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近零能耗建筑|台州冠郡豪苑住宅小区

来源:绿色建筑研习社作者:热泵与蓄能研究中心


项目概况


本项目位于浙江台州东部新区,总建筑面积约为74100㎡,其中住宅部分建筑面积为68852㎡,包括6栋17层住宅建筑。台州属于夏热冬冷地区,年平均温度为17.1℃,夏季平均室外风速为5.2m/s,冬季平均室外风速为5.3m/s。


本项目在规划阶段就确立了建设目标,即打造以超低能耗建筑为特色的住宅小区。项目依据新颁布的《近零能耗建筑技术标准》(GB/T 51350-2019)要求重新了进行相关节能设计,由中国建筑科学研究院环能院热泵与蓄能研究应用中心对项目进行全过程技术咨询(方案、设计、施工)和认证服务。


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图1 项目效果图



项目初始方案分析



项目前期主要以《被动式超低能耗绿色建筑技术导则(试行)(居住建筑)》(2015)为依据,初始设计方案要点包括:外墙传热系数0.33W/(㎡·K);外窗传热系数为1.2W/(㎡·K),可见光透射比为0.639;采用全热回收方式回收排风余热,全热回收效率为70%。各户设置了独立的热泵机组空调系统。


采用IBE-e爱必宜近零能耗建筑评价软件,对初始建筑技术方案进行了建筑物能耗计算分析。根据计算结果,初始设计方案的年耗冷量为39.06kWh/(㎡a),建筑综合能耗值折合一次能耗为67.26 kWh/(㎡a),两个指标均不满足《近零能耗建筑技术标准》(GB/T 51350-2019)中对超低能耗居住建筑的要求。同时,初始方案中缺乏气密性保障和无热桥设计等内容,热工薄弱环节较多,能源系统方案也存在较多问题。


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图2 建筑原有设计方案某住宅南立面效果图



项目方案优化



基于初始建筑图纸和技术方案,首先对可能的建筑节能技术措施进行了适用性分析和筛选,在此基础上对不同的组合方案进行了能耗模拟计算,从而定量分析了各建筑节能措施的节能效果,及影响本项目建筑能耗指标的关键因素和优化指标,提出项目优化方案并完善了相关设计内容。


1、外围护结构


定量对比分析了不同外围护结构性能对本项目建筑年耗冷量的总体影响,同时综合考虑了围护结构保温做法的经济性、安全性和适用性等因素,结合原有建筑方案及《近零能耗建筑技术标准》中夏热冬冷地区外围护结构推荐指标,最终保留了原有外墙主体结构保温做法。同时适当提高了屋面和外窗热工性能要求,屋面传热系数0.22W/(㎡·K);外窗采用铝包木窗,传热系数1.2W/(㎡·K),南向外窗SHGC值降低至0.25。


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图3 外窗SHGC值和外墙伟热系数对供冷年耗冷量影响


2、外遮阳


而通过合理设置可调节的外遮阳系统,可以在不减小冬季被动得热的同时,最大限度地降低夏季辐射得热。采用日照模拟软件Ecotect对建筑的日照效果进行了全面计算分析。


本项目冬季太阳高度角最高为38到50度之间,考虑在建筑东、南、西侧外窗采取遮阳措施。其中,南向阳台板对夏季直接太阳辐射有不错的遮挡效果,而南向外窗的非外挑阳台部分,以及东、西外窗均采取了活动外遮阳措施。


3、气密性和无热桥设计


该住宅项目面宽进深比值较大,南北进深为13.6米,且南北通透,南北向窗户较多,气密性难度较大。因此设计中重点加强了各项气密性保障措施,同时对屋面、外墙、地面、外窗等部位进行无热桥处理,将面断为线,线断为点。


对重点环节进行详细的节点图设计,包括:穿外墙管道、穿屋面管道、穿外墙风道、穿屋面的风道、外墙结构固定件、悬挑阳台、幕墙、门窗固定处、遮阳卷帘位置。通过细化气密性和无热桥设计,保障建筑性能达到标准和设计要求,提高了建筑的整体性能。


4、照明系统


本项目采用了高性能LED灯具,照明功率为3W/㎡,降低了照明能耗和室内空调负荷;同时采用智能照明控制技术,根据人员活动情况、室外日照情况进行照明系统的智能化控制。


5、热回收


热回收装置可以从室外引进新风,经过滤装置后与室内排风进行热交换,从而提高(降低)新风温度,减少室内能耗。本项目采用全热型新风热回收装置,全热交换效率不低于70%,以降低建筑能耗。


6、户式全空气空调


本项目采用了户式全空气空调系统,额定制冷、制热效率均可达到3.0以上。空调送风口设置在主要活动区域,回风设置于厨房外墙。对系统控制调节和气流组织进行了优化,在保障室内舒适性的同时达到了较好的节能效果。


7、户式全空气空调


本项目采用户式全空气空调,额定制冷直热效率均可达到3.0以上,能够给建筑空调带来较好的节能效果。



结论


本项目采用了高性能围护结构、外遮阳、热回收、自然通风、高效冷热源、智能照明等技术,根据软件计算结果,各栋住宅平均能耗指标均显著降低。其中,年耗冷量为31.33kWh/(㎡a),供暖年耗热量为5.71kWh/(㎡a),建筑综合能耗值折合一次能耗为60.71 kWh/(㎡a)。


以上指标均满足《近零能耗建筑技术标准》中的超低能耗建筑要求,项目实现超低能耗建筑目标,并获得了由中国建筑节能协会颁发的超低能耗建筑设计标识。


本项目通过方案优化,合理采用各项超低能耗建筑技术,并规模化应用于整个住宅区域,为台州地区乃至夏热冬冷地区的超低能耗住宅建设提供了参考。