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国内首个被动房屋——河北省建筑科技研发中心
位于石家庄市西部生态区,青银高速以东,槐安路北。
鸟瞰图
河北省乃至全国首例采用德国被动房标准设计的公共建筑。地上6层,地下1层,建筑占地面积约2100㎡,总建筑面积14119㎡,地下约2100㎡,地上约12000㎡,其中被动房区域为地上一至六层(12000㎡),主要功能为科研办公,技术展示、小型办公会议等。
1外墙保温
采用220㎜厚B1级石墨聚苯板加防火隔离带处理,外墙综合传热系数0.14W/(㎡·K);
室外外墙保温:防水保温,避免热桥产生,选用泡沫玻璃保温层。
2屋顶保温
采用220mm厚挤塑聚苯板,综合传热系数0.14W/(㎡·K);
外窗及外门采用传热系数不大于0.8W/(㎡·K)的被动门窗,窗户玻璃采用Low-e玻璃三玻两中空(中空层充惰性气体),窗框采用德国铝木复合框料,整窗传热系数不大于0.8W/(㎡·K) ;
外窗及外门采用传热系数不大于0.8W/(㎡·K)的被动门窗,窗户玻璃采用Low-e玻璃三玻两中空(中空层充惰性气体),窗框采用德国铝木复合框料,整窗传热系数不大于0.8W/(㎡·K) ;
东向、西向及南向设置可调节活动外遮阳卷帘,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;某些房间依据太阳光照强度自动控制外遮阳下落高度及角度。
合理利用自然通风,在过渡季节或夏季夜间,自动打开采光井侧面天窗,热气流上行,建筑物内形成自然通风效应,降低制冷能耗;
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。
太阳能热水系统,太阳能热交换器置于屋顶,集热面积305平米,循环水泵12.5m3/h,保温水箱容积8m3。
新风系统采用地能预温,夏天可使空气温度从35℃降到26℃,冬天能从-5℃升到5℃,预热量58/76kW;
白天利用自然光供地下车库照明;
总装机容量20kW。屋顶放置太阳能光伏板。层间窗饰玻璃,贴光伏发电膜,安装容量0.8kW;
热回收效率79%以上;
空调冷冻水、冷却水系统均采用变频技术,末端变流量智能控制技术,有效节约运行电能;
分层分区控制,1~3/4~6 ,节约运行电能;
地源热泵系统,极端天气情况下,采用土壤源热泵技术补充制冷制热,降低一次能源需求量。
各系统实时能耗及累计能耗情况一目了然,且及时分析节能潜力区域,为运行节能管理提供依据;
会议室等人员不固定活动区域,利用空气品质检测反馈信息,控制新风风量。风环境模拟分析技术,保证建筑物过渡季节的自然通风;
保证能耗满足被动式低能耗建筑标准要求。
注:室内无结露、霉污现象产生。
总而言之,通过以上节能技术的应用,本建筑物设计节能率达到90.5%(跟现行50%节能同类建筑相比),年减少二氧化碳排放596吨。
1室内舒适性和节能效果
且室内无结露、霉污现象产生。
通过以上节能技术的应用,本建筑物设计节能率达到90.5%(跟现行50%节能同类建筑相比),年减少二氧化碳排放596吨。
建筑主体朝向、自然通风和自然采光在建筑内部形成了两个6m×16m的室内中庭,从而打破了传统单廊式办公模式,丰富了室内空间,为建筑内部提供了自然通风和采光。
本建筑体形系数(A/V值)及窗墙比如下表:
满足德国被动房(A/V<>
1外墙保温材料
本建筑物建筑高度23.45米,属多层中型办公建筑。
《民用建筑外保温系统及外墙装饰防火暂行规定》公通字【2009】第46号文规定“高度大于24米小于50米的公共建筑,其外墙保温材料的燃烧性能不应低于B1级,当采用B1级时,每两层应设置防火隔离带”“高度小于24米的公共建筑,其外墙保温材料的燃烧性能不应低于B2级,当采用B2级时,每层应设置防火隔离带”。
根据保温材料的保温性能和防火等级,最初选定两种保温材料——聚苯板(B2级)和石墨聚苯板(B1级),经过对外墙传热系数计算,达到不大于0.15W/㎡.K要求,聚苯板需要厚度270mm,石墨聚苯板厚度220mm。经过施工难度样板试验及经济性评价,选用石墨聚苯板,每两层设岩棉(A级)防火隔离带。外墙综合传热系数0.14W/㎡.K。
2一层地面(地下室顶板)保温材料
本建筑物地下室为车库和设备用房,不在被动房范围内,则地下室和一层间的楼板就成为被动房外围护结构的一部分。
在一层结构地面铺设220mm厚挤塑聚苯板,一层地面综合传热系数0.145(W/㎡·K)。
注意:防热桥处理
3屋顶保温材料
选用220mm厚挤塑聚苯板保温层,屋顶综合传热系数0.14 (W/㎡·K)。
4外门窗材料
被动房外围护结构的一部分,其保温隔热及气密性直接关乎被动房的节能效果。
德国被动房标准要求,外门窗的传热系数不大于0.8W/㎡.K。考察我国目前玻璃和门窗框料生产水平,三玻两中空low-e玻璃的传热系数能达到0.55W/㎡.K左右,这就要求框料的传热系数不大于1.0。最初选择了塑钢和铝包木两种框料,均为德国技术独资企业生产。为保证建筑外立面效果,鉴于本建筑的窗型(均为7米左右高度的长条形,幕墙安装方式,方能达到效果),我们选用了德国铝包木窗框。整窗传热系数为0.8w/㎡.K 。
本建筑为六层混凝土框架结构,气密面处理的难点在混凝土和加气块填充墙接合处(由于温度变化伸缩系数不同,容易形成内外通缝)
在外围护结构变换材质处和管道进出处我们采用下图处理措施:
以上是能耗模拟结果,夏季的制冷能耗需求23kWh/㎡.a大于德国标准要求,但总能耗(97)远低于120kWh/㎡.a 的标准。造成这一结果的原因,值得我们在设计中引起高度重视。
1.适当增加重质蓄热材料在墙体中的应用。
2.夏季应利用夜间对建筑物进行自然通风。一定要在图纸中注明,不然会严重影响模拟计算结果。
修改后,能耗模拟结果达到标准要求。
各节点做法详图中均应详细标明气密层位置及做法。
作为被动房必须尽量使其保温层连续,减少热桥,平面图中除标明保温层位置厚度及其包络线外,还应标明其上下延伸的距离(可用标高标示)。
建筑外墙、屋顶(用相关软件对屋顶做法进行防结露计算)各部分将热桥影响处理到最小,防热桥做法详见图中所示。
设计图纸中,外窗的面积及外窗玻璃的遮阳系数、传热系数等一定要表达清楚。它的选择直接影响实际能耗。
附2.设计图纸中,外遮阳的做法一定要表达清楚,并用详图标示出外遮阳安装做法——如何避免热桥产生。
通风装置的单位风量耗电应严格控制在0.4wh/m3之内。
涉及可再生能源利用部分,作为被动房设计,必须做到参数完整、安装位置明确、安装方式不破坏外围护结构保温的连续性及气密性。
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