濰坊“未來之家”

圖1 濰坊“未來之家”

項目概況

濰坊“未來之家”位于濰坊市濱海經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)海河路與銀海大街交叉口東北角衡山鎮(zhèn)內(nèi)，總建筑面積2287m²，其中地上1718m²，地下569m²。建筑總高度13.2米，地上3層，地下1層。建筑體型系數(shù)0.26。

該項目為剪力墻結(jié)構(gòu)體系，按7度烈度設(shè)防，耐火等級二級，設(shè)計使用年限50年。工程投資1190萬元，建設(shè)周期12個月。

項目由濰坊市建設(shè)工程施工圖審查中心建設(shè)開發(fā)，主要用于高能效建筑和智能化家居展覽、示范。表1列出了濰坊“未來之家”的主要參建單位。

表1 濰坊“未來之家”主要參建單位

該項目初始設(shè)計方案并非為被動式低能耗建筑。因此在立項之初，在建筑的主體結(jié)構(gòu)已基本完成的情況下，項目組的工作重點落在自普通建筑向被動式低能耗建筑轉(zhuǎn)變的技術(shù)方案變更討論上，一是要保證在已建成的主體結(jié)構(gòu)上實現(xiàn)氣密層和保溫層的完整性和連續(xù)性，二是要在建筑的各個節(jié)點上嚴格實現(xiàn)無熱橋設(shè)計。

在中德雙方專家、項目建設(shè)單位、設(shè)計單位以及施工單位等多方的共同努力下，經(jīng)過反復討論和現(xiàn)場磨合，該項目現(xiàn)已順利按照被動式低能耗建筑標準建成。

建筑技術(shù)方案

1 外圍護結(jié)構(gòu)做法

建筑的地下一層、地上三層和閣樓層均處于被動式保溫范圍內(nèi)，實施被動式技術(shù)處理的建筑面積為2234m²。

外墻、屋面、地下室底板、地下室外墻的保溫材料分別為200mm厚石墨聚苯板、250mm厚石墨聚苯板、150mm厚擠塑聚苯板、150mm厚泡沫玻璃復合50mm厚擠塑聚苯板，傳熱系數(shù)分別達到了0.15 W/(m²?K)、0.12 W/(m²?K)、0.18 W/(m²?K)和0.20 W/(m²?K)。

外門窗采用塑鋼框體，透明部分采用中空復合真空玻璃方案（5鋼化Low-E+28Ar+5半鋼化+0.15V+5半鋼化），整窗的傳熱系數(shù)達到0.8 W/(m²?K)，透明部分的太陽能得熱系數(shù)g值為0.47。

表2 濰坊“未來之家”外圍護結(jié)構(gòu)的

主要技術(shù)參數(shù)

2 斷熱橋處理

（1）錨栓處理。本項目外墻外保溫系統(tǒng)未能采用系統(tǒng)供應(yīng)商產(chǎn)品，自行采購錨栓無法達到斷熱橋的效果。采用下述方式解決普通錨栓的熱橋影響：在外層石墨聚苯板上用開孔器開直徑與錨栓托盤直徑相同、深度為50mm的圓柱型空洞，在圓孔中用沖擊鉆鉆孔至基層混凝土50mm處，吹出灰塵后用B1級聚氨酯發(fā)泡劑由內(nèi)側(cè)到外側(cè)發(fā)泡填充錨栓孔洞，將錨栓打入已用聚氨酯充分發(fā)泡的錨釘孔內(nèi)，再用圓形石墨聚苯板蓋板將錨栓托盤處封堵密實，以降低錨栓產(chǎn)生的熱橋效應(yīng)。

圖2 電鉆鉆孔后用Ｂ１級聚氨酯發(fā)泡劑由內(nèi)側(cè)到外發(fā)泡填充錨栓孔洞

圖3 用圓形保溫蓋板將錨栓托盤處封堵密實

（2）項目北側(cè)的疏散樓梯外門原設(shè)計兩道門：防盜門在外側(cè)、被動門在內(nèi)側(cè)，兩層門之間存在熱橋難以解決。經(jīng)多次論證，確定使用兩層20mm厚的真空絕熱板錯層粘貼，覆蓋裸露的外墻且覆蓋被動門的門框，解決了兩道門之間的熱橋問題。

（3）雨水管、露臺護欄、太陽能支架等部分采用常規(guī)的斷熱橋處理。

3 氣密性處理

為保證達到被動式低能耗建筑的氣密性要求，外墻及屋面內(nèi)表面全部抹灰，外掛式安裝門窗均內(nèi)側(cè)粘接防水隔汽膜、外側(cè)粘接防水透汽膜。所有出外墻、屋面的設(shè)備管道、衛(wèi)生間排氣道、廚房煙道均做內(nèi)側(cè)粘接防水隔汽膜、外側(cè)粘接防水透汽膜的氣密性處理。

4 隔聲處理

樓地面采用6mm厚減振隔聲墊，用于建筑樓面的減振隔聲。給排水管用橡塑海綿進行隔聲處理。

關(guān)鍵產(chǎn)品和材料

該項目的保溫材料選用哈爾濱宏盛集團生產(chǎn)的石墨聚苯板，該產(chǎn)品四周有矩形插接企口，內(nèi)外表面按一定模數(shù)有均勻分布的燕尾槽，增加粘接砂漿與基層的粘接力，表觀密度為30kg/m3，傳熱系數(shù)0.032W/(m?K)，燃燒性能等級為B1級。

該項目門窗型材采用德國瑞好86系列型材，有較好的抗溫度變形能力。玻璃采用青島亨達玻璃科技有限公司生產(chǎn)的（5鋼化Low-E+28Ar+5半鋼化+0.15V+5半鋼化）真空復合中空玻璃。五金件采用德國格屋產(chǎn)品。

樓地面采用北京浩瑞誠業(yè)新型建材有限公司生產(chǎn)的減振隔聲墊，用于建筑樓面的減振隔聲。

項目太陽能系統(tǒng)采用濰坊濱?？苿?chuàng)公司的建筑太陽能一體化系統(tǒng)，充分利用太陽能，為濰坊“未來之家”提供生活熱水，有效地降低了一次能源消耗，達到節(jié)能減排的目的。

智能家居方案采用浪潮集團以德國施勒公司智能系統(tǒng)優(yōu)化升級而成的智能家居方案，集中展示了中央處理化平臺、門禁、智能安防、智能照明、家電智能控等系統(tǒng)的集成運行，為家居生活提供智能化的服務(wù)。

表3 濰坊“未來之家”關(guān)鍵產(chǎn)品和材料供應(yīng)商

設(shè)備技術(shù)方案

該建筑的主要使用功能為家居展示，因此具有人員流動性大、冷熱負荷不穩(wěn)定的特點。

項目采用分區(qū)域變風量控制的全熱交換新風空調(diào)一體機，室外新鮮空氣在新風機內(nèi)與室內(nèi)回風進行熱交換，實現(xiàn)第一階段的溫度處理，然后通過空調(diào)機進行第二階段的精確調(diào)溫后進入室內(nèi)。

建筑分東、西兩戶，每戶采用兩套一拖二的多聯(lián)方式，每戶每層設(shè)置一臺天花板內(nèi)置式全熱交換新風空調(diào)一體機室內(nèi)機組；在建筑東、西兩邊三層露臺處各設(shè)置一臺8匹（制冷量為25.2kW）和一臺10匹（制冷量為28kW）的全熱交換新風空調(diào)一體機室外機組；每個房間或區(qū)域單獨控制，具有能量輸出無級調(diào)節(jié)功能，實現(xiàn)按需輸出。

新風通過送風支管送至各房間，過道或公共區(qū)域集中回風，回風經(jīng)全熱交換設(shè)備進行能量回收后，通過排風管道將廢氣排至室外。所有熱回收新風機組均采用臥式暗裝，安裝于吊頂空間內(nèi)。

根據(jù)空間布局對冷量的需求，由一臺10匹的外機聯(lián)接負一層和一層的室內(nèi)機；一臺8匹的外機聯(lián)接二層和三層的室內(nèi)機。新風系統(tǒng)布置、設(shè)備機組分布如圖4、圖5所示，設(shè)備選型如表4所示。

圖4 新風系統(tǒng)布置圖

圖5 設(shè)備機組分布圖

表4 設(shè)備選型表

一體機采用SoEX-ERV全熱交換器，制熱工況顯熱交換效率75%，全熱交換效率67%；制冷工況顯熱交換效率68%，全熱交換效率60%；額定功率200W。

該全熱交換器機芯由采用了納米技術(shù)、具有無孔結(jié)構(gòu)、屬于親水聚合物的膜材料制成。水分子由電荷到電荷的傳遞模式通過膜的兩側(cè)，并以蒸汽形式傳遞水分子，以調(diào)節(jié)室內(nèi)濕度；氣流間隔層的獨特設(shè)計使空氣中的顆粒物從芯塊中“翻滾”而出，從而防止阻塞，并使芯塊內(nèi)部無顆粒物聚集，機芯壽命長達15年以上；膜材料表面的酸性基團防止生物滋生并淤積于膜表面，減少環(huán)境霉變，大幅提升室內(nèi)空氣品質(zhì)。

新風空調(diào)系統(tǒng)配有智能控制設(shè)備，根據(jù)室內(nèi)溫度、濕度、CO2濃度，采用分時分區(qū)的方式控制室內(nèi)的新風量和排風量，并可實現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)遠程實時讀取。

建筑能源需求技術(shù)指標

考慮到該建筑作為家居展示館的實際用途，認為每日8:00-18:00為正常運營時間。采暖期運營時間室內(nèi)設(shè)定溫度為20°C，非運營時間室內(nèi)設(shè)定溫度為15°C；制冷期運營時間室內(nèi)設(shè)定溫度為26°C，非運營時間不人為控制室內(nèi)溫度。

采用逐時的熱平衡計算方法進行能耗分析，以11月1日至次年4月6日作為采暖計算期（共計157天），該項目的采暖需求為9.91kWh/(m²?a)；以6月1日至8月31日作為制冷計算期（共計92天），該項目的制冷需求為10.94kWh/(m²?a)。

將采暖、制冷、通風和除濕、照明、生活熱水、家用電器六部分能耗全部考慮在內(nèi)，該項目的終端能源需求、總一次能源需求、CO2排放量分別為33.98kWh/(m²?a)、101.95kWh/(m²?a)和33.89kg/(m²?a)，符合被動式低能耗建筑節(jié)能設(shè)計標準。

表5 建筑能源需求計算條件

表6 建筑能源需求技術(shù)指標

表7 采暖期能量得失平衡

圖6 采暖需求構(gòu)成分析圖

表8 制冷期能量得失平衡

圖7 制冷需求構(gòu)成分析圖

表9 濰坊“未來之家”一次能源需求指標及CO2排放分析結(jié)果

氣密性及紅外熱像檢測

2014年11月26、27日，12月2日、3日、9日，2015年1月26日，山東省建筑科學研究院在項目現(xiàn)場對單個房間及建筑物整體的氣密性進行了檢測。在室內(nèi)外壓差50Pa的檢測條件下，正壓、負壓條件下建筑物整體換氣次數(shù)的檢測結(jié)果均為0.19h^-1，符合被動式低能耗建筑室內(nèi)外壓差50Pa的條件下，每小時換氣次數(shù)不超過0.6次的規(guī)定要求。

2015年3月15日，德國能源署、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部科技與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展中心專家在凌晨四點、室內(nèi)外溫差適宜的條件下，對項目進行了紅外熱成像檢測，檢驗了項目的保溫隔熱性能及斷熱橋效果。

項目質(zhì)量標識

2015年3月25日，在“第十一屆國際綠色建筑與建筑節(jié)能大會暨新技術(shù)與產(chǎn)品博覽會”上，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部科技與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展中心文林峰副主任與德國能源署執(zhí)行主任Ulrich Benter Busch先生共同為濰坊市建設(shè)工程施工圖審查中心頒發(fā)了濰坊“未來之家”的中德合作高能效建筑—被動式低能耗建筑質(zhì)量標識。

該標識從“未來之家”的總體能效性能、一次能源需求、圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計、用能設(shè)備參數(shù)四個方面對項目作了全面細致的評價，展示了其能效水平與我國現(xiàn)行節(jié)能建筑標準的對比情況，并給出該項目能效等級為A級的綜合評價。

圖8 濰坊“未來之家”被動式低能耗建筑質(zhì)量標識

專家點評

本項目的建造時間為2013年8月至2015年3月。2014年9月，在本項目結(jié)構(gòu)主體完工時，建設(shè)單位決定將其作為中德合作高能效建筑的示范項目，按照被動式低能耗建筑標準建造。

因此在立項之初，在建筑的主體結(jié)構(gòu)已基本完成、難以從結(jié)構(gòu)上進行大幅度改動的情況下，項目組的工作重點落在自普通建筑向被動式低能耗建筑轉(zhuǎn)變的技術(shù)方案變更討論上，這意味著，一是要保證在已建成的主體結(jié)構(gòu)上實現(xiàn)氣密層和保溫層的完整性和連續(xù)性；二是要在建筑的各個節(jié)點上嚴格實現(xiàn)無熱橋設(shè)計。

一方面，這給被動式技術(shù)的實施帶來了一定的難度；但是另一方面，也給項目組帶來了一個類似于對既有建筑進行被動式低能耗建筑改造的實踐機會。

在中德雙方專家、項目開發(fā)單位、設(shè)計單位以及施工單位等多方的共同努力下，經(jīng)過反復討論和現(xiàn)場磨合，該項目順利按照被動式低能耗建筑標準建成。