某地产被动式超低能耗建筑住宅方案设计*

吴自敏，范 苑，杨小威，高永利，黎加纯

(1.广东博意建筑设计院有限公司，广东 佛山 528000； 2.中建科技集团有限公司，北京 100070)

住宅方案设计具有标准化程度高、不同地产间共性多的特点，梳理被动式建筑技术对住宅方案设计的影响具有现实意义。本文在总结某地产若干被动式超低能耗建筑住宅方案设计的调整经验后，从促进被动式建筑技术与产品耦合的角度，归纳方案设计阶段调整经验。

1 被动式区域划分

住宅套内、交通核心筒(含地下部分)、屋面电梯机房宜划为被动式区域，屋面风机房不宜划为被动式区域，主要从以下方面进行考虑：①住宅套内为被动式区域由项目建设目标决定；②将交通核心筒划为被动式区域是从降低围护结构保温工程实施难度考虑，在保温形式上规避外墙内保温形式；被动式超低能耗建筑因热桥参与能耗计算，对热桥控制要求更加严格，内保温形式在热桥控制中存在先天性不足，且内保温层占据大量公共区域室内空间，对使用产生一定影响；③屋面电梯机房划为被动式区域是因电梯机房与电梯井因轨道呈连通状态，机房与电梯井间不能形成连续气密层；④屋面风机房不宜划为被动式区域是从部品件产品考虑，根据防火规范要求，风机房外门需采用甲级防火门，目前没有同时满足甲级防火要求和低传热系数要求的外门。

2 标准层设计

2.1 建筑平面宜平整

被动式超低能耗建筑应增加外墙外保温层厚度，从产品角度上看，在现有建筑面积计算规则下，外墙保温层面积占比提升，业主得房率相对降低。从节能角度上看，凹凸多增大了建筑体型系数，不利于节能，对凹凸程度的控制宜遵循当地节能标准。

2.2 取消分体式空调外机机位

被动式超低能耗建筑的采暖和制冷负荷远低于普通建筑，空调设备装机容量小，套内仅需1台空调设备，可取消分体式空调外机机位，增加设备平台。

2.3 空调系统室内机组置于厨房吊顶内

空调系统室内机组运行过程中存在一定噪声，宜远离噪声敏感房间，再综合考虑各房间功能和装修特点，将空调系统室内机组置于厨房吊顶内。目前国内被动式超低能耗建筑住宅普遍采用此布置方案。

2.4 不宜设置小窗

1)小窗采光和通风功能有所降低 被动式超低能耗建筑采用的高性能外窗窗框高度大于普通节能外窗，玻璃面积占比减小。部品件标准化程度高的地产中，小窗窗框与大窗相同，玻璃面积占比减小比例更大，采光能力下降。以600mm×600mm外窗为例，窗框高为50mm的普通节能外窗玻窗比为70%，窗框高为75mm的高性能外窗玻窗比为56%，采光性能大大降低。如果设置成开启形式，小窗可开启面积比例低于普通节能外窗，通风功能降低。

2)小窗单位面积成本均摊更高 外窗成本来自部品件成本和安装成本。部品件成本中，高性能外窗因窗户玻璃配置和整窗气密性的提升，型材壁厚及五金性能有较大提升，高性能外窗窗框成本远高于普通节能外窗，是外窗成本的主项。小窗单位面积窗框用量高于大窗，部品件成本均摊更高。安装成本中，小窗周长与面积比值更大，单位面积辅材用量要求多，安装成本均摊高。外窗安装节点如图1所示，图中防水隔汽膜、防水透气膜属于高价值辅材，小窗单位面积用量多会导致安装成本偏高。

图1 外窗安装节点

2.5 厨房和卫生间宜毗邻布置

超低能耗建筑室内采用有组织的新风设计。新风通过送风管分配至各功能房间，在气流组织分区上，卫生间属于回风区，卧室和客厅等功能房间属于送风区。当送风管与回风管交叉时会进一步压缩室内净高，对产品产生不利影响。厨房与卫生间毗邻布置可减少送风管和回风管交叉现象。

2.6 厨房设计

1)厨房尺寸 厨房尺寸需根据实际情况进行调整，以满足新风系统进出风管布置和外墙开孔时的结构安全要求。新风系统进出风管的间距和朝向对厨房尺寸存在影响。以某项目为例，普通住宅厨房模块标准净使用尺寸为2 300mm×2 000mm，为满足新风系统出外墙管开孔要求，厨房进深增加200mm，调整后净使用尺寸为2 300mm×2 200mm，调整前后尺寸如图2所示。

图2 厨房尺寸

2)厨房布置调整 厨房烟道和废水管井不宜同时布置于外墙侧。住宅厨房布置紧凑，厨房烟道和管井同时布置于外墙侧会增加与新风系统进排风管的冲突。烟道和管井尺寸较大，同时布置于外墙侧会占据更多外墙空间，新风系统进排风管在厨房外墙进出可能加大烟道和管井的冲突。普通住宅厨房布置和为满足新风系统进排风管进出外墙布置方案如图3所示。

图3 厨房布置

3)厨房废水管井尺寸 厨房废水管井尺寸应根据废水管增加保温层和冷凝水管集约布置于废水管井中进行扩大。被动式超低能耗建筑厨房废水管需进行保温处理，以降低废水管与室内的热传导作用。由于新风系统室内机组设置在厨房吊顶，为集约布置且减少冷凝水管穿外墙时导致的气密性损失和热桥现象，故将冷凝水管布置于废水管井中。因废水管须进行保温处理和增加冷凝水管，废水管井尺寸需进行相应扩大。同理，卫生间污水管井尺寸也需考虑管道保温的影响。

4)厨房外墙结构 新风系统室内机组布置于厨房吊顶，是目前被动式超低能耗建筑成熟的布置方案，厨房外墙除布置补风管开洞外，还需布置新风系统进排风管和冷媒管开洞。被动式超低能耗建筑道因需控制穿外墙管与墙体间的传热，故需对穿外墙管道与墙体间进行保温处理，开孔孔径大，对结构影响大。管道穿外墙节点构造如图4所示，可以看出，受管道保温影响，外墙开孔孔径大于普通建筑。因剪力墙边缘构件及梁对开洞尺寸限制大，为便于厨房外墙部位穿管，宜减少剪力墙布置，特别是边缘约束构件。新风系统进排风管穿外墙开孔标高位于吊顶内，易与梁发生冲突，因此，厨房外墙梁宜采用上反梁设计。普通住宅和调整后外墙结构类型及分布如图5所示。

图4 管道穿外墙节点构造

图5 外墙结构类型及分布

3 地下部分设计

3.1 考虑保温对车位宽度的影响

对于设地下车库的住宅，地下交通核心筒属于被动式区域，核心筒与地下车库间的分隔墙需设置较厚的保温层，以降低核心筒与车库间的热传导作用。保温层压缩与之毗邻的车位宽度，对车位宽度的压缩程度与保温材料种类相关。目前适合地下交通核心筒的保温材料为岩棉板、泡沫玻璃和真空绝热板A级不燃材料，导热系数及保温厚度如表1所示。真空绝热板保温所需厚度最小，但保温系统综合成本相对更高。当岩棉板或泡沫玻璃挤占车位宽度，无法满足JGJ 100—2015《车库建筑设计规范》最小停车位宽度时，可局部使用真空绝热板为分隔墙保温材料，保证车位布置。

表1 不同保温材料导热系数及对应保温厚度

3.2 不宜设置人防区域

核心筒与人防工程分隔墙需设置较厚的保温层。从经济角度考虑，交通核心筒与地下人防工程分隔墙保温层压缩人防功能房间净使用面积和净使用尺寸。从技术角度考虑，地下人防工程围护结构与交通核心筒相交墙体增多，导致分隔墙保温层无法连续而存在较多结构性热桥，增加热桥处理量，且处理后对使用存在不利影响。某被动式超低能耗住宅地下部分保温分布位置如图6所示，结构性热桥处理如图7所示，可以看出，交通核心筒墙体保温挤占人防功能房间净面积和净尺寸，结构性热桥处理偏多。

图6 地下部分保温分布位置

图7 结构性热桥处理示意

4 屋面部分设计

屋面楼梯间属于被动式区域，当斜梯与机房外墙有结构性连接时，需降低热桥设计，即楼梯整体或楼梯平台包覆较厚的保温层，影响楼梯正常使用，建议单独设置通向电梯机房的楼梯。被动式超低能耗建筑屋面为正置式屋面，采用金属楼梯能降低楼梯质量，减小楼梯对屋面保温的压缩破坏及防水层破坏。

5 外立面设计

5.1 外墙部位宜减少装饰性构件和局部外凸设计

从固定位置上看，装饰性构件分为通过支架系统固定于墙体和粘贴于保温层上的构件。固定于墙体上的装饰性构件中，支架系统会形成点状热桥，穿破保温防水层(实际为面层抗裂砂浆)，需进行降低热桥效应的专项设计和防水设计。细部设计对施工工艺和过程质量管控提出更高要求，实施过程中易效果不佳，频发质量问题。粘贴于保温层上的装饰性构件因保温层厚度大，粘贴装饰性构件时易出现保温材料内聚破坏。

通过墙体外凸实现的局部外凸造型设计，因外墙为块状保温材料，外凸部位的块状保温材料会出现局部黏结面积不足的现象，外凸造型还增加小尺寸保温材料使用量，增大外饰面开裂风险。

5.2 屋面部位宜减少异形混凝土设计

普通住宅的热桥控制程度小，异形混凝土部位采用保温砂浆便可满足控制要求，非定型的保温砂浆能保留异形混凝土外形轮廓，不影响装饰效果。被动式超低能耗建筑热桥控制程度高，异形混凝土部位需采用与外墙同类型、同厚度的保温材料，但将产生以下不足：①保温材料为块状，具有一定装饰效果的异形混凝土粘贴保温层后，原有装饰效果消失；②块状保温材料粘贴时需有平整基层，异形件不利于保温材料的粘贴。异形混凝土的装饰功能可通过幕墙等形式实现。某项目同一型号住宅屋面造型如图8所示。为保持整个项目立面统一，被动式超低能耗建筑采用幕墙形式，实现与普通住宅相似的造型效果。

图8 屋面造型

6 结语

建筑是技术的载体，技术通过设计作用于建筑。本文在总结若干被动式超低能耗建筑住宅项目经验的基础后，从地产角度出发，从利于被动式超低能耗建筑技术落地的方向，对建筑方案设计提出调整建议，涵盖被动式区域划分，并按不同部位分别提出调整建议。