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信阳市上天梯管理区市民活动中心

来源:河南省超低能耗建筑产业技术联盟
文章附图



信阳市上天梯管理区被动式超低能耗建筑研发展示中心



项目概况


项目位于河南省信阳市上天梯非金属矿管理区,为新建公共建筑,地上建筑面积3291.56m²,建筑高度14.80m,建筑内部分南北两大功能区,南区为三层办公区域,主要为活动室、会议室等办公功能,北区为大挑空结构的多功能活动区。


项目采用被动式超低能耗建筑体系+装配式钢结构建筑体系,外围护结构采用珍珠岩钢丝网架复合保温一体板。


项目严格按照德国被动房PHI相关标准和国家标准《近零能耗建筑技术标准》GB/T51350-2019进行设计和施工,正在申请德国被动房研究所(PHI)认证。


预计建成后建筑年综合能耗指标为60kWh/(㎡·a),综合节能率≥60%,本体节能率≥20%。项目采用太阳能光伏发电技术,可再生能源利用率达到54.45%,远高于国内近零能耗公共建筑可再生能源利用率>10%的标准。


作为信阳地区首个被动式超低能耗项目,信阳市上天梯管理区市民活动中心项目将助力被动式超低能耗建筑在上天梯管理区的大面积落地和推广。


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PHPP计算结果


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项目PHPP计算结果



被动式节能技术体系


1.高性能围护结构


外墙、屋顶保温隔热技术:


外墙采用260厚石墨聚苯板(钢丝网架珍珠岩复合保温板),外墙平均传热系数=0.16W/(㎡·K)。


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屋顶保温技术:


三层及多功能活动厅坡屋面部分采用260厚石墨聚苯板(钢丝网架珍珠岩复合保温屋面板),屋顶平均传热系数=0.16W/(㎡·K);


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地面保温技术:


地面采用100mm厚挤塑聚苯板保温,地面平均传热系数0.32W/(㎡·K)


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节能门窗技术:


外门窗采用铝包木三玻二层Low-e充氩气中空保温玻璃窗(5+12Ar+5Low-e+12Ar+5Low-e),传热系数为0.8W/(m²·K) ,太阳得热系数(SHGC)0.5。开启部分均加设纱窗。外开窗扇必须有防脱落装置。中空保温玻璃采用暖边间隔条,玻璃在窗框内的安装深度:25~30mm。


可调节外遮阳技术:南向外窗外侧设置电动可调节活动遮阳金属百叶,夏天把太阳辐射热挡在室外,冬天外遮阳升起,太阳辐射热通过外窗得热;房间依据太阳光照强度自动控制外遮阳下落高度及角度。屋顶天窗内侧设置织物电动可调节活动遮阳帘。


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窗户安装节点示意图


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外遮阳安装节点示意图


2.无热桥设计


无热桥处理技术:


外墙、外窗安装节点,进出建筑物的管道及遮阳构件安装采用无热桥处理技术,避免在建筑物内的结露霉污现象。


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外墙与地面基础连接构造示意图


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外墙与门连接构造示意图


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无水房间室内分隔墙与楼地面交接做法示意图


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通气孔穿屋面保温做法节点示意图


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外墙工字钢处热桥计算


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阳角处钢结构连接点热桥计算


3.气密性节点设计


气密性节点设计处理:


在室内外压差50Pa的作用下,近零能耗建筑的通风换气次数应小于0.6次/h。所有穿越气密层的管线洞口均做了防热桥和气密性处理。


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冷媒管道穿外墙保温密封节点详图


4.自然通风,自然采光


建筑物自然通风技术:


房间有可开启外窗,在过渡季节可开窗,建筑物内形成自然通风效应,降低制冷能耗。


多功能厅处设置可开启天窗设计,一方面增加自然通风效果,二方面增加自然采光效果,降低新风及照明能耗。


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主动式节能技术体系


1.高效新风热回收


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冷媒管道穿外墙保温密封节点详图


多功能厅:

基本方案:新风(带循环风、热回收)+地板辐射。


新风6000m3/h+循环6000m3/h,显热回收效率75%,全热回收效率65%。解决新风和室内的部分显热和潜热负荷。新风量可以根据室内的CO2浓度控制,循环风量根据室内温湿度负荷需求控制。地板辐射制冷/采暖,补充解决室内的显热负荷。


主机送风口的状态点:温度14℃,相对湿度99%。三侧送风(东西+主席台),高度离地1m左右,回风在篮球场顶部。送风口速度2m/s以下。送风口用塑料件,避免结露。


控制:

  • 通过检测室内的二氧化碳浓度,保证新风量不低于最低值。

  • 但如果室内的温度或湿度高于设定值,增加循环风量。

  • 当循环风量达到最大值,室内的温度或湿度仍然高于设定值,再增加新风量。

  • 当新风量和循环风量达到最大时,室内的温度仍然达不到设定值,地板辐射开启。

  • 如果温度达到设定值,但湿度偏高,降低新风量,提高循环风的风量,送风量不变。

  • 过渡季节,旁通。


办公楼:

基本方案:新风(带热回收)+吊顶辐射。


新风6000m³/h,显热回收效率75%,全热回收效率65%。解决新风和室内的部分显热和潜热负荷。新风量可以根据室内的CO2浓度控制。吊顶辐射制冷/采暖,补充解决室内的显热负荷。


主机送风口状态点:温度14℃,相对湿度99%。


除湿能力:

  • 三层楼合计湿度增加:10.16x0.96=9.7536kg/h

  • 新风的除湿能力:6000*1.1*(12.28-10.18)/1000=13.86kg/h

  • 根据计算:13.86kg/h>9.7536kg/h,满足除湿要求。


送风:

贴着吊顶通过散流器送风,送风口速度2m/s以下。送风口用塑料件,避免结露。


控制:

  • 通过检测室内的二氧化碳浓度,保证新风量不低于最低值。

  • 但如果室内的温度或湿度高于设定值,增加新风量。

  • 当新风达到最大时,室内的温度仍然达不到设定值,如果有吊顶板辐射板,则开启。

  • 室内的湿度较长时间达不到设定值,保证新风量不变,增加压缩机转速,降低机组出风温度,最低值12℃,相对湿度99%(极端天气,很少会出现)。

  • 过渡季节,旁通。


2.可再生能源利用


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建筑光伏一体化(BIPV)设计:


  • 建筑屋顶铺设光伏发电组件,既能获得清洁的可再生能源,又能减少夏季屋顶的阳光辐射;

  • 光伏发电装机容量为40千瓦,每年的发电量约为4.5万度;

  • 光伏系统为分布式并网电站:光电自发自用,余电上网,获得国家补贴。