吉林建筑科技學(xué)院工程訓(xùn)練中心超低能耗建筑設(shè)計研究

張彰

[摘?要]高校建筑環(huán)境影響著學(xué)生的日常生活和學(xué)習(xí)質(zhì)量，因此對高校建筑環(huán)境有更高的要求。超低能耗建筑是我國建設(shè)行業(yè)十三五規(guī)劃力推的建筑節(jié)能新方向，本文以吉林建筑科技學(xué)院工程訓(xùn)練中心為例，介紹嚴(yán)寒地區(qū)高校建筑被動式技術(shù)的具體應(yīng)用成果及其主要意義。

[關(guān)鍵詞]吉林建筑科技學(xué)院;工程訓(xùn)練中心;超低能耗建筑設(shè)計

文章編號：2095-4085（2019）12-0058-02

1?研究的主要內(nèi)容

近年來我國經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，建筑行業(yè)同樣發(fā)展迅速，但建筑行業(yè)仍然是高能源消耗行業(yè)，其中高耗能建筑占整個建筑行業(yè)的85%。因冬季需要采暖，寒地建筑日常維護(hù)耗能十分嚴(yán)重。我國十三五規(guī)劃政策實施以來，建筑行業(yè)中超低能耗及近零能耗建筑是力推的建筑節(jié)能新方向。而處于嚴(yán)寒地區(qū)的東北相比南方而言，節(jié)能建筑發(fā)展較慢，被動式建筑實例較少，氣候環(huán)境也相對惡劣。

吉林建筑科技學(xué)院工程訓(xùn)練中心于2017年建成并投入使用，填補了嚴(yán)寒地區(qū)建筑節(jié)能及能源供應(yīng)技術(shù)的空白，為同地區(qū)同類型的建筑提供了一些參考和示范。

吉林建筑科技學(xué)院工程訓(xùn)練中心項目結(jié)合嚴(yán)寒地區(qū)的氣候特征，參考了國家的《被動式超低能耗綠色建筑技術(shù)導(dǎo)則》及《吉林省超低能耗綠色建筑技術(shù)導(dǎo)則》，采用最新的建筑節(jié)能技術(shù)：高保溫性能的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，高氣密性和避免熱橋。最新的建筑能源應(yīng)用技術(shù)：帶有太陽能輔助和補償?shù)亩嗄芑パa型地源熱泵，帶有熱回收的新風(fēng)系統(tǒng)，毛細(xì)管輻射供熱/冷系統(tǒng)。最新可再生能源利用技術(shù)：風(fēng)光互補并網(wǎng)發(fā)電，光伏與建筑一體化技術(shù)。集成打造了越發(fā)節(jié)能，越發(fā)舒適，越發(fā)良好的空氣質(zhì)量，更高的質(zhì)量保障的人居環(huán)境，且創(chuàng)新形成了適宜的產(chǎn)業(yè)化，規(guī)模化推廣的技術(shù)體系。

2?主要被動式技術(shù)的應(yīng)用

2.1?高保溫圍護(hù)結(jié)構(gòu)

本項目外墻設(shè)計為苯板配合巖棉板復(fù)合形式：140mm厚苯板+80mm厚巖棉+50mm厚保溫砂漿+外飾面。外墻平均傳熱系數(shù)K<0.10W/m2·k。

窗采用內(nèi)為實木外包鋁構(gòu)造的哈爾濱森鷹的被動式窗，中間為三玻璃隔離出兩腔，腔內(nèi)為氬氣，兩側(cè)為low-E玻璃，同時配備瑞士產(chǎn)Swisspacer高性能密封暖邊間隔條。整窗熱工性能極佳。被動窗安裝時與傳統(tǒng)安裝手法不同，窗戶位于主體墻外側(cè)，借用角鋼或小鋼板固定住，整個窗的三分之二包裹在保溫層中，形成無熱橋構(gòu)造，之后窗體與墻的連接縫處加裝防水隔汽密封布密封，強化窗的整體保溫性能。

屋頂?shù)谋匕搴穸忍岣咧?00mm，以保證屋頂平均傳熱系數(shù)k<0.10W/m2·k，

該建筑項目為了滿足超低能耗的需求，降低地面的傳導(dǎo)熱量，將項目所在地面及附近周邊挖開，沿建筑底層外墻內(nèi)側(cè)2m范圍內(nèi)加鋪聚苯板，外墻標(biāo)高以下做防水保溫，避免產(chǎn)生熱橋產(chǎn)生，同時地梁部分用保溫隔熱材料包裹。

2.2?多能互補性地源熱泵技術(shù)

該項目建筑面積約4000m2，經(jīng)計算共需要打地源井122口，位于建筑東側(cè)區(qū)域，分為三個井群，1號井群38孔（雙U型）2號井群42孔（單U型）3號井群42孔（單U型），每個井群設(shè)1個測溫井，根據(jù)需要檢測土壤溫度變化，井均深100m，平井間距5m，井孔徑150mm。地源熱泵工作原理為冬季氣溫較低且日照不足導(dǎo)致太陽能熱水不足時，全熱回收地源熱泵啟動制熱模式制取熱水，通過毛細(xì)管末端和新風(fēng)系統(tǒng)為被動式建筑供暖，同時開啟標(biāo)準(zhǔn)地源熱泵機組來滿足工程訓(xùn)練中心和門廳的空調(diào)負(fù)荷，被動建筑冬季室內(nèi)設(shè)計溫度為22℃;夏季開啟全熱回收地源熱泵機組，通過毛細(xì)管末端和新風(fēng)系統(tǒng)為被動式建筑制冷，同時回收全熱機組的熱量來供應(yīng)熱水負(fù)荷，開啟標(biāo)準(zhǔn)地源熱泵機組來滿足訓(xùn)練中心和門廳的空調(diào)負(fù)荷。夏季室內(nèi)設(shè)計溫度為23℃。

2.3?風(fēng)光互補發(fā)電及光伏與建筑一體化技術(shù)

利用太陽能+風(fēng)能互補并網(wǎng)發(fā)電，采用光伏與建筑一體化設(shè)計，兼顧充分吸收陽光的同時又能保證建筑的美觀實用，光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)就近直接接于配電室低壓側(cè)的主配電箱內(nèi)，并入校園電網(wǎng)。風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)主要由風(fēng)力發(fā)電機，光伏方陣，智能控制器，多功能逆變器，輸送線路和輔助配件組成，將由風(fēng)光獲得的電力并網(wǎng)送入常規(guī)電網(wǎng)。晴天主要由太陽能發(fā)電，夜間和雨天由風(fēng)能發(fā)電。

3?價?值

（1）理論價值?該項目填補了嚴(yán)寒地區(qū)多能互補型的超低能耗建筑的空白，為嚴(yán)寒地區(qū)超低能耗建筑的相關(guān)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，施工工藝，驗收規(guī)范提供了理論依據(jù)。

（2）實踐價值?通過采用建筑節(jié)能成套的相關(guān)技術(shù)，對建筑能耗，使用舒適度情況，土壤全年用能，補能，自恢復(fù)，風(fēng)光發(fā)電情況的動態(tài)監(jiān)測及記錄數(shù)據(jù)，得出項目所在區(qū)域有關(guān)的變化規(guī)律，為持續(xù)研究提供了大量的數(shù)據(jù)資料，為嚴(yán)寒地區(qū)被動房建筑技術(shù)應(yīng)用及推廣打下了基礎(chǔ)。

（3）環(huán)境價值?經(jīng)測算，該建筑每年可減少耗能469144kW·h，節(jié)約標(biāo)煤168.89t，減少煙塵和有害物排放折合約10.8t。其節(jié)能減排，改善人居環(huán)境和質(zhì)量，具有良好的環(huán)境效益，風(fēng)光互補平均日發(fā)電量約100kWh，在過渡季節(jié)該建筑日均用量為80kWh，實現(xiàn)了真正意義上的零能耗甚至“產(chǎn)能建筑”。

4?結(jié)?語

項目工程總造價約為6627336元，折合建筑面積總成本3591/m2，被動式建筑初期投資略高，但節(jié)能，舒適，環(huán)保，其增量成本可在運行3年內(nèi)收回。

本項目目前投入使用兩年以來仍存在一些缺陷，由于長春所處嚴(yán)寒地區(qū)，每年供暖期長達(dá)六個月之久，在冬季訓(xùn)練中心除辦公區(qū)域外其他區(qū)域室內(nèi)溫度較低，只有10℃左右，新?lián)Q風(fēng)系統(tǒng)目前還不是很成熟;多能互補性地源熱泵管路維護(hù)復(fù)雜困難，由于管道深入地下約100m且管道為成組群設(shè)計無法單獨維修，所以給日后維護(hù)帶來了很大不便，目前發(fā)現(xiàn)故障管路但不能及時修繕，只能關(guān)閉整個井群的所有管路，這就給多能互補地源熱泵系統(tǒng)及新風(fēng)系統(tǒng)的循環(huán)造成了很大的影響，也是造成室內(nèi)溫度較低的重要因素之一。

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