.19次/h,远优于北京市超低能耗建筑示范项目建筑换气次数0.6次/h的要求。

     

6.能耗计算

       在建筑能耗方面,德国被动房研究所采用PHPPApp验算该项目能耗为:供暖需求为16kWh/(m2a),供暖负荷为10W/m2;供冷需求为14 kWh/(m2a),供冷负荷为5 W/m2。总的一次能耗为114 kWh/(m2a)。此能耗计算结果符合德国被动房研究所的指标要求。根据DeSTApp的计算结果,该项目供暖、制冷和照明的总能耗在现行国家标准GB50189-2015《公共建筑节能设计标准》的基础上降低60.2%,满足住建部对《被动式超低能耗绿色建筑示范项目》以及北京市超低能耗建筑示范项目的要求。

7.结论

       目前该项目已竣工验收,顺利通过气密性测试,采用PHPPApp和DeSTApp计算得到的能耗均符合德国被动房研究所的认证要求、住建部被动式超低能耗示范项目及北京市超低能耗建筑示范项目的要求。本项目为全国首例同时获得德国被动房研究所(PHI)认证和德国能源署的高能效低能耗建筑标识的项目,同时还列入了住建部首批被动式超低能耗示范项目,具有很强的示范作用。

     

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