中原地区某被动式超低能耗居住建筑设计方案研究

李冉 原瑞增 钱小龙

摘 要：本文主要从高性能的围护结构保温系统、高性能的门窗系统和高效的新风热回收系统等6个方面介绍中原地区首个被动式超低能耗居住建筑，并通过能耗模拟软件对其能耗进行计算分析。

关键词：中原地区；被动式超低能耗；居住建筑

中图分类号：TU201.5 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2018）14-00135-02

Study on the Design Scheme of the first Passive

Ultra-Low-Energy Residential Building in Central China

LI Ran1 YUAN Ruizeng1 QIAN Xiaolong2

（1.Henan Provincial Academy of Building Research，Zhengzhou Henan 450053；

2.Henan Construction Technology Association，Zhengzhou Henan 450000）

Abstract： This paper mainly introduced the first passive ultra low energy consumption residential building in Central Plains from 6 aspects such as high performance retaining structure insulation system， high performance door and window system and efficient new wind heat recovery system. The energy consumption was calculated and analyzed by the energy consumption simulation software.

Keywords： central plains area；passive super low energy consumption；residential buildings

1 研究背景

近年来，随着我国城市建设的快速发展和城镇化水平的加快，我国建筑能耗急剧增大。在我国推动“能源生产和消费革命”的前提下，如何降低建筑能耗，加快实施建筑能效提升，成为建筑节能“三步走”之后的重要研究方向。被动式超低能耗建筑具有更加节能的优势，与现行国家节能标准相比，供暖能耗降低85%以上。同时，其还具有更加舒适、更好的空气品质和质量保证等优点[1]，成为目前建筑节能与绿色建筑最新的研究方向和发展趋势。

河南省地处我国中部，属于建筑热工分区中的寒冷地区，具有四季分明、冬季寒冷和夏季炎热的特征，非常适宜建设被动式超低能耗建筑。最新修订的《河南省节能能源条例》中也提出要鼓励建设超低能耗建筑和近零能耗建筑。特别是郑州、新乡、鹤壁和开封4个清洁取暖试点城市，在清洁取暖实施方案中，提出了具体的建设目标。

2 项目概况

云松·金域华府项目位于新乡市原阳县平原示范区，是河南省第一个按照被动式超低能耗建筑标准进行设计的居住建筑项目。项目用于被动式超低能耗建筑示范的楼栋为4#、5#、6#、7#、9#、10#和12#共7栋楼，总建筑面积约2.6万m2（地上建筑面积约1.8万m2，地下建筑面积约0.8万m2），建筑密度为22.11%，绿地率为41.4%，建设周期为2017年5月至2019年4月。

本项目用于首批超低能耗建筑示范的为12#楼，建筑高度16.25m，地上5层，地下2层，总建筑面积为2 536.49m2，其中地上建筑面积1 631.11m2，地下建筑面积905.38m2，混凝土结构，体形系数为0.44。云松·金域华府项目12#楼效果图如图1所示。

3 主要应用技术

该项目围绕被动式超低能耗建筑的围护结构热工性能指标和能耗指标，通过PKPM-PHEnergy软件进行模拟计算，多次优化超低能耗相关技术，最终形成了经济、合理和可行的技术方案。主要应用技术包括高性能的围护结构保温系统、高性能的门窗系统、无热桥设计、良好的建筑气密性、高效的新风热回收系统和可再生能源系统[2]。

3.1 高性能的圍护结构外保温系统

本项目的外墙采用200mm厚的石墨改性膨胀聚苯板，双层错缝铺设，断热桥锚栓固定，外表面采用仿砖涂料，外墙平均传热系数K值为0.17W/（m2·K）。屋面采用200mm厚挤塑聚苯板，屋面平均传热系数K值为0.16W/（m2·K）。

3.2 高性能的外门窗系统

外窗采用三玻两腔中空塑钢窗，玻璃配置为L6+9Ar+L6+9Ar+L6，可见光透射比[τvis]为51.8%，太阳得热系数（SHGC）值≥0.46，整窗传热系数为0.8W/（m2·K），且外窗的气密性等级为8级，水密性等级为6级，抗风压性能等级为6级。外窗采用外挂式安装，开启方式为内开内倒，同时设置内遮阳装置。

3.3 无热桥设计

悬挑阳台采用阳台板与主体结构断开设计。穿墙管道采用聚氨酯发泡填充。外窗托架等金属连接件采用断热桥处理。女儿墙的保温层与墙面、屋面的保温层连续，构成封闭的保温系统，并且女儿墙设置了金属盖板，保证保温层不受雨水侵蚀或紫外线照射的破坏，延长保温系统寿命。电器插座和开关尽量避免设置在外墙上，当必须设置时，应采用预埋的方式。

3.4 良好的建筑气密性

本楼栋为混凝土结构，采用抹灰的方式（厚度大于15mm）进行气密性处理。当管道穿越外墙时，在采用聚氨酯发泡填充后，室外侧采用防水隔气膜进行密封，室内侧采用防水透汽膜进行密封，防水隔气膜、防火透汽膜与管道、主体结构的搭接长度为50mm。对于门窗洞口，也采取同样的措施，但室外侧防水隔气膜的搭接长度为120mm，室内侧防水透汽膜的搭接长度为150mm。对于墙体上的开关、插座等在安装完线路之后采用密封胶进行有效封堵。

3.5 高效的新风热回收系统

因本项目受所处的地理位置的限制，市政管网尚未铺设，无法实现集中供暖。再加上居住建筑的使用性质，综合分析，12#樓的供暖供冷系统选用高性能的户式空气源热泵系统，并且与新风机组、智能控制设备集成一体。新风系统设置热回收，全热交换，单位风量风机热乎耗功率小于0.45W（m3/h），热回收效率为75%；智能控制系统全天候自动维持室内环境并按照设定模式节能运行，通过CO2、PM2.5感应器等自动调节室内的空气品质。

3.6 可再生能源应用

为充分发挥可再生能源在超低能耗建筑中的降耗作用，根据项目自身条件，设置了太阳能生活热水系统和太阳能光伏发电系统。太阳能生活热水系统采用分散供热的形式，每户在屋面单独设置了太阳能集热板。同时，屋面还有178m2的可利用场地，设置了太阳能光伏发电系统，除了为楼梯间、走廊、路灯和地下停车场等公共空间提供照明来源外，多余的用电量可并网卖出。光伏组件采用单片240Wp的多晶硅电池板，预计可安装60块，装机容量14.4kW。太阳能光伏发电系统投入运行后，预计年发电量为2.5万kW·h。

4 能耗分析

通过能耗模拟计算可知，12#楼的年供暖需求为7.13kW·h/（m2·a），年供冷需求为18.10kW·h/（m2·a），总一次能源需求为50.78kW·h/（m2·a），满足《被动式超低能耗绿色建筑技术导则（试行）（居住建筑）》[1]中的能耗指标要求。

5 结语

本项目从设计阶段就以被动式超低能耗居住建筑为目标进行设计，围绕项目的自身优势，并采用PKPM-PHEnergy软件进行能耗模拟，对相关技术不断优化，最终形成经济、合理、适宜的技术方案。该项目作为河南省第一个被动式超低能耗居住建筑项目，已入选河南省建设科技计划项目，具有很强的示范作用。

参考文献：

[1]中华人民共和国住房和城乡建设部.被动式超低能耗绿色建筑技术导则（试行）（居住建筑）[EB/OL].（2015-11-10）[2018-04-13].http：//www.mohurd.gov.cn/wjfb/201511/t20151113_225589.html.

[2]陈小净，原瑞增.被动式超低能耗建筑关键技术与案例分析[J].建筑热能通风空调，2016（5）：97-99.