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中德生態(tài)園被動房住宅推廣示范小區(qū)項目

2025-06-26 13:40來源:青島市公用建筑設(shè)計研究院有限公司作者:馬婷婷  王超
文章附圖



摘要

中德生態(tài)園被動房住宅推廣示范小區(qū)項目是依據(jù)德國被動房(PHI)認證標準及綠色建筑評價標準進行設(shè)計與建設(shè)的綠色低碳節(jié)能建筑。項目于2018年12月竣工,短短幾年內(nèi)榮獲了被動式超低能耗建筑設(shè)計、近零能耗居住建筑示范工程、科技示范工程等眾多獎項。


關(guān)鍵詞

被動房;近零能耗建筑;居住建筑;自主研發(fā)



項目概況


中德生態(tài)園被動房住宅推廣示范小區(qū)坐落于青島市黃島區(qū),占地面積約為37 559m2,包括低層、多層住宅、社區(qū)服務(wù)中心、半地下沿街商業(yè)和地下車庫??偨ㄖ娣e為69027.63m2。


低層住宅地上3層,地下1層;多層住宅地上6層,6層以上為閣樓層,地下1層。


中德生態(tài)園被動房住宅推廣示范小區(qū)項目2.jpg

多層住宅實景圖




技術(shù)方案


采用的技術(shù)主要包括保溫隔熱性能更高的非透明圍護結(jié)構(gòu)、保溫隔熱性能和氣密性能更高的外窗、無熱橋設(shè)計、建筑整體高氣密性、高效新風(fēng)熱回收系統(tǒng)、地源熱泵、空調(diào)自動控制系統(tǒng)、光伏發(fā)電、電動百葉外遮陽、室內(nèi)空氣品質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)、直飲水系統(tǒng)等。


1 建筑方案設(shè)計


規(guī)劃空間設(shè)計遵循“一核兩園,軸帶相連,綠脈滲透,空間延續(xù)”的理念。在園區(qū)空間設(shè)計時進行了數(shù)值模擬,保證建筑室內(nèi)外的日照環(huán)境、采光和通風(fēng)要求。建筑朝向為南北向,布局考慮到形成室內(nèi)對流通道,充分利用自然通風(fēng),降低夏季及過渡季能耗。戶型平面力求方整,盡量減小體形系數(shù),降低能量損耗。


2 高性能圍護結(jié)構(gòu)


采用高性能的圍護結(jié)構(gòu),同時東、西、南朝向的外窗上部均設(shè)置金屬電動百葉外遮陽簾,并在各立面設(shè)置氣象小站,可根據(jù)太陽高度角、風(fēng)速、風(fēng)向等氣象條件調(diào)節(jié)百葉角度,在夏季降低太陽輻射得熱,減少空調(diào)負荷。依據(jù)PHPP能耗計算結(jié)果,充分優(yōu)化外圍護結(jié)構(gòu)的保溫厚度。對關(guān)鍵部位如門窗洞口、管道穿墻洞口、風(fēng)井等部位進行氣密性和斷熱橋處理。


經(jīng)實際檢測,建筑室內(nèi)外50Pa壓差下?lián)Q氣次數(shù)為N50=0.5h。加強對建筑陽臺、墻角、屋頂?shù)葒o結(jié)構(gòu)熱橋薄弱環(huán)節(jié)的保溫,防止其結(jié)露、發(fā)霉,提高室內(nèi)居住舒適性及健康性,減少建筑熱損失,降低建筑能耗。


表1.jpg

外圍護結(jié)構(gòu)保溫措施及傳熱系數(shù)


3 暖通空調(diào)系統(tǒng)


采用地源熱泵供冷、供熱及制備生活熱水,以單元為負荷單位設(shè)置地埋孔并設(shè)置一個對應(yīng)的專用地源側(cè)水泵房,每個單元內(nèi)共用地源側(cè)水系統(tǒng),各單元地源側(cè)系統(tǒng)相互獨立。


選用專為低能耗建筑自主研發(fā)的整體式水地源熱泵新風(fēng)機組,是集新風(fēng)、空調(diào)、除濕、生活熱水于一體的集成系統(tǒng)整體式水地源熱泵新風(fēng)機組,均置于戶內(nèi)。該機組額定性能系數(shù)(COP)≥4.1;顯熱換熱效率≥75%,全熱換熱效率≥70%;進風(fēng)口過濾等級不低于G4+F7,采用PM2.5高效過濾網(wǎng)H11;新風(fēng)及排風(fēng)管路設(shè)置保溫氣密電動閥,并與機組內(nèi)新風(fēng)機及排風(fēng)機聯(lián)動;新、排風(fēng)機及壓縮機均采用無級變頻控制,可根據(jù)室內(nèi)溫度、濕度、揮發(fā)性有機化合物(VOC)及CO2濃度實現(xiàn)變頻控制,每個房間可以單獨控制溫濕度;實現(xiàn)就地控制及遠程控制,并能通過變頻調(diào)節(jié)壓縮機的轉(zhuǎn)速滿足室內(nèi)的負荷變化,以達到節(jié)能的目的。


中德生態(tài)園被動房住宅推廣示范小區(qū)項目3.jpg

地源熱泵系統(tǒng)示意圖


4 智能控制系統(tǒng)及電氣節(jié)能


為了滿足后期運行過程中設(shè)備的調(diào)控需求,項目地源側(cè)循環(huán)水泵根據(jù)各單元的負荷變化變頻運行,同時入戶支管設(shè)置壓力無關(guān)型區(qū)域控制閥,使各戶流量分配滿足使用要求。整體式水地源熱泵新風(fēng)機組實現(xiàn)控制模式包括就地控制及遠程控制,并能通過變頻調(diào)節(jié)壓縮機的轉(zhuǎn)速滿足室內(nèi)的負荷變化,以達到節(jié)能的目的;該機組也可以根據(jù)室內(nèi)的CO2濃度、VOC及PM2.5的監(jiān)測參數(shù)實現(xiàn)新、排風(fēng)機的變頻運行,以滿足室內(nèi)空氣品質(zhì)要求;同時可實現(xiàn)停機時,聯(lián)鎖關(guān)閉新、排風(fēng)管上的保溫氣密電動閥,防止冷風(fēng)侵入。


主要功能房間照明功率密度遵循《建筑照明設(shè)備標準》GB50034-2013目標值要求進行設(shè)計;光源選用三基色熒光燈,配電子鎮(zhèn)流器或帶無功補償?shù)母咝щ姼墟?zhèn)流器,采取分區(qū)控制燈光,適當增加照明開關(guān)點;樓梯間照明采用節(jié)能自熄開關(guān),應(yīng)急照明應(yīng)采有應(yīng)急時強制點亮的措施。屋面設(shè)置光伏發(fā)電系統(tǒng),充分利用可再生能源。


中德生態(tài)園被動房住宅推廣示范小區(qū)項目4.jpg

整體式水地源熱泵新風(fēng)機組示意圖


5 施工把控


施工把控是確保建筑質(zhì)量、節(jié)能性能以及居住舒適度的重要環(huán)節(jié)。被動房與常規(guī)建筑施工最大的差異主要是熱橋節(jié)點、氣密性處理、施工工序、建材與設(shè)備的采購四大方面。為保證施工質(zhì)量,設(shè)計時將對節(jié)點的處理和建材的參數(shù)在圖紙中明確表達;在進行施工交底時明確特殊節(jié)點的施工要點、施工工序;在施工過程中,有專業(yè)的人員對各節(jié)點施工質(zhì)量進行全程把控,及時整改不滿足要求的節(jié)點,確保符合施工要求。




運行效果


采用德國被動房規(guī)劃設(shè)計軟件PHPP(passive house planning package)計算建筑能耗,該項目年供暖需求為9kW·h/(m2·a),年供冷需求為21kW·h/(m2·a),一次能源需求為60kW·h/(m2·a),滿足德國被動房PHI標準的設(shè)計要求。


為了獲取建筑真實運行數(shù)據(jù),并對各系統(tǒng)運行進行評估分析,小區(qū)內(nèi)的住宅建立了完善的建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)。系統(tǒng)可以實現(xiàn)對建筑照明、插座、暖通空調(diào)、生活熱水和其他用電系統(tǒng)設(shè)備的耗電量進行計量,同時對空調(diào)設(shè)備冷水側(cè)、冷卻水側(cè)的供回水溫度、流量、供冷供熱量進行計量,所有計量設(shè)備具有數(shù)據(jù)遠傳功能,按照設(shè)定頻率,將采集到的參數(shù)上傳至中央能耗監(jiān)測平臺。


通過分析整體式水地源熱泵新風(fēng)機組、地源側(cè)水泵耗電量,得知本項目實際年供暖需求約為32.2kW·h/(m2·a),年供冷需求約為14.5kW·h/(m2·a)。實測值與能耗模擬值差異的原因主要包括三個方面:


一是設(shè)計與實際運行的差異,能耗模擬計算過程中設(shè)置了符合設(shè)計要求的氣密性指標。但在實際運行時,由于習(xí)慣、心理需求等原因,我國居民冬季仍習(xí)慣于開窗通風(fēng),大幅增加了供暖能耗。


二是烹飪習(xí)慣導(dǎo)致的誤差,我國居民烹飪習(xí)慣導(dǎo)致冬季廚房大量補風(fēng)。


三是啟用時間導(dǎo)致差異,模擬計算夏季空調(diào)24h運行,實際上多數(shù)人在室內(nèi)期間才開啟空調(diào),或者習(xí)慣優(yōu)先開啟風(fēng)扇降溫。




結(jié)論


中德生態(tài)園被動房住宅推廣示范小區(qū)項目從方案、設(shè)計、施工、監(jiān)測及檢測、運行維護等多方面進行把控,實現(xiàn)了多學(xué)科領(lǐng)域的最新研究成果與建筑的一體化,全面展示了具有中國特色、時代特征的生態(tài)建筑理念和集成創(chuàng)新技術(shù)體系。


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