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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)項目是依據德國被動房(PHI)認證標準及綠色建筑評價標準進行設計與建設的綠色低碳節(jié)能建筑。項目于2018年12月竣工,短短幾年內榮獲了被動式超低能耗建筑設計、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




技術方案


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


1 建筑方案設計


規(guī)劃空間設計遵循“一核兩園,軸帶相連,綠脈滲透,空間延續(xù)”的理念。在園區(qū)空間設計時進行了數值模擬,保證建筑室內外的日照環(huán)境、采光和通風要求。建筑朝向為南北向,布局考慮到形成室內對流通道,充分利用自然通風,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,降低能量損耗。


2 高性能圍護結構


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


經實際檢測,建筑室內外50Pa壓差下?lián)Q氣次數為N50=0.5h。加強對建筑陽臺、墻角、屋頂等圍護結構熱橋薄弱環(huán)節(jié)的保溫,防止其結露、發(fā)霉,提高室內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

外圍護結構保溫措施及傳熱系數


3 暖通空調系統(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置地埋孔并設置一個對應的專用地源側水泵房,每個單元內共用地源側水系統(tǒng),各單元地源側系統(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機組,是集新風、空調、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機組,均置于戶內。該機組額定性能系數(COP)≥4.1;顯熱換熱效率≥75%,全熱換熱效率≥70%;進風口過濾等級不低于G4+F7,采用PM2.5高效過濾網H11;新風及排風管路設置保溫氣密電動閥,并與機組內新風機及排風機聯(lián)動;新、排風機及壓縮機均采用無級變頻控制,可根據室內溫度、濕度、揮發(fā)性有機化合物(VOC)及CO2濃度實現變頻控制,每個房間可以單獨控制溫濕度;實現就地控制及遠程控制,并能通過變頻調節(jié)壓縮機的轉速滿足室內的負荷變化,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備的調控需求,項目地源側循環(huán)水泵根據各單元的負荷變化變頻運行,同時入戶支管設置壓力無關型區(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機組實現控制模式包括就地控制及遠程控制,并能通過變頻調節(jié)壓縮機的轉速滿足室內的負荷變化,以達到節(jié)能的目的;該機組也可以根據室內的CO2濃度、VOC及PM2.5的監(jiān)測參數實現新、排風機的變頻運行,以滿足室內空氣品質要求;同時可實現停機時,聯(lián)鎖關閉新、排風管上的保溫氣密電動閥,防止冷風侵入。


主要功能房間照明功率密度遵循《建筑照明設備標準》GB50034-2013目標值要求進行設計;光源選用三基色熒光燈,配電子鎮(zhèn)流器或帶無功補償的高效電感鎮(zhèn)流器,采取分區(qū)控制燈光,適當增加照明開關點;樓梯間照明采用節(jié)能自熄開關,應急照明應采有應急時強制點亮的措施。屋面設置光伏發(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機組示意圖


5 施工把控


施工把控是確保建筑質量、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、建材與設備的采購四大方面。為保證施工質量,設計時將對節(jié)點的處理和建材的參數在圖紙中明確表達;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標準的設計要求。


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


通過分析整體式水地源熱泵新風機組、地源側水泵耗電量,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:


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


二是烹飪習慣導致的誤差,我國居民烹飪習慣導致冬季廚房大量補風。


三是啟用時間導致差異,模擬計算夏季空調24h運行,實際上多數人在室內期間才開啟空調,或者習慣優(yōu)先開啟風扇降溫。




結論


中德生態(tài)園被動房住宅推廣示范小區(qū)項目從方案、設計、施工、監(jiān)測及檢測、運行維護等多方面進行把控,實現了多學科領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)新技術體系。


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