近零能耗建筑｜臺(tái)州冠郡豪苑住宅小區(qū)

項(xiàng)目概況

本項(xiàng)目位于浙江臺(tái)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(tái)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(xiàng)目在規(guī)劃階段就確立了建設(shè)目標(biāo)，即打造以超低能耗建筑為特色的住宅小區(qū)。項(xiàng)目依據(jù)新頒布的《近零能耗建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 51350-2019）要求重新了進(jìn)行相關(guān)節(jié)能設(shè)計(jì)，由中國(guó)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(duì)項(xiàng)目進(jìn)行全過(guò)程技術(shù)咨詢(xún)（方案、設(shè)計(jì)、施工）和認(rèn)證服務(wù)。

圖1 項(xiàng)目效果圖

項(xiàng)目初始方案分析

項(xiàng)目前期主要以《被動(dòng)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(jì)方案要點(diǎn)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(jiàn)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(dú)立的熱泵機(jī)組空調(diào)系統(tǒng)。

采用IBE-e愛(ài)必宜近零能耗建筑評(píng)價(jià)軟件，對(duì)初始建筑技術(shù)方案進(jìn)行了建筑物能耗計(jì)算分析。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，初始設(shè)計(jì)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(gè)指標(biāo)均不滿足《近零能耗建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 51350-2019）中對(duì)超低能耗居住建筑的要求。同時(shí)，初始方案中缺乏氣密性保障和無(wú)熱橋設(shè)計(jì)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(wèn)題。

圖2 建筑原有設(shè)計(jì)方案某住宅南立面效果圖

項(xiàng)目方案優(yōu)化

基于初始建筑圖紙和技術(shù)方案，首先對(duì)可能的建筑節(jié)能技術(shù)措施進(jìn)行了適用性分析和篩選，在此基礎(chǔ)上對(duì)不同的組合方案進(jìn)行了能耗模擬計(jì)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(xiàng)目建筑能耗指標(biāo)的關(guān)鍵因素和優(yōu)化指標(biāo)，提出項(xiàng)目?jī)?yōu)化方案并完善了相關(guān)設(shè)計(jì)內(nèi)容。

1、外圍護(hù)結(jié)構(gòu)

定量對(duì)比分析了不同外圍護(hù)結(jié)構(gòu)性能對(duì)本項(xiàng)目建筑年耗冷量的總體影響，同時(shí)綜合考慮了圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫做法的經(jīng)濟(jì)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(biāo)準(zhǔn)》中夏熱冬冷地區(qū)外圍護(hù)結(jié)構(gòu)推薦指標(biāo)，最終保留了原有外墻主體結(jié)構(gòu)保溫做法。同時(shí)適當(dāng)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(duì)供冷年耗冷量影響

2、外遮陽(yáng)

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

本項(xiàng)目冬季太陽(yáng)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(yáng)措施。其中，南向陽(yáng)臺(tái)板對(duì)夏季直接太陽(yáng)輻射有不錯(cuò)的遮擋效果，而南向外窗的非外挑陽(yáng)臺(tái)部分，以及東、西外窗均采取了活動(dòng)外遮陽(yáng)措施。

3、氣密性和無(wú)熱橋設(shè)計(jì)

該住宅項(xiàng)目面寬進(jìn)深比值較大，南北進(jìn)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(jì)中重點(diǎn)加強(qiáng)了各項(xiàng)氣密性保障措施，同時(shí)對(duì)屋面、外墻、地面、外窗等部位進(jìn)行無(wú)熱橋處理，將面斷為線，線斷為點(diǎn)。

對(duì)重點(diǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行詳細(xì)的節(jié)點(diǎn)圖設(shè)計(jì)，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(yáng)臺(tái)、幕墻、門(mén)窗固定處、遮陽(yáng)卷簾位置。通過(guò)細(xì)化氣密性和無(wú)熱橋設(shè)計(jì)，保障建筑性能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)要求，提高了建筑的整體性能。

4、照明系統(tǒng)

本項(xiàng)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(fù)荷；同時(shí)采用智能照明控制技術(shù)，根據(jù)人員活動(dòng)情況、室外日照情況進(jìn)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(jìn)新風(fēng)，經(jīng)過(guò)濾裝置后與室內(nèi)排風(fēng)進(jìn)行熱交換，從而提高（降低）新風(fēng)溫度，減少室內(nèi)能耗。本項(xiàng)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(xiàng)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(dá)到3.0以上?？照{(diào)送風(fēng)口設(shè)置在主要活動(dòng)區(qū)域，回風(fēng)設(shè)置于廚房外墻。對(duì)系統(tǒng)控制調(diào)節(jié)和氣流組織進(jìn)行了優(yōu)化，在保障室內(nèi)舒適性的同時(shí)達(dá)到了較好的節(jié)能效果。

7、戶式全空氣空調(diào)

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

結(jié)論

本項(xiàng)目采用了高性能?chē)o(hù)結(jié)構(gòu)、外遮陽(yáng)、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(jì)算結(jié)果，各棟住宅平均能耗指標(biāo)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(biāo)均滿足《近零能耗建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》中的超低能耗建筑要求，項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)超低能耗建筑目標(biāo)，并獲得了由中國(guó)建筑節(jié)能協(xié)會(huì)頒發(fā)的超低能耗建筑設(shè)計(jì)標(biāo)識(shí)。

本項(xiàng)目通過(guò)方案優(yōu)化，合理采用各項(xiàng)超低能耗建筑技術(shù)，并規(guī)?；瘧?yīng)用于整個(gè)住宅區(qū)域，為臺(tái)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。