作者为宏正工程设计集团股份有限公司沈陆巍、沈洁、缪卫平、陈永兴。
摘要
中国电子科技集团公司第三十六研究所新能源、电子项目二期12#楼近零能耗建筑工程是按照中国《近零能耗建筑技术标准》GB/T51350-2019,德国被动房(PHI)认证标准,欧盟主动房(AH)认证标准以及绿色建筑评价标准进行设计与建设的绿色低碳节能建筑。作为中国和奥地利合作的项目,主要展示中国近零能耗建筑、欧盟主动房、德国被动房前沿观念,高新技术的研发、应用、监测和运维。本项目是国内第一栋主动房和被动房双认证建筑。
关键词
近零能耗建筑;被动房;主动房;办公建筑;精确计算;自主研发
项目概况
中国电子科技集团公司第三十六研究所新能源、电子项目二期12#楼项目位于浙江省嘉兴市秀洲工业园区,嘉铜公路东侧、桃园路北侧、杨家港西侧中国电子科技集团公司第三十六研究所新能源、电子项目园区内。园区占地5995.5m²,东西长约100m,南北长约62m。12号楼位于场地中心广场西侧,项目建筑面积3723m²;建筑基底面积978m²。地上3层,地下1层。
技术方案
技术方案包括高性能保温体系、高性能门窗、优良气密性、无热桥设计、地源热泵系统、高效双转轮热回收新风机组、吊顶辐射条系统、电动智能遮阳系统、设备环境智能化控制与监测管理系统、导光管系统、太阳能光伏技术等。
1 建筑方案设计
(1)体形系数
该项目按照被动房及近零能耗建筑技术理念,体形系数仅为0.21。
(2)窗墙比
项目各立面窗墙比实际值南偏东(22°)为0.24,西偏南(22°)为0.12,东偏北(22°)为0.22,北偏西(22°)为0.19,均低于标准限值。
2 高性能围护结构
(1)外墙保温做法
外墙外保温材料采用200mm厚、导热系数为0.033W/(m·K)的石墨聚苯板和240mm厚、导热系数为0.033W/(m·K)加气混凝土砌块(B06级),层间采用导热系数为0.040W/(m·K)岩棉板作为层间防火隔离带。外表面采用硅树脂涂料,具备自清洁特性。
(2)屋面保温做法
外保温材料采用180mm厚、导热系数为0.032W/(m·K)的EPS保温板,保温层下铺设1.2mm厚的隔气卷材,保温层上铺设4mm+3mm厚、两层SBS防水卷材。隔气层下铺设最薄100mm厚轻集料混凝土碎块。
(3)外门窗系统
铝包木多腔密封窗框,玻璃为4mm钢化玻璃+9mm暖边氩气+5mm钢化玻璃+0.3真空+5mm钢化玻璃LOW-E;传热系数<1.0W/(m²·K),遮阳系数0.55,气密性为8级,可见光透射比0.68。
(4)天窗系统
80%玻璃纤维+20%聚氨酯窗框,传热系数<1.0W/(m²·K),遮阳系数0.44,气密性为8级。
(5)气密性设计
采用简洁的建筑造型和节点设计,减少或避免出现气密性难以处理的节点。选择适用的气密性材料做节点气密性处理。对门洞、窗洞、电气接线盒、管线贯穿处等易发生气密性问题的部位,进行专项节点设计。
(6)无热桥设计
外墙及屋面采用双层保温错缝粘接法。
3 暖通空调系统
(1)冷热源设计
冷负荷共120kW,2台地源热泵,1台60kW用于辐射制冷,供回水温度18~21℃ ,1台60kW用于新风除湿,供回水温度7~21℃,管材:地源侧采用PE管,热熔连接。用户侧采用镀锌钢管,螺纹连接。地埋管井数量36口,De32管单U,井深100m。单位延米热量50W/m(夏季)、40W/m(冬季),除湿后新风再热利用显热转轮热回收。
(2)末瑞及新风系统
新风系统选用双转轮式热回收新风机组,分设全热回收转轮、显热回收转轮,综合回收效率77%,承担显热负荷、新风湿负荷和室内湿负荷,满足室内新风量及房间湿度的要求,新风量6500m³/h,转轮全热回收(效率77%),转轮显热回收(效率24%~75%)机外余压450pa,除湿最大负荷64kW,末端辐射条采暖制冷。制冷(热)量472W。
4 电动智能遮阳系统
智慧遮阳节能设计,外窗及天窗设置活动式织物电动遮阳窗帘,能够做到遮挡太阳直射和眩光的同时将阳光导入室内。具有高遮阳率、高透光率、跨度大及强抗风压性能。
5 设备环境智能化控制与监测管理系统
监测内容包含:全楼的总耗电量、光伏板的总产电量、空气质量监测、CO2浓度监测、PM2.5监测、温湿度监测。
6 导光管系统
(1)日光集滤器
高弧形的SunCurve专利设计,捕捉更多光线,高效遮阳减少紫外线入射。
(2)导光系统
高性能Mro Silver镜面反射系统,反射率高达99%。
(3)漫射器
优秀的漫射效果使照明覆盖区域最大化。
导光管系统
7 太阳能光伏可再生能源应用
屋面共安装太阳能光伏标准组件455块,每块组件最大功率均为300Wp,总占地面积为745m²。光伏发电系统年均发电量为158.6MW/h,运营模式为自发自用,余量上网。
屋顶太阳能光伏组件
运行控制策略
1 辐射条吊顶
这是温度、湿度独立控制空调系统,即将室内热、湿负荷分开处理,新风系统控制湿度,室内末端控制温度的空调形式。
辐射条吊顶
2 夏季模式
制冷时,冷水流经辐射吊顶板,辐射板的表面温度降低,板表面温度低于室温,达到制冷效果。热量通过辐射从高能级的物体直接传给低能级的物体。辐射效果使得体感温度比实际温度低约2℃。
3 冬季模式
在供热模式中,热水在辐射吊顶板内循环流动,吊顶板将热量辐射到室内。辐射的热量不仅加热了室内物体,也将建筑结构加热。
4 辐射条吊顶优点
夏季, 辐射吊顶板的供/ 回水温度为16~19℃,冬季为32~35℃。以辐射为主,更贴近人体喜欢的传热方式(辐射方式占人体换热的40%~50%),室内水平方向的温度分布较为均匀,基本没有吹风感,基本不会有冷热不均的现象,噪声很小,可忽略能耗,运行成本很低,辐射系统相较于散热器和风机盘管理论可以节能20%~40%,可实现对室内温湿度的独立控制。
能效控制指标
1 近零能耗建筑技术标准
浙江省嘉兴市地处夏热冬冷地区,近零能耗建筑技术指标按照国家《近零能耗建筑技术标准》GB/T51350-2019、《近零能耗建筑测评标准》计算,建筑本体节能率39.10%,建筑综合节能率79.01%,可再生能源利用率74.11%。
2 德国被动房研究所PHI
项目按照PHPP模拟计算,全年供热需求=8.36kW·h/(m²·a),热负荷=8.83W/m²;全年供冷需求=18.35kW·h/(m²·a),冷负荷=7.35W/m²;全年一次能耗消耗量为95.25kW·h/(m²·a);气密性设计值为在室内外±50Pa压差下换气次数≤0.6h。实际检测数据为0.16h,以上指标内容均满足被动房PHI标准的设计要求。
3 欧盟主动房AH
根据项目AH评估雷达图,评估得分在建筑节能、产能、主动感知和节约用水方面表现优异。