河北博野超低能耗服务区

图1 博野区被动房设计效果图

1 项目概况

图2 建筑平面图

2 评价指标

根据德国被动房研究所及河北省被动房设计标准，本被动房的设计指标如下:

3 关键技术

无热桥的外保温系统

外墙、屋面、地面、门窗处节点设计如图3所示。通过对国内市场上常用保温材料的保温性能和燃烧等级进行筛选，以经济性评价选定两种保温材料———挤塑聚苯板(普通XPS，B2级)和岩棉板(A级)。由于高速公路服务区附属建筑防火等级较高，外墙保温材料采用岩棉板。

图3 主要部位节点设计

外保温施工时，采取了严格控制基层偏差，上下层岩棉带错缝粘贴，门窗洞口及阳角处特殊处理，采用断热桥锚栓及双层网格布；勒脚起步及层间采用托架，悬挑长度为2/3保温层厚度等技术措施，经红外线热成像仪对建筑外立面检测发现，整个立面无明显热桥，保温隔热性能优良。屋面保温层与外墙的保温层连续，避免结构性热桥；保温层靠近室外一侧设置防水层并延续到女儿墙顶部盖板内，使保温层得到可靠防护；对女儿墙等突出屋面的结构体，其保温层与屋面、墙面保温层连续，避免出现结构性热桥。外墙外侧保温层与地上部分保温层连续，保温层延伸到地下结构部分，避免产生热桥。

高效节能门窗系统

本项目被动房外门窗采用外挂式，相比常规外门窗，预留洞口较小。外门窗采用断桥铝85型，采用三道耐久性良好的密封材料密封，每扇窗至少两个锁点，尽可能减少器材对透明材料的分隔。外窗均采用5三银Low－E+12(暖边充氩气)+5C+12(暖边充氩气)+5单银Low－E全钢化，遮阳卷帘遮阳系数0.4，可见光透射比0.62。2层采暖天窗满足K不大于0.8W/(m2·K)，承重构件采用木质结构，由专业厂家设计安装，保障结构和防火性能。

外遮阳系统

设计方案有两种：在东、西向采用固定遮阳或移动遮阳。采用固定遮阳时，用保温材料将固定遮阳设施完全覆盖，并使其传热系数与外墙外保温系统传热系数一致，或从固定遮阳悬挑处将热桥阻断;采用移动遮阳时，移动遮阳系统与外墙外保温系统相连时，采用构造措施防止形成结构性热桥。

带热回收的新风系统

本项目采用全热回收新风系统，空调末端采用风机盘管，通过新风(进风)口将经过除尘、温度及湿度等多级处理的室外新鲜空气送入餐厅、超市、休息室等功能房间，供给人均新风量30m3/(h·人)，再将室内污浊的空气由回风口排出回到全热回收新风机组，全热回收效率达到75%。让室内全天候充满新鲜空气，并保持湿度在30%～60%之间，使室内人员始终处于舒适的范围内。

地源热泵系统

本项目采用先进的地源热泵技术，通过获取土壤浅层能量用以制冷(制热)，让建筑摆脱传统空调的束缚，更加节能、环保。本项目位于河北省保定境内，属于寒冷地区。由于服务区远离城市，面积开阔但供能系统缺失，而传统的锅炉供暖效率低下且污染严重，工程勘察结果评估显示土壤热交换器地源热泵系统实施可行，而土壤热物性参数测试及热响应实验结果进一步表明服务区采用地源热泵系统极为适宜。

4 能耗模拟

能耗模拟采用清华大学开发的DeST软件，以整个房间系统为基础，能够很好地反应建筑的热过程。根据设计图纸和相关设计说明进行模型建立，包括围护结构的建立，热工参数的设置，冷热负荷的计算、空调系统的设计选择，对整个空调系统一年的能耗进行逐时的模拟计算。

能耗模拟结果如表1所示，从模拟结果可以看出，单位面积年采暖需求为14.63kW·h/(m2·a)，满足被动房评价指标限值15kW·h/(m2·a)；单位面积年制冷需求为15.8kW·h/(m2·a)，略高于评价指标限值15kW·h/(m2·a)，这是由于博野区被动房作为高速公路附属建筑，其人员流动频繁，使室内照明及空调系统设备使用率增加，造成夏季制冷能耗偏大。

表1 能耗模拟结果

与我国现行节能标准不同，被动式房屋以一次能源消耗量为限制，并非采用传统的50%或65%相对指标，博北区被动房总一次能源需108.43kW·h/(m2·a)，小于被动房120kW·h/(m2·a)的一次能源限值。通过模拟结果可以看出博野北区被动房能够满足被动房设计标准。

5 结论

博野北区被动房采用的5项关键技术对建筑能耗具有直接的影响，模拟结果表明，服务区单位面积年采暖需求为14.63kW·h/(m2·a)，单位面积年制冷需求为15.8kW·h/(m2·a)，一次能源需求108.43kW·h/(m2·a)，能够满足相关被动房设计标准，与常规节能型的公共建筑相比，博野北区被动房空调系统年累计耗冷热量能够减少80.4%，节能效果明显。