日月星城幼兒園被動式超低能耗建筑實踐

日月星城幼兒園被動式超低能耗建筑實踐江蘇豐彩節(jié)能科技有限公司，江蘇南京215000摘要：文章結(jié)合鹽城日月星城幼兒園項目工程實踐，從高效圍護結(jié)構(gòu)保溫、建筑可調(diào)遮陽、室內(nèi)溫濕度調(diào)控、可再生能源應(yīng)用等方面進行了被動式建筑技術(shù)的探討。關(guān)鍵詞：超低能耗；被動式建筑；工程實踐；適宜技術(shù)引言“十三五”期間，我國建筑節(jié)能與綠色建筑發(fā)展取得重大進展。城鎮(zhèn)新建建筑節(jié)能標準進一步提高，超低能耗建筑建設(shè)規(guī)模持續(xù)增長。黨的十八大以來，黨中央國務(wù)院高度重視生態(tài)文明建設(shè)和綠色發(fā)展，將生態(tài)文明建設(shè)納入中國特色社會主義“五位一體”總體布局的重要內(nèi)容，以建筑節(jié)能、提高能效作為高質(zhì)量發(fā)展的重要著力點，從源頭上不斷降低資源、能源和環(huán)境代價，并作為建設(shè)領(lǐng)域未來長期的工作重點。2022年3月,住建部發(fā)布《“十四五”建筑節(jié)能與綠色建筑發(fā)展規(guī)劃》指出，引導(dǎo)京津冀、長三角等重點區(qū)域制定更高水平節(jié)能標準，開展超低能耗建筑規(guī)?；ㄔO(shè)，推動零碳建筑、零碳社區(qū)建設(shè)試點。1工程案例江蘇省從2015年開始探索適宜夏熱冬冷地區(qū)氣候特點的被動式技術(shù)路線的實踐之路，繼鹽城日月星城幼兒園項目嘗試之后，陸續(xù)進行了江蘇省建筑節(jié)能與綠色建筑研發(fā)樓、南通三建研發(fā)中心、淮安建筑工程檢測中心有限公司綜合樓附樓等十多個示范項目，實施了“夏熱冬冷地區(qū)被動式超低能耗建筑被動節(jié)能關(guān)鍵技術(shù)及產(chǎn)品研究”、“江蘇省超低能耗建筑關(guān)鍵技術(shù)研究與示范”等課題的研究并發(fā)布了《江蘇省超低能耗居住建筑技術(shù)導(dǎo)則（試行）》。鹽城日月星城幼兒園是江蘇省的第一個被動式超低能耗示范項目，于2017年6月通過德國能源署與住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部科技與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展中心組織的被動房質(zhì)量驗收，取得了中德合作高能效建筑——被動式低能耗建筑質(zhì)量標識。筆者有幸參與其建設(shè)過程，將經(jīng)歷和體驗與大家分享。日月星城幼兒園總建筑面積1526，底層高度4.2m,二層高度4.5m，建筑為框架結(jié)構(gòu)，體型系數(shù)0.28，設(shè)有6個較大空間的教室和一間辦公室，入口設(shè)有晨檢室和醫(yī)務(wù)室。圖1鹽城日月星城幼兒園實景幼兒園項目采用了被動式低能耗建筑技術(shù)，其中圍護結(jié)構(gòu)技術(shù)主要包括：外保溫系統(tǒng)、門窗系統(tǒng)、防水系統(tǒng)，智能活動外遮陽系統(tǒng)，均由系統(tǒng)供應(yīng)商供應(yīng)并指導(dǎo)施工，整體建設(shè)施工精細，工程質(zhì)量良好，氣密性優(yōu)異。2超低能耗建筑實踐巖棉外墻外保溫系統(tǒng)項目采用A級巖棉外墻外保溫系統(tǒng)，外墻采用200mm厚巖棉帶做保溫層(室內(nèi)與廚房隔離墻體保溫材料采用100mm厚巖棉帶)，外墻墻體傳熱系數(shù)達到0.18W/(m?K),巖棉帶錯縫鋪設(shè)，并采用專用錨固件和專用抹面砂漿，鋪壓耐堿玻纖網(wǎng)格布和增強網(wǎng)加以防護，外墻涂料采用透氣性良好的水性外墻涂料。保溫系統(tǒng)采用了窗口連接線條、滴水線條、護角線條、伸縮縫線條、預(yù)壓防水密封帶等系統(tǒng)輔材，從而提高了外保溫系統(tǒng)保溫、防水和柔性連結(jié)的能力，保證了系統(tǒng)的耐久性、安全性和可靠性。圖2保溫施工照片被動式鋁包木外門窗系統(tǒng)外門窗采用高效保溫鋁包木窗，整窗傳熱系數(shù)為K為0.9W/(m??k),玻璃使用雙Low-E中空充氬氣的三玻兩腔中空玻璃(5Low-E+18Ar+5Low-E+18Ar+5),K值為0.8W/(m??k),得熱系數(shù)g值0.37。項目外門窗系統(tǒng)采用了無熱橋構(gòu)造外掛安裝，窗框的2/3被包裹在保溫層里形成無熱橋的構(gòu)造,窗框與外墻連接處采用防水隔汽膜和防水透氣膜組成的防水密封系統(tǒng)。窗臺采用金屬窗臺板,窗臺板為滴水線造型,既保護保溫層不受紫外線照射老化,也導(dǎo)流雨水,避免雨水對保溫層的侵蝕破壞。

圖3外窗施工照片智能感應(yīng)可調(diào)外遮陽系統(tǒng)項目外遮陽采用電驅(qū)動智能化活動外遮陽系統(tǒng)，根據(jù)太陽能照射及角度變化可自動升降百葉和調(diào)節(jié)百葉角度，葉片調(diào)節(jié)量在0°~90°之間，光通量可以控制在3%~100%范圍內(nèi)，葉片關(guān)閉時，遮陽系數(shù)可達到0.10，可遮蔽外窗輻射傳熱量90%的熱量，葉片水平時，遮陽系數(shù)達到0.20，能夠遮蔽外窗輻射傳熱量80%的熱量。智能感應(yīng)控制系統(tǒng)可根據(jù)室外的風(fēng)、光、雨、溫度自動判斷并收起遮陽簾屋面保溫系統(tǒng)建筑坡屋面區(qū)域采用了常規(guī)的XPS保溫板系統(tǒng)，在閣樓悶屋面地面鋪設(shè)了200巖棉保溫板，更好地降低了屋面對室內(nèi)空調(diào)負荷和舒適度的影響。圖4坡屋面XPS與內(nèi)閣樓巖棉保溫照片完善的防水系統(tǒng)被動式超低能耗建筑的防水要求遠超過目前國內(nèi)建筑對防水的要求，從外墻到屋面、地面，以及相關(guān)的穿墻孔洞等，都有嚴格的防水要求。項目樓板和屋面使用德國威達公司改性瀝青防水卷材，所有穿墻管線和設(shè)備孔洞都進行了防水和密封處理，保證圍護結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的氣密性和防水性能。除了采用被動式低能耗圍護結(jié)構(gòu)建筑技術(shù)，項目在建筑用能設(shè)備方面也結(jié)合本地氣候和幼兒園用能特點，采用了LED照明、VRV多聯(lián)機、高效石墨烯熱能轉(zhuǎn)換芯體及真空除濕技術(shù)等高效用能設(shè)備。照明技術(shù)項目以LED照明為主，照明功率密度和照度滿足綠色建筑設(shè)計要求，在提減少照明用能的同時，降低照明對建筑空調(diào)負荷的影響?？照{(diào)通風(fēng)系統(tǒng)項目空調(diào)系統(tǒng)選用VRV多聯(lián)機，共設(shè)有2臺室外機與20臺室內(nèi)機，分房間末端控制，并在一樓值班室設(shè)置總控制面板。針對幼兒園教室的人員密度大導(dǎo)致CO2易超標、細菌易傳播等問題，新風(fēng)系統(tǒng)采用了新風(fēng)與回風(fēng)相結(jié)合的空氣流通方式，新風(fēng)設(shè)備配置了500m3/h大風(fēng)量設(shè)備，采用了高效石墨烯熱能轉(zhuǎn)換芯體及真空除濕技術(shù)。石墨烯改性抗菌芯體具有高效的顯熱和潛熱回收效率，冷房換熱率為83%，熱房換熱率為67%。凈化段設(shè)有G3粗效/電子亞高效/離子過濾器/高效高效過濾，PM2.5一次性凈化率達95%,有效控制室內(nèi)CO2、PM2.5及TVOC等物質(zhì)。圖12新風(fēng)與除濕設(shè)備太陽能熱水為滿足幼兒園公共區(qū)域及食堂的生活熱水需求，項目采用12臺真空管集熱器太陽能熱水系統(tǒng)，單臺集熱器的集熱面積3.8平方米，儲水量300L。項目已運行近三年，項目整體用能水平處于本地區(qū)高端幼兒園項目水平，但室內(nèi)環(huán)境的舒適度和空氣品質(zhì)遠超同類幼兒園，被譽為恒溫、恒濕、恒氧、恒凈的被動式環(huán)保節(jié)能幼兒園。梳理日月星城幼兒園項目和江蘇省同類超低能耗建筑示范項目，示范項目通常具有以下技術(shù)共性特點。施工技術(shù)應(yīng)用效果圍護結(jié)構(gòu)性能大幅提高高性能的圍護結(jié)構(gòu)，可以說是被動式建筑的精髓。建筑外墻、屋面、門窗和樓地面的傳熱系數(shù)遠低于按同期節(jié)能要求設(shè)計的同類建筑。對墻體、屋面等部位，傳熱系數(shù)基本在0.2?0.6W/(m??K),透明圍護結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)基本在1.0?1.8W/(m??k),比同期建筑的墻體0.8?1.0W/(m??K)、窗戶2.0?2.4W/(m??K)的傳熱系數(shù)有了很大的提高。同時,加強了建筑主體和圍護結(jié)構(gòu)的熱橋處理,對建筑外墻、屋頂、地面、砌體本身、砌體與梁、板、柱接合處,各種管線穿墻處,均采取粘貼密封布、抗裂網(wǎng)等措施進行密封處理,提高氣密性［1］。注重被動式建筑布局和設(shè)計在保證圍護結(jié)構(gòu)保溫性能和氣密性的前提下,通過建筑規(guī)劃布局上強化對日照、風(fēng)環(huán)境的考慮,并結(jié)合合理的體形設(shè)計、外立面設(shè)計和內(nèi)部空間設(shè)計,優(yōu)化建筑被動采光、遮陽、通風(fēng)的效果,在降低建筑負荷的同時,提升建筑舒適度和與自然的和諧感［2］。普遍采用可調(diào)式遮陽對建筑的遮陽設(shè)計進行了重點關(guān)注。建筑東、西、南向多采用遮陽形減少建筑的太陽得熱,降低空調(diào)負荷。但一味提高遮陽效果,雖然能顯著降低夏季冷負荷，但影響了冬季的太陽輻射得熱，因此多選用百葉活動式外遮陽等可調(diào)式遮陽方式。室內(nèi)溫濕度調(diào)節(jié)和北方地區(qū)相比，我省室外空氣濕度水平較高，在仲夏和梅雨季節(jié)尤為突出因而在空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計中除了溫度以外還應(yīng)考慮濕度的控制，并設(shè)置相應(yīng)的除濕設(shè)備來保證室內(nèi)環(huán)境的舒適。結(jié)束語總的來說，相對于我省目前建筑節(jié)能水平，被動式超低能耗建筑對建筑節(jié)能提出了更高的要求。我省被動式超低能耗建筑應(yīng)從圍護結(jié)構(gòu)門窗、冷熱橋、氣密性等薄弱環(huán)節(jié)入手，合理提高保溫水平；同時重點考慮建筑的遮陽隔熱設(shè)計和室內(nèi)除濕需求，遵循“被動優(yōu)先、主動優(yōu)化”的理念，結(jié)合可再生能源技術(shù)，以高效的主動式手段對冷熱源進行合理地能源補充利用。隨著被動式超低能耗建筑的蓬勃發(fā)展，我們應(yīng)把握被動式超低能耗建筑的發(fā)展機遇，在工程實踐中積極開展被動式超低能耗建筑技術(shù)的深入研究和推廣應(yīng)用助力我省十四五綠色建筑發(fā)展規(guī)劃中的“到2025年新建超低能耗建筑總面積500萬平