江蘇太倉被動房及近零能耗建筑示范基礎項目

圖1 項目全景鳥瞰效果圖

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標準、德國被動房（PHI）認證標準以及綠色建筑評價標準進行設計與建設的綠色低碳節(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、高新技術的研發(fā)、運用、監(jiān)測和運維。

關鍵詞

近零能耗建筑；被動房；公共建筑；精確計算；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，一共分為3 層，2號辦公樓沿著場地東南側布置。

本項目具體技術包括：高性能保溫體系、高性能門窗、優(yōu)良氣密性、無熱橋設計、自學習樓板蓄能系統(tǒng)、高效雙轉(zhuǎn)輪熱回收新風機組、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)、設備智能化控制與監(jiān)測管理系統(tǒng)、太陽能光伏技術等（圖1）。

2.1 建筑方案設計

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

2.1.2 窗墻比：該項目各立面窗墻比實際值南偏東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，均低于標準限值。

2.2 高性能圍護結構

2.2.1 外墻保溫做法：外墻外保溫材料采用350mm厚、導熱系數(shù)為0.032W/（m?K）的EPS 保溫板，層間采用導熱系數(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。保溫層下鋪設隔汽層，保溫層上鋪設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 氣密性設計：采用簡潔的建筑造型和節(jié)點設計，減少或避免出現(xiàn)氣密性難以處理的節(jié)點。選擇適用的氣密性材料做節(jié)點氣密性處理。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，進行專項節(jié)點設計。

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

2.3 暖通空調(diào)系統(tǒng)

2.3.1 冷熱源設計：冷熱源均由一臺風冷熱泵機組提供，滿足建筑的全年冷、熱負荷需求。機組制冷量為65kW，制熱量為78kW，名義工況下COP為3.35，設置于屋頂機房內(nèi)。

2.3.2 末端及新風系統(tǒng)：由樓板蓄能系統(tǒng)及新風系統(tǒng)兩部分組成，其中樓板蓄能系統(tǒng)承擔大部分夏季顯熱負荷、冬季室內(nèi)圍護結構熱負荷，滿足全年室內(nèi)溫度要求。新風系統(tǒng)選用雙轉(zhuǎn)輪式熱回收新風機組，分設全熱回收轉(zhuǎn)輪、顯熱回收轉(zhuǎn)輪，綜合熱回收效率78.9%，承擔部分顯熱負荷、新風濕負荷和室內(nèi)濕負荷，滿足室內(nèi)新風量及房間濕度的要求（圖2）。

圖2 技術措施路徑圖

2.4 智能光環(huán)境及電氣節(jié)能

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

2.4.2 智慧遮陽節(jié)能設計：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將陽光導入室內(nèi)。

2.4.3 太陽能光伏可再生能源應用：屋面共安裝太陽能光伏標準組件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，運營模式為自發(fā)自用，余量上網(wǎng)。

3.1 制冷季節(jié)運行

3.1.1 夜間運行工況（18:00~次日6:00）：樓板蓄能系統(tǒng)獨立運行。熱泵機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)輻射盤管進行蓄能。當樓板輻射盤管累積供冷量滿足需求時，樓板蓄能結束，熱泵機組同步停止運行。

3.1.2 白天運行工況（6:00~18:00）：新風系統(tǒng)獨立運行。熱泵機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)輪式熱回收新風機組。由于房間顯熱負荷由樓板蓄能系統(tǒng)承擔，新風機組僅承擔逐時新風濕負荷及室內(nèi)濕負荷，當室內(nèi)無新風需求及無除濕需求時，新風系統(tǒng)停止運行，熱泵機組同步停止運行。

3.2 供暖季節(jié)運行

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

3.2.2 白天運行工況（6:00~18:00）：新風系統(tǒng)獨立運行。熱泵機組制備的冷凍水供回水溫度為35/30℃。

4.1 近零能耗建筑技術標準

項目位于江蘇太倉地處夏熱冬冷地區(qū)， 按照國家《近零能耗建筑技術標準》《 近零能耗建筑測評標準》計算，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

項目按照PHPP模擬計算， 全年供熱需求=0.002kW?h/（㎡?a），熱負荷=5W/㎡；全年供冷需求=36kW?h/（㎡?a），冷負荷=13W/㎡；全年一次能耗消耗量為118kWh/㎡?a；氣密性設計值為在室內(nèi)外±50Pa壓差下?lián)Q氣次數(shù)≤0.6h-1。以上指標內(nèi)容均滿足被動房PHI標準的設計要求。

太倉被動房及近零能耗建筑示范基地建設過程中涉及設計、選材、施工、檢測、運維五大版塊，是都市發(fā)展設計集團全面獨立自主研發(fā)式設計、智能化建設、全過程計算、智慧化運營的系統(tǒng)集成工程。