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PHI认证 | 朗诗华北被动房体验中心

来源:《绿色建筑 北京在行动》2018年第2期作者:北京市住宅建筑设计研究院有限公司 白羽 刘郁林 朱小红
文章附图



1 工程概况


本项目位于北京八达岭经济开发区风谷四路8号院22号楼,为被动式超低能耗改造项目,原有建筑的性质不变,使用功能调整。改造后建筑功能为被动房体验中心。层为被动房展厅,含展览、接待、会议、办公等功能空间,建筑面积282.15m²;二层为被动房体验间,含两套住宅户型,建筑面积286.31m²。建筑层数为地上2层,无地下室。建筑高度为9.75m。


图1 项目改造前实景.bmp

图1 项目改造前实景


平面设计首层为被动房展厅,含展览、接待、会议、办公等功能空间,二层为被动房体验间,含两套住宅户型,首层层高4.2m,二层层高3.9m。南侧、西侧分别加设阳台,既具有功能需求又起到水平遮阳作用。屋顶设有光伏发电系统(现状),即发即用。增加太阳能集热系统。


建筑立面设计上南侧、东侧、西侧外窗加设水平滑动外遮阳,起到降低夏季太阳热辐射,冬季百叶推开增加太阳得热,以降低室内制冷、采暖能耗。外遮阳设计采用导轨滑动式可移动外遮阳,在降低建筑能耗的基础上,丰富建筑立面,使建筑构造与立面设计自然结合。


结构形式为钢筋混凝土框架结构。工程总投资800万元人民币。建设周期9个月。


图2 项目拆除中实景.bmp

图2 项目拆除中实景


图3 首层平面.bmp

图3 首层平面


图4 二层平面.bmp

图4 二层平面


2017.05~2017.06.30改造方案图纸完成

2017.07.01~2017.08.30施工图完成

2017.09.01~2018.01.30改造工程竣工完成。


图5 南立面.bmp

图5 南立面


图6 北立面.bmp

图6 北立面


图7 西立面.bmp

图7 西立面


图8 东立面.bmp

图8 东立面


图9 建筑连续气密层设计.bmp

图9 建筑连续气密层设计



2 示范目标及主要内容


2.1 住建部要求


(1)公共建筑供暖、空调和照明能耗(计入可再生能源贡献)在现行国家标准《公共建筑节能设计标准》GB50189-2015基础上降低60%以上;


(2)气密性指标应符合换气次数N50≤0.6h-1;


(3)室内环境标准达到现行国家标准《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB50736-2012中的Ⅰ级热舒适度。


2.2 德国被动房研究所要求(北京地区标准)


(1)年供暖需求≤15kWh/m²·a

(2)年供冷需求≤18kWh/m²·a

(3)一次能源年消耗量≤120kWh/ m²·a

(4)气密性测试指标应符合N50≤0.6h-1



3 项目技术要点与实践


3.1 建筑节能规划设计


本项目位于延庆区,气候区为寒冷Ⅱ(B)区。建筑改造目标为被动式超低能耗绿色建筑,满足住建部被动式超低能耗绿色建筑示范工程与德国被动房研究所PHI认证双重目标的性能指标要求。原有建筑建筑朝向为北偏西26.59度,接近正南北向,改造后建筑体形系数0.36,窗墙面积比分别为:北向0.05(设计规范值≤0.30);南向0.58(设计规范值≤0.50);东向0.18(设计规范值≤0.35);西向0.29(设计规范值≤0.35)。


原有建筑保温为50mm挤塑聚苯板,节能率50%。改造方案在目标确定的基础上,实现建筑整体达到被动式超低能耗建筑的要求,同时对功能空间进行新的设计,赋予建筑改造后既能充分展示被动房技术与产品,同时能够实地入住、体验被动房的舒适性,以及后期获得真实数据进行分析研究,完善既有建筑超低能耗设计。


3.2 围护结构节能技术


3.2.1 非透明围护结构


(1)外墙、屋面及地面、架空或外挑楼板、特殊部位等传热系数与保温做法

外墙:采用250mm厚石墨聚苯板,传热系数0.13W/m²·K,材料导热系数≤0.033W/m·K;


屋面:传热系数0.10W/m²·K,结构板上采用300mm厚挤塑聚苯板,材料导热系数≤0.032W/m·K;结构板下采用100厚岩棉,材料导热系数≤0.048W/m·K。


地面:采用140mm厚挤塑聚苯板,传热系数0.10W/m²·K,材料导热系数≤0.032W/m·K。


局部梁板、开敞阳台的挑梁、阳台板四周均粘贴50厚真空绝热板,导热系数为0.006 W/m·K。


图10 外墙基础保温节点做法.bmp

图10 外墙基础保温节点做法


与土壤接触的地下外墙基础、柱子基础外粘贴250mm挤塑聚苯板保温,传热系数

≤0.14W/(m²·K)。


图11 层间外墙保温节点做法.bmp

图11 层间外墙保温节点做法


图12 屋顶与女儿墙部位保温节点做法.bmp

图12 屋顶与女儿墙部位保温节点做法


3.2.2 外窗及外门


(1)外窗类型、配置及外窗传热系数及其太阳得热系数(SHGC)

①塑钢窗:5FT+14TPS.Ar+5LOW-E+14TPS.Ar+5LO W-E 暖边全钢化玻璃塑钢窗,传热系数K=0.8W/(·K),SHGC≥0.45;②铝包木窗5FT+16TPS.Ar+5LOW-E+16TPS.Ar+5LOW-E加暖边,传热系数K=0.8W/(m2·K),SHGC≥0.45。木索结构窗(内套PHI130铝包木内开内倒窗和PHI130内开门),玻璃采用6FT+16TPS.Ar+6PLT UN II+16TPS.Ar+5PLUN II加暖边,传热系数K=0.8W/(·K),SHGC≥0.45。


(2)外门及户门类型及传热系数

首层南侧入口外门采用铝包木外开门(低门坎),传热系数K=1.0W/(·K);侧入口外门采用被动房入户门,传热系数K=0.78W/(·K);


图13 外墙、屋面、地面、设备基础等保温做法实景1.bmp图13 外墙、屋面、地面、设备基础等保温做法实景2.bmp

图13 外墙、屋面、地面、设备基础等保温做法实景,从左至右外墙保温、设备基础保温、屋面保温、地面保温


图14 配电箱处特殊保温.bmp

图14 配电箱处特殊保温


图15 被动式外窗、外门构造设计.bmp

图15 被动式外窗、外门构造设计,从左至右铝包木窗、木索结构窗、外门


图16 被动式外窗实景.bmp

图16 被动式外窗实景


(3)外门窗气密、水密及抗风压性能等级

依据国家标准《建筑外门窗气密、水密、抗风压性能分级及检测方法》GB/T7106,其气密性等级不应低于8级、水密性等级不应低于6级、抗风压性能等级不应低于9级。


(4)遮阳设计

建筑东、西、南向的外窗均设置可调节的外置滑动遮阳百叶(手动)。可调节外遮阳和外窗的间距大于100mm,以免外窗玻璃被加热,导致热传导,增加能耗。


图17 外遮阳设计与实景.bmp

图17 外遮阳设计与实景


3.2.3 关键热桥处理


(1)外墙保温采用单层保温粘贴。

(2)墙角处采用成型保温构件;

(3)保温层应采用断热桥锚栓固定;

(4)外窗、室外出入口外门均采用悬挂式外挂安装方式,在外墙上预埋断热桥的锚固件,并尽量采用减少接触面积、增加隔热间层及使用非金属材料等措施降低传热损失;

(5)管道穿外墙部位预留套管并预留足够的保温间隙;

(6)户内开关、插座接线盒等不应置于外墙上。

(7)屋面保温层:女儿墙每隔2-2.5m左右设置钢筋混凝土构造柱,女儿墙顶与梁或楼板有拉结。女儿墙构造柱之间填充300mm厚岩棉,伸入屋面长度≥500mm,确保外墙与屋面的保温层连续。屋面保温层靠近室外一侧设置防水层,防水层应延续到女儿墙顶部盖板内,使保温层得到可靠防护;屋面结构层上、保温层下设置隔汽层;屋面隔汽层设计及排气构造设计应符合现行国家标准《屋面工程技术规范》GB 5034;女儿墙做法详节点图,保证屋面与外墙保温层的连续。


图18 热桥节点设计1.bmp

外墙与地面交接处保温节点   女儿墙保温节点


图18 热桥节点设计2.bmp

阳台挑梁处保温节点   阳台楼板保温节点


图18 热桥节点设计3.bmp

阳台 门窗 遮阳

图18 热桥节点设计


3.2.4 加强气密性措施


本项目为框架结构,内部抹灰层可作为气密层,不同构件连接处采用特殊的密封胶带粘贴,如外窗与墙体连接部位、穿墙管道处等等。气密性测试结果换气次数n50为0.21h-1。


图19 气密层节点设计与施工实景1.bmp

外墙与地面交接处气密性节点   外窗与墙体连接部位气密性节点 建筑连续气密层设计


图19 气密层节点设计与施工实景2.bmp

穿外墙电管   砌筑结构气密层   气密胶带

图19 气密层节点设计与施工实景


3.3 自然通风节能技术


本建筑设置新风系统,提供24小时不间断新风。建筑接近坐北朝南,使得夏季和过渡季能够有效利用自然通风。房间开窗面积达到使用面积的5%以上。


3.4 高效热回收新风系统


本项目客房及公共部分的新风量均不小于30m3/(h·人)。本项目设计共采用四台设备,一台主机设在二层两居室厨房,供给两居室的新风空调。一台设置在二层一居室主卧浴室内,负责供给一居室需求。还有两台设于二层设备间内供首层展厅使用。新风热回收系统拥有高效的全热回收装置。可以对新风起到冬季加热、夏季除湿的功能。热回收装置的显热回收效率为88%。平均耗电量为0.40Wh/m3。噪声等级为43dB(A),放置于吊顶中。送风过滤网等级为F7,回风过滤网等级为G4。为保证冬季热回收芯的正常使用,我们还在新风口处加装了预热器,当室外温度低于-5℃时,新风预热器方才启动。


图20 康舒家新风空调一体机组1.bmp

半透膜式全热交换器


图20 康舒家新风空调一体机组2.bmp

新风空调一体机组

图20 康舒家新风空调一体机组


图21 首层展厅新风系统图.bmp

图21 首层展厅新风系统图


图22 一居室新风系统图.bmp

图22 一居室新风系统图


图23 二居室新风系统图.bmp

图23 二居室新风系统图


3.5 厨房和卫生间通风措施


从起居室和卧室送入新风,通过过道等过渡区,通过厨房、卫生间回风口回风,并与新风进行全热交换,换热效率达到85%。厨房设补风口与抽油烟机联动,补风量等于抽油烟机排风量。当抽油烟机启动时,厨房平时的回风口关闭。


3.6 照明及其他节能技术


(1)灯具:光源均选高效节能光源和灯具。

(2)公共楼梯间等公共照明采用声光控灯,火灾时强启。

(3)办公室等采用直管荧光灯,电梯厅,走廊等采用节能灯。荧光灯均采用T8细管径直管形三基色荧光灯,显色指数大于80;采用电子镇流器,镇流器应符合该产品的国家能效标准,荧光灯功率因数不小于0.9。

(4)照度标准按现行国家标准《建筑照明设计标准》GB50034-2013执行,主要工作场所:


表1 照明系统参数设置表.jpg

表1 照明系统参数设置表


3.7 监测与控制


本项目设有能耗监测平台,监测平台通过设置各分项计量装置,采集不同用能设备

的能耗数据,并设置环境传感器监测室内的各项舒适性指标(温度、相对湿度、PM2.5浓度、CO2浓度、甲醛浓度等),设置东南西北墙窗及屋面内外表面温度测试传感器,监测数据上传至服务器存储,通过平台系统对各项指标进行综合判断,诊断能源状况。


3.8 可再生能源利用技术


在被动式建筑供冷供热能耗大幅下降的情况下,为降低热水能耗,本项目使用可再生能源太阳能热水系统和光伏发电系统。采用集中集热-分户储热-分户加热太阳能热水系统,供应二楼2户住宅体验间的室内热水。贮热水箱及循环泵等设备设于二层设备间内,住宅电热水器放在各户卫生间,每户配置80L储热水箱。


光伏发电系统:本项目设置120片光伏板,光伏组件规格:1690*992 (mm),即发即用。每年光伏发电量3.6万kWh,该项目平均每年每平米可节约62度电。


图24 可再生能源利用技术改造完实景.bmp

图24 可再生能源利用技术改造完实景



4 能耗计算


在建筑能耗方面,采用德国被动房究所PHPP软件验算项目能耗为:供暖需求为5kWh/·a,供暖负荷为6W/供冷需求为13kWh/·a,供冷负荷为6W/总一次能耗为110kWh/·a,年可再生一次能耗49kWh/,满足德国PHI Plus级别的认证要求。根据DeST软件的计算结果,该项目供暖、制冷和照明的总能耗在现行国家标准《公共建筑节能设计标准》(GB50189-2015)的65%节能的基础上,一次能耗又降低了65.57%,满足住建部对《被动式超低能耗绿色建筑示范项目》的要求。



5 改造后实景


本项目为打造朗诗绿色地产在寒冷地区首例被动式超低能耗绿色建筑,采用国内外绿色材料、成熟技术, 建成成本经济、符合区域特点、易于建设推广、适用于新建建筑及既有建筑改造的工程,为今后公建、住宅项目提供良好的被动式超低能耗建筑示范效应。


图25 项目改造后实景1.bmp

南侧主立面


图25 项目改造后实景2.bmp

西侧立面


图25 项目改造后实景3.bmp

东立面


图25 项目改造后实景4.bmp

北立面

图25 项目改造后实景


图26 改造后室内实景.bmp

室内首层实景


图26 改造后室内实景2.bmp

室内二层实景

图26 改造后室内实景



6 总结


6.1 项目创新点


(1)本项目根据住建部被动式超低能绿色建筑示范工程技术要求、北京市超低

能耗建筑示范项目技术要点以及德国被动房的性能指标要求进行设计,结合项目的实际情况,综合考虑技术指标和经济指标,采用DEST能耗模拟软件和德国PHPP计算软件,进行节能设计。


(2)本项目按照保温技术、断桥处理技术、高效节能门窗技术、新风技术及建筑气密技术等方面的技术要点进行设计和施工。


(3)采用被动式用窗木索结构,提高建筑南侧外窗采光的通透性;北侧采用被动房用门。高效节能的外保温系统和外门窗,对所涉及到的热桥部位和气密性措施进行精细化设计,以保证节能效果、安全性、耐久性及室内舒适性的实现;


(4)本项目作为被动式超低能耗改造项目,改造过程中在结构主体保温、无法拆

除部位保温设计、阳台无热桥设计、特殊部位无热桥设计等方面可以为今后的被动式超低能耗改造项目积累经验。


6.2 综合效益分析


本项目的设计均满足住建部被动式超低能耗绿色建筑示范工程技术要求与德国被动

房的不同能耗指标要求,供暖、空调和照明能耗(计入可再生能源贡献)在现行国家标准《公共建筑节能设计标准》GB50189-2015基础上降低60%以上。北京市办公类公共建筑的平均采暖及制冷的能耗据保守估计约为80kWh/﹒a,即本项目建成后,每年每平米至少可节约65kWh的能耗,节约费用约为65元/﹒a。


本项目为被动式超低能耗建筑,在降低能耗的基础上,提高了资源利用率,有利于

保护生态系统,积极应对气候变化;提高建筑质量,延长建筑物使用寿命,从根本上减少资源和能源的浪费。


目前随着经济发展和生活水平的提高,建筑能耗逐年提高,目前已经占到社会总能

耗的30%左右,本项目作为超低能耗建筑,其推广和应用切合国家节能减排的战略,可以有效降低建筑能耗在社会总能耗中的比例。


本项目建成后将进行技术和经济效益分析,有利于论证超低能耗建筑技术的可行性和可靠性,推动节能技术的进步和节能产业的升级,并为北京市超低能耗建筑的设计、技术应用、产品研发的提升积累经验。


本项目增量成本约为1168元/,总增量成本为66.42万元。


表2 项目增量成本统计表.jpg

表2 项目增量成本统计表


建设单位:朗诗绿色集团北京公司

方案设计与咨询单位:德国弗莱建筑集团

施工图设计与咨询单位:北京市住宅建筑设计研究院有限公司

施工单位:泛华建设集团有限公司