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被动房经典案例技术解析——中德应用技术学校
日期: 2020-07-27
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  青岛西海岸新区中德应用技术学校

  青岛西海岸新区中德应用技术学校新校建设是新区大力发展职业教育的重要举措,按照中德双元制中高职一体化设计建设具有国际化、生态化的特点,充分体现“校企融合、校校融合、校城融合”的理念。

  

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  学校建设以环境友好类及资源节约类指标为设计要求,其中6#-7#男女生宿舍楼部分为被动式超低能耗居住建筑示范区,在中德青岛被动屋工程技术有限公司的咨询服务下,严格执行国家绿色建筑标准,并采用德国PHI被动房技术进行建设,运用多项先进绿色节能技术,项目建成后将取得德国PHI认证。

  

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  项目设计之初就存在市政无法提供采暖、排水支持的问题,通过现场勘查,专家提出采用被动房技术+利用现状冲沟结合海绵城市技术解决这些难题。并从城市设计的角度出发,充分考虑青岛的气候特点,结合基地现状,对建筑朝向和体形系数的进行总体控制,引导场地的光、风等物理环境的设计,提高能源利用的效率,最终提高和改善基地的微气候。设计充分考虑建筑的朝向,将教室、宿舍等功能空间设计与最佳的朝向范围之内,有利于节约能源,并获得最佳的光照。

  接手项目后,我公司首先运用PHPP对该项目进行了系统的测算,经测算得出该项目通过运用被动房技术能够满足被动房要求,并对建筑热工及设备等各项参数进行优化,使得项目在技术和经济指标上都能达到最优化。为了确保项目成功获得PHI认证,我公司还将紧跟工程节点,负责被动房设备材料选型;被动房相关节点审核;无热桥设计;气密性设计;暖通方案设计;冷热源选取;太阳能光伏地源热泵等可再生能源利用等相关工作。

  超低能耗建筑项目解析:

  

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  外围护结构设计

  合理的建筑外围护结构设计可使建筑起到良好的保温、防热、通风的效果,从而满足人体舒适度的要求。合理的建筑外围护结构设计可使建筑起到良好的保温、防热、通风的效果,从而满足人体舒适度的要求。本项目设计采用了非透明围护结构,使得建筑保温和隔热性能大幅度提升,从而能加节能。

  

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  项目选材

  在项目选材方面,我们严格按照德国PHI的建筑要求并结合实际情况进行选材, 项目在分割被动和非被动区隔墙的保温系统中,由于恰好位于公共浴室和楼梯间的隔墙和楼板。由于楼梯间平台净宽的限制和岩棉本身易吸水的特性,不适于采用岩棉保温材料。从而选用了STP保温板。同理,在窗台下沿的造型中,受结构尺寸限制,无法做到250厚的岩棉保温层,也是通过STP保温板实现。

  项目外门、窗均选用满足国家标准要求,依据国家标准《建筑外门窗气密、水密、抗风压性能分级及检测方法》GB/T7106,其气密性等级不低于8级、水密性等级不低于6级、抗风压性能等级不低于9级。有效的保障了建筑在青岛多大风潮湿天气的情况下良好运转。

  

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  关键热桥处理

  该项目采用双层保温错缝粘接方式,避免保温材料间出现通缝。保温层应采用断热桥锚栓固定。不在外墙上固定导轨、龙骨、支架等可能导致热桥的部件。在外墙上使用断热桥的锚固件。管道穿外墙部位预留套管并预留足够的保温间隙。户内开关、插座接线盒等均置于内墙上,以免影响外墙保温性能。

  

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  气密性加强措施

  该项目的建筑气密性完全按照《被动式超低能耗绿色建筑(居住建筑)技术导则》关于气密性设计施工的要求。建筑气密性能对于实现超低能耗目标非常重要。良好的气密性可以减少冬季冷风渗透,降低夏季非受控通风导致的供冷需求增加,避免湿气侵入造成的建筑发霉、结露和损坏,减少室外噪声和空气污染等不良因素对室内环境的影响,提高居住者的生活品质。

  建筑设计施工图中明确标注气密层的位置,气密层连续,并包围整个外围护结构。采用简洁的造型和节点设计,减少或避免出现气密性难以处理的节点。选用气密性等级高的外门窗。选择抹灰层、硬质的材料板、气密性薄膜等构成气密层。选择适用的气密性材料做节点气密性处理,如紧实完整的混凝土、气密性薄膜、专用膨胀密封条、专用气密性处理涂料等材料。对门洞、窗洞、电气接线盒、管线贯穿处等易发生气密性问题的部位,进行节点设计。并沿建筑外维护结构在采暖与非采暖之间做一道隔水气密性层,增强建筑整体气密性。

  

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  微气候设计

  从城市设计的角度出发,充分考虑青岛的气候特点,结合基地现状,对建筑朝向和体形系数的进行总体控制,引导场地的光、风等物理环境的设计,最终提高和改善基地的微气候。

  

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  空调系统节能技术

  空调通风系统节能技术

  本项目空调冷热源系统为风冷热泵系统及地源热泵系统;末端空调系统为风机盘管加新风系统及全空气系统;新风系统设置全热回收新风机组。男女宿舍楼新风热回收机组设有两个热回收段,分别采用全热回收转轮(用于新排风热回收),以及板式显热回收段(用于新风除湿和再热)。新风机组热回收效率大于75%。单位风量耗功率0.27。空调通风系统采用了自动控制,既提高了使用的舒适性,又防止了因超温和不合理运行造成的浪费。

  采暖空调冷热源节能技术

  本项目空调系统为风冷热泵系统及地源热泵系统,男女宿舍楼为被动房建筑,采用地源热泵系统,地源热泵空调冷热水系统为一次泵变流量系统,夏季分别提供高温冷源16/21℃和低温冷源7/12℃的冷水,分别供应被动房区域干式风机盘管和新风热回收处理机组,冬季提供45/40℃的热源,地源侧进出水温度10/5℃。其它建筑采用风冷热泵系统,风冷热泵机组夏季供回水温度7/12℃,冬季供回水温度45/40℃。其中综合实训A楼和学前教育实训基地合用一套系统,综合实训B楼和数控实训基地合用一套系统。

  

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  遮阳设计

  青岛市各月的日平均气温、太阳辐射量,阳光入室深度、阳光入室时间等各种因素,得出青岛市的遮阳季节为:6月中旬11:00-14:00,6月下旬——9月下旬8:00-15:00。在项目东、西、南三朝向的外窗上部均设置金属电动遮阳帘,遮阳帘收纳盒与外墙之间使用断桥螺栓固定。利用遮阳量角规,确定各个朝向的遮阳板尺寸。并结合立面,设计户外遮阳装置,使建筑具有更优的环境适应性,降低能源消耗。

  

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  可再生能源利用技术

  项目宿舍楼的公共浴室设置了太阳能和空气源联合供应的热水系统。该楼所需的热水均全部由太阳能和空气源联合系统供应。在屋面适合设置太阳能集热板的位置放置平板式太阳能集热板,总面积约700平米。在室内水箱间内设置热水储水箱,热水水箱有效容积50立方。主要通过太阳能制备淋浴用热水。同时设置空气源热泵辅助加热,在日照条件不利的天气,补充加热生活所需热水。这样宿舍楼的热水系统全部采用了可再生能源,取代了传统的热水加热形式。

  

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  监测与控制

  项目采用直接数字控制(DDC)技术,对建筑内送排风系统(包括平时与消防共用的送排风机)、给排水系统等进行监视及节能控制。该系统具备设备的手/自动状态监视,启停控制,运行状态显示,故障报警、温湿度检测、控制及实现相关的各种逻辑控制关系等功能。能保证设备的最佳运行状态,节约能源;结合科学的控制逻辑,达到有效的管理;便于对各种机电设备进行运行管理和节能控制,对建筑物内各种设备进行统一的管理和监控。

  主要监测数据:水、电、燃气计量装置的计量精度满足国家相关规范要求,并具备数据上传功能。

  青岛西海岸新区中德应用技术学校项目通过采用被动房技术使得建筑全年供热供冷能耗显著降低,根据模拟计算,该建筑能耗可较国家现行节能标准再降低60%。有效减少非可再生能源的利用,减少 CO2 等污染物的排放,实现人、建筑与环境的和谐共生。预计建成后,每平米节约一次能耗197.62kWh/(m²a)。

  本项目按照德国被动房标准进行设计与建设,在被动式超低能耗绿色建筑方面具有一定的示范性作用。此外,相对于传统建筑,被动式超低能耗绿色建筑拥有更加舒适的室内环境,更加健康的空气品质,以及更高质量的施工,从而使得建筑寿命更长,并且在运行过程能耗费用大大降低。

  推广被动式建筑对于建筑行业乃至全社会的节能减排具有积极的贡献,同时被动式建筑更高的施工质量要求及产品技术标准将有助于促进行业产品性能质量提升,产业结构转型,以及引领制造业和建筑业向更高端发展。该项目建筑增量成本可控,施工过程可控,运行管理可控,实施可行,具有推广价值。

  2019年9月建成后的中德应用新校将成为一所“理念领先、设计一流、建设精品,中德特色”的中国北方独一无二的地标性绿色、生态、人文、智慧校园,更将成为新区职业教育发展的新典范,一座现代化绿色节能新地标即将拔地而起。


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