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【零舍】超低能耗建筑指標(biāo)的實現(xiàn)過程

2023-09-11 10:37作者:劉兵,天津市天友建筑設(shè)計股份有限公司暖通總工程師
文章附圖


改造后零舍效果圖



項目概況

位置:北京大興半壁店村
類型:農(nóng)居改造(兩排坐北朝南民居)
功能:辦公
建筑面積:402.34㎡

改造內(nèi)容:保留中間坡頂建筑,進行節(jié)能改造,原西側(cè)平頂小建筑拆除,建造裝配式被動式建筑



被動式節(jié)能技術(shù)體系:
  • 高性能圍護體系
  • 可調(diào)節(jié)陽光房+溫室花園
  • 天然采光&自然通風(fēng)
  • 雨水收集&海綿景觀
  • 多種結(jié)構(gòu)體系示范

主動式節(jié)能技術(shù)體系:
  • 能源環(huán)境一體機
  • 能耗監(jiān)測與展示系統(tǒng)
  • 節(jié)能照明

可再生能源利用:
  • 太陽能光伏瓦 (漢瓦)
  • 彩色薄膜光伏系統(tǒng)
  • 太陽能熱水系統(tǒng)


零舍2.jpg

近零能耗路徑


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被動式技術(shù)


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主動式技術(shù)


零舍5.jpg

可再生能源



參數(shù)確定

1.目標(biāo)
  • 耗熱量指標(biāo)15kwh/㎡
  • 建筑綜合節(jié)能率≥60%
  • 建筑本體節(jié)能率30%
  • 氣密性≤1.0
  • 可再生能源利用率10%

2.室內(nèi)參數(shù)——溫濕度

參數(shù)設(shè)置
冬季
夏季
溫度(℃)
20
26
相對濕度(%)
30
60

3.圍護結(jié)構(gòu)熱工性能設(shè)計

本項目為單層院落式農(nóng)宅,建筑體形系數(shù)0.50,較為不利,所以為保證建筑的節(jié)能效果采取降低圍護結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)的補償措施。


零舍6.jpg

詳細做法



優(yōu)化過程

1.體型系數(shù)優(yōu)化

本項目為單層院落式農(nóng)宅,建筑的屋頂、外墻、地面6個面?zhèn)鳠?,需要想辦法減少外圍護結(jié)構(gòu)的面積,更有利于節(jié)能。
  • 通過連廊、樓梯間將前后建筑連起來,降低外墻面積。
  • 增加可調(diào)節(jié)陽光房。

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體型系數(shù)優(yōu)化

2.窗墻比優(yōu)化(東西向)

優(yōu)化過程:
  • 會議室取消西側(cè)外窗,會議室采用南側(cè)采光的方式。
  • 辦公室減少東側(cè)外窗面積。
  • 茶室減少東側(cè)外窗面積,高度由2米降低為1米。
  • 入口門廳東西向玻璃幕墻通過藝術(shù)化布局,增加木質(zhì)填充幕墻,木質(zhì)填充幕墻傳熱系數(shù)0.3,遠小于外窗限值1.0的要求。

經(jīng)IBE計算:形體優(yōu)化后建筑單位建筑面積熱負荷16.96kwh/㎡,降低19.70%。


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窗墻比優(yōu)化(東西向)

3.窗墻比優(yōu)化(南北向)

優(yōu)化過程:
  • 展廳南側(cè)入口門連窗寬度降低2.2米。
  • 展廳北向門連窗尺寸由2400×2000mm調(diào)整為1100×2200mm。
  • 圖書室北向外窗尺寸由1800×1500mm調(diào)整為1200×1300mm。
  • 屋頂天窗在滿足室內(nèi)采光質(zhì)量前提下,數(shù)量降低,由11個調(diào)整為7個
  • 起居室(裝配式居住模塊)北向外窗取消

經(jīng)IBE計算:形體優(yōu)化后建筑單位建筑面積熱負荷13.96kwh/㎡,達到近零能耗建筑標(biāo)準(zhǔn)要求(15kwh/㎡)。


零舍9.jpg

窗墻比優(yōu)化(南北向)

4.采光優(yōu)化(被動式)

優(yōu)化開窗位置提高自然采光的利用率,從而降低照明能耗。

5.自然通風(fēng)優(yōu)化(被動式)

通過自然通風(fēng)模擬,調(diào)整開窗位置和大小,提高建筑物自然通風(fēng)的效率,降低空調(diào)使用率。

6.空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計優(yōu)化(主動式)

根據(jù)功能分區(qū)設(shè)置系統(tǒng)
  • 分區(qū)1:生活區(qū)
  • 分區(qū)2:辦公區(qū)
  • 分區(qū)3:會議區(qū)

分區(qū)1和分區(qū)2分別設(shè)置能源一體機,分區(qū)1和2一直有人使用,24小時開啟;分區(qū)3設(shè)分體空調(diào)+新風(fēng)熱回收系統(tǒng),因為分區(qū)3使用頻率不高,使用時需迅速降溫或升溫。



熱源的確定

本項目采用能源環(huán)境一體機對房間進行供冷采暖工作,能源環(huán)境一體機集制冷、采暖、空氣凈化、引進新鮮空氣、排風(fēng)高效熱回收功能于一體。新風(fēng)熱回收系統(tǒng)的顯熱回收效率≥75%。

零舍11.jpg

冷熱源布置圖



可再生能源利用

1.太陽能光伏瓦
  • 安裝數(shù)量為200片,主瓦總面積為70平米,配瓦總面積為172.5平米。
  • 首年發(fā)電量為0.84萬kWh,25年發(fā)電量為18.9萬kWh。

2.彩色薄膜光伏采光頂
  • 組件透光率為20%,光伏組件尺寸為1100mm (寬)*1300mm(高)*6.8mm (厚),安裝數(shù)量為14片。
  • BIPV采光頂首年發(fā)電量為0.13萬kWh,25年發(fā)電量為2.9萬kWh。


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光伏瓦


零舍14.jpg

陽光房彩色薄膜光伏采光頂



能耗模擬值


  • 年度總電網(wǎng)耗電量為11805kWh·a

  • 單位建筑耗電量為40.29kwh/·a

  • 采暖電能耗3.18 kwh/㎡·a

  • 制冷電能耗7.83 kwh/㎡·a

  • 建筑本體節(jié)能率為38.2%>30%

  • 經(jīng)與基準(zhǔn)建筑的能耗比較得出本建筑綜合節(jié)能率為74.5% >60%



項目造價

  • 總價:273.3萬元

  • 平米造價:6800元/㎡

  • 增量成本:1500元/㎡(相對于4步節(jié)能的住宅)