濰坊“未來(lái)之家”

圖1 濰坊“未來(lái)之家”

項(xiàng)目概況

濰坊“未來(lái)之家”位于濰坊市濱海經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)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(xiàng)目為剪力墻結(jié)構(gòu)體系，按7度烈度設(shè)防，耐火等級(jí)二級(jí)，設(shè)計(jì)使用年限50年。工程投資1190萬(wàn)元，建設(shè)周期12個(gè)月。

項(xiàng)目由濰坊市建設(shè)工程施工圖審查中心建設(shè)開(kāi)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(lái)之家”的主要參建單位。

表1 濰坊“未來(lái)之家”主要參建單位

該項(xiàng)目初始設(shè)計(jì)方案并非為被動(dòng)式低能耗建筑。因此在立項(xiàng)之初，在建筑的主體結(jié)構(gòu)已基本完成的情況下，項(xiàng)目組的工作重點(diǎn)落在自普通建筑向被動(dòng)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(shí)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(gè)節(jié)點(diǎn)上嚴(yán)格實(shí)現(xiàn)無(wú)熱橋設(shè)計(jì)。

在中德雙方專(zhuān)家、項(xiàng)目建設(shè)單位、設(shè)計(jì)單位以及施工單位等多方的共同努力下，經(jīng)過(guò)反復(fù)討論和現(xiàn)場(chǎng)磨合，該項(xiàng)目現(xiàn)已順利按照被動(dòng)式低能耗建筑標(biāo)準(zhǔn)建成。

建筑技術(shù)方案

1 外圍護(hù)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(dòng)式保溫范圍內(nèi)，實(shí)施被動(dòng)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(fù)合50mm厚擠塑聚苯板，傳熱系數(shù)分別達(dá)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(mén)窗采用塑鋼框體，透明部分采用中空復(fù)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(dá)到0.8 W/(m²?K)，透明部分的太陽(yáng)能得熱系數(shù)g值為0.47。

表2 濰坊“未來(lái)之家”外圍護(hù)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(xiàng)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(gòu)錨栓無(wú)法達(dá)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(kāi)孔器開(kāi)直徑與錨栓托盤(pán)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(jí)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(pán)處封堵密實(shí)，以降低錨栓產(chǎn)生的熱橋效應(yīng)。

圖2 電鉆鉆孔后用Ｂ１級(jí)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(pán)處封堵密實(shí)

（2）項(xiàng)目北側(cè)的疏散樓梯外門(mén)原設(shè)計(jì)兩道門(mén)：防盜門(mén)在外側(cè)、被動(dòng)門(mén)在內(nèi)側(cè)，兩層門(mén)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(cuò)層粘貼，覆蓋裸露的外墻且覆蓋被動(dòng)門(mén)的門(mén)框，解決了兩道門(mén)之間的熱橋問(wèn)題。

（3）雨水管、露臺(tái)護(hù)欄、太陽(yáng)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(dá)到被動(dòng)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(mén)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(jìn)行隔聲處理。

關(guān)鍵產(chǎn)品和材料

該項(xiàng)目的保溫材料選用哈爾濱宏盛集團(tuán)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(jí)為B1級(jí)。

該項(xiàng)目門(mén)窗型材采用德國(guó)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(dá)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(fù)合中空玻璃。五金件采用德國(guó)格屋產(chǎn)品。

樓地面采用北京浩瑞誠(chéng)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(xiàng)目太陽(yáng)能系統(tǒng)采用濰坊濱?？苿?chuàng)公司的建筑太陽(yáng)能一體化系統(tǒng)，充分利用太陽(yáng)能，為濰坊“未來(lái)之家”提供生活熱水，有效地降低了一次能源消耗，達(dá)到節(jié)能減排的目的。

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

表3 濰坊“未來(lái)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(dòng)性大、冷熱負(fù)荷不穩(wěn)定的特點(diǎn)。

項(xiàng)目采用分區(qū)域變風(fēng)量控制的全熱交換新風(fēng)空調(diào)一體機(jī)，室外新鮮空氣在新風(fēng)機(jī)內(nèi)與室內(nèi)回風(fēng)進(jìn)行熱交換，實(shí)現(xiàn)第一階段的溫度處理，然后通過(guò)空調(diào)機(jī)進(jìn)行第二階段的精確調(diào)溫后進(jìn)入室內(nèi)。

建筑分東、西兩戶(hù)，每戶(hù)采用兩套一拖二的多聯(lián)方式，每戶(hù)每層設(shè)置一臺(tái)天花板內(nèi)置式全熱交換新風(fēng)空調(diào)一體機(jī)室內(nèi)機(jī)組；在建筑東、西兩邊三層露臺(tái)處各設(shè)置一臺(tái)8匹（制冷量為25.2kW）和一臺(tái)10匹（制冷量為28kW）的全熱交換新風(fēng)空調(diào)一體機(jī)室外機(jī)組；每個(gè)房間或區(qū)域單獨(dú)控制，具有能量輸出無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)功能，實(shí)現(xiàn)按需輸出。

新風(fēng)通過(guò)送風(fēng)支管送至各房間，過(guò)道或公共區(qū)域集中回風(fēng)，回風(fēng)經(jīng)全熱交換設(shè)備進(jìn)行能量回收后，通過(guò)排風(fēng)管道將廢氣排至室外。所有熱回收新風(fēng)機(jī)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(duì)冷量的需求，由一臺(tái)10匹的外機(jī)聯(lián)接負(fù)一層和一層的室內(nèi)機(jī)；一臺(tái)8匹的外機(jī)聯(lián)接二層和三層的室內(nèi)機(jī)。新風(fēng)系統(tǒng)布置、設(shè)備機(jī)組分布如圖4、圖5所示，設(shè)備選型如表4所示。

圖4 新風(fēng)系統(tǒng)布置圖

圖5 設(shè)備機(jī)組分布圖

表4 設(shè)備選型表

一體機(jī)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(jī)芯由采用了納米技術(shù)、具有無(wú)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(guò)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(dú)特設(shè)計(jì)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(wú)顆粒物聚集，機(jī)芯壽命長(zhǎng)達(dá)15年以上；膜材料表面的酸性基團(tuán)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(fēng)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(shí)分區(qū)的方式控制室內(nèi)的新風(fēng)量和排風(fēng)量，并可實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)讀取。

建筑能源需求技術(shù)指標(biāo)

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

采用逐時(shí)的熱平衡計(jì)算方法進(jìn)行能耗分析，以11月1日至次年4月6日作為采暖計(jì)算期（共計(jì)157天），該項(xiàng)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(jì)算期（共計(jì)92天），該項(xiàng)目的制冷需求為10.94kWh/(m²?a)。

將采暖、制冷、通風(fēng)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(xiàng)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(dòng)式低能耗建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

表5 建筑能源需求計(jì)算條件

表6 建筑能源需求技術(shù)指標(biāo)

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(lái)之家”一次能源需求指標(biāo)及CO2排放分析結(jié)果

氣密性及紅外熱像檢測(cè)

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(xué)研究院在項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)對(duì)單個(gè)房間及建筑物整體的氣密性進(jìn)行了檢測(cè)。在室內(nèi)外壓差50Pa的檢測(cè)條件下，正壓、負(fù)壓條件下建筑物整體換氣次數(shù)的檢測(cè)結(jié)果均為0.19h^-1，符合被動(dòng)式低能耗建筑室內(nèi)外壓差50Pa的條件下，每小時(shí)換氣次數(shù)不超過(guò)0.6次的規(guī)定要求。

2015年3月15日，德國(guó)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(zhuān)家在凌晨四點(diǎn)、室內(nèi)外溫差適宜的條件下，對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行了紅外熱成像檢測(cè)，檢驗(yàn)了項(xiàng)目的保溫隔熱性能及斷熱橋效果。

項(xiàng)目質(zhì)量標(biāo)識(shí)

2015年3月25日，在“第十一屆國(guó)際綠色建筑與建筑節(jié)能大會(huì)暨新技術(shù)與產(chǎn)品博覽會(huì)”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(guó)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(lái)之家”的中德合作高能效建筑—被動(dòng)式低能耗建筑質(zhì)量標(biāo)識(shí)。

該標(biāo)識(shí)從“未來(lái)之家”的總體能效性能、一次能源需求、圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、用能設(shè)備參數(shù)四個(gè)方面對(duì)項(xiàng)目作了全面細(xì)致的評(píng)價(jià)，展示了其能效水平與我國(guó)現(xiàn)行節(jié)能建筑標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)比情況，并給出該項(xiàng)目能效等級(jí)為A級(jí)的綜合評(píng)價(jià)。

圖8 濰坊“未來(lái)之家”被動(dòng)式低能耗建筑質(zhì)量標(biāo)識(shí)

專(zhuān)家點(diǎn)評(píng)

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

因此在立項(xiàng)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(jìn)行大幅度改動(dòng)的情況下，項(xiàng)目組的工作重點(diǎn)落在自普通建筑向被動(dòng)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(shí)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(gè)節(jié)點(diǎn)上嚴(yán)格實(shí)現(xiàn)無(wú)熱橋設(shè)計(jì)。

一方面，這給被動(dòng)式技術(shù)的實(shí)施帶來(lái)了一定的難度；但是另一方面，也給項(xiàng)目組帶來(lái)了一個(gè)類(lèi)似于對(duì)既有建筑進(jìn)行被動(dòng)式低能耗建筑改造的實(shí)踐機(jī)會(huì)。

在中德雙方專(zhuān)家、項(xiàng)目開(kāi)發(fā)單位、設(shè)計(jì)單位以及施工單位等多方的共同努力下，經(jīng)過(guò)反復(fù)討論和現(xiàn)場(chǎng)磨合，該項(xiàng)目順利按照被動(dòng)式低能耗建筑標(biāo)準(zhǔn)建成。