作者
劉鬱林
摘要
超低能耗建築與裝配式建築技術結合存在風險和難點。河北省雄安新區某項目將超低能耗、鋼結構、裝配式及幕牆等體系融為一體。闡述該項目建築圍護結構技術，通過性能化設計對保溫、斷熱橋、門窗、新風、氣密性及可再生能源等技術進行優化，以建築能耗值為導向， 運用建築能耗模擬軟件對該項目進行能耗計算，並對該項目進行技術經濟分析。
該項目滿足國內外綠色建築和超低能耗被動式示範項目認證指標要求。這些成果對超低能耗鋼結構裝配式建築有一定參考價值。
關鍵詞
超低能耗 ；被動式房屋 ；鋼結構 ；裝配式 ；建築能耗模擬 ；技術經濟分析 ；雄安新區
作者
劉鬱林
摘要
超低能耗建築與裝配式建築技術結合存在風險和難點。河北省雄安新區某項目將超低能耗、鋼結構、裝配式及幕牆等體系融為一體。闡述該項目建築圍護結構技術，通過性能化設計對保溫、斷熱橋、門窗、新風、氣密性及可再生能源等技術進行優化，以建築能耗值為導向， 運用建築能耗模擬軟件對該項目進行能耗計算，並對該項目進行技術經濟分析。
該項目滿足國內外綠色建築和超低能耗被動式示範項目認證指標要求。這些成果對超低能耗鋼結構裝配式建築有一定參考價值。
關鍵詞
超低能耗 ；被動式房屋 ；鋼結構 ；裝配式 ；建築能耗模擬 ；技術經濟分析 ；雄安新區
1
項目背景
河北省雄安新區城鄉管理中心綜合服務中心，是北京市貫徹落實支持雄安新區建設的超低能耗裝配式綠色示範項目，也是貫徹落實《河北雄安新區規劃綱要》實施的建設項目。該項目承擔著政務服務、展示交流、企業辦公、會議培訓等多項功能。該項目總用地面積13000m2，總建築面積5173m2，地上3層，局部5層，建築高度為22.8m，建築結構形式為鋼框架結構，按被動式超低能耗建築設計。
該項目建設單位為北京住總集團。2018年5月開始進行主體結構施工，當年11月交付。該項目實現了建築設計與超低能耗、裝配式鋼結構技術的結合，同時也實現了立面造型與遮陽、光伏發電、被動式木鎖門窗、鋁板幕牆及屋頂被動式陽光房等多項技術的完美結合。
2
項目建設目標及規範要求
2.1 建設目標和主要內容
項目所屬的氣候區為寒冷(B)區。建築目標為被動式超低能耗綠色建築，滿足住建部被動式超低能耗綠色建築示範工程的性能指標要求。建築朝向為正南北向，建築體形係數0.186，窗牆面積比分別為：北向0.28，南向0.45，東向0.30，西向0.35，單一朝向窗牆比均≤0.70。
該項目在目標確定的基礎上，實現建築整體達到被動式超低能耗建築的要求，同時對功能空間進行新的設計，賦予建築既能充分展示被動式超低能耗建築技術與相關產品部件，也能夠體驗被動式超低能耗建築的舒適性與先進性。以體驗式、綠色化、智能化為主要特色，集中展示了鋼結構與被動式超低能耗建築體系的結合，以及光伏發電系統、淨水系統、地源熱泵系統、節能環保材料、智慧建築和智能安防等先進技術。
2.2 示範目標及要求
(1)住建部對超低能耗綠色建築要求如下：公共建築供暖、空調和照明能耗(計入可再生能源貢獻)在GB50189─2015《公共建築節能設計標準》基礎上降低60%以上，氣密性指標應符合換氣次數N50≤0.6h-1，室內環境標準達到GB50736─2012《民用建築供暖通風與空氣調節設計規範》中的Ⅰ級熱舒適度。
(2)德國能源署要求(北京地區標準)如下：年供暖需求≤15kWh/(m2˙a)，年供冷需求≤18kWh/(m2˙a)，一次能源年消耗量≤120kWh/(m2˙a)，氣密性測試指標應符合N50≤0.6h－1。
3
建築節能技術設計
本項目建築節能技術包括建築節能規劃設計、圍護結構節能技術、自然通風及遮陽節能技術、暖通空調和冷熱源系統技術、照明等技術、監測與控制技術以及可再生能源利用技術等。
3.1 建築節能設計
本項目在被動式超低能耗基礎上又創新加入了“鋼結構＋裝配式”。其原因如下：一方面，鋼結構具有自重輕、強度高、施工快捷、管線佈置方便、施工環境汙染少等優點；另一方面，裝配式施工能夠保證構件質量，縮短施工工期，並有效減少週轉料具、人工和材料成本支出。被動式超低能耗關鍵技術包括高效保溫隔熱系統、無熱橋構造系統、高性能保溫門窗系統、良好氣密性及高效熱回收系統。採用鋼結構裝配式超低能耗體系將鋼結構、裝配式體系與被動式超低能耗技術融為一體，推動節能技術與裝配式綠色建築技術的結合發展。
3.2 圍護結構節能技術
(1)非透明圍護結構措施。外牆採用300mm厚岩棉條，傳熱係數K=0.130W/(m2˙K)，材料導熱係數λ≤0.048W/(m2˙K)；屋面傳熱係數K=0.080W/(m2˙K)，採用400mm厚擠塑聚苯板，材料導熱係數λ≤0.032W/(m2˙K)；地面採用200mm厚擠塑聚苯板，傳熱係數K=0.150W/(m2˙K)，材料導熱係數λ≤0.032W/(m2˙K)。與土壤接觸的地下外牆基礎、柱子基礎外粘貼200mm擠塑聚苯板保溫。
(2)外窗及外門措施。外窗採用木索結構窗，3層玻璃＋暖邊充氬氣雙Low-E玻璃，傳熱係數K=0.8W/(m2˙K)，太陽得熱係數(SHGC)=0.45；鋁包木窗加暖邊，傳熱係數K=0.8W/(m2˙K)，SHGC=0.45。
鋁包木門窗及木索結構優勢如下：使用木材作為窗戶的框材，綠色環保，木質紋理自然美觀，木材屬於可再生地上資源；木材導熱係數低，窗戶的保溫性能與隔聲性能優異；木材表面採用水性環保塗料塗刷，沒有甲醛、苯等有害物質。首層南側入口外門採用鋁包木外開門(低門檻)，外門傳熱係數K≤1.0W/(m2˙K)；東、西側入口外門採用被動房門，傳熱係數K≤1.2W/(m2˙K)。
依據GB/T7106─2008《建築外門窗氣密、水密、抗風壓性能分級及檢測方法》相關規定，外門窗氣密性等級不應低於8級、水密性等級不應低於6級、抗風壓性能等級不應低於9級。
南立面遮陽採用帶光感追蹤、自動調節的機翼遮陽板，在炎熱夏季，機翼遮陽板可以根據太陽高度角的變化自動調節百葉角度阻擋太陽輻射進入室內，確保夏季室內涼爽舒適，降低空調能耗。東、西外窗均設置可調節的電動活動鋁合金百葉外遮陽。可調節外遮陽和外窗間距＞100mm，以免外窗玻璃被加熱，導致熱傳導，增加能耗。屋頂採光窗部分採用遙控活動外遮陽系統。
關鍵熱橋處理措施如下：①外牆保溫採用單層岩棉條保溫粘貼加斷熱橋錨栓固定施工體系；②屋頂採光棚採用節點進行斷熱橋處理；③外窗、外門均採用外掛式安裝方式，在門窗洞口處採取方鋼或槽鋼與主體固定，門窗斷熱橋的錨固件與鋼框固定，並儘量採用減少接觸面積、增加隔熱間層及使用非金屬材料等措施減少熱損失；④管道穿外牆部位預留套管並預留足夠的保溫間隙；⑤開關、插座接線盒等不應置於外牆上。
屋面保溫層處理措施如下：女兒牆構造柱之間填充300mm厚岩棉，伸入屋面長度≥500mm，確保外牆與屋面的保溫層連續；屋面保溫層靠近室外一側設置防水層，防水層應延續到女兒牆頂部蓋板內，使保溫層得到可靠防護；屋面結構層上、保溫層下設置隔汽層；屋面隔汽層設計及排氣構造設計應符合現行GB50345─2012《屋面工程技術規範》，保證屋面與外牆保溫層的連續。
(3)氣密性處理措施。該建築為鋼結構，內部抹灰層可作為氣密層，不同構件連接處採用特殊密封膠帶粘貼，如外窗與牆體連接部位、穿牆管道處等部位均需做氣密性處理，確保建築整體滿足氣密性。氣密性測試換氣次數N50≤0.6h－1，最終氣密性檢測結果為0.54h－1，滿足項目要求。
3.3 自然通風節能技術
本項目建築設置新風系統，提供24h不間斷新風。建築坐北朝南，使過渡季能夠有效利用自然通風。
3.4 高效熱回收新風系統技術
本項目暖通空調設計共採用2臺立式新風機組、1臺組合式空調機組設備，3臺主機均安裝在5層新風機房內。組合式空調機組服務對象為首層大空間展廳，兩臺新風機組，其中1臺服務於1層、2層(除大空間展廳部分)展廳部分，另1臺服務於3層辦公區及4層健身房。新風熱回收系統擁有高效的全熱回收裝置，可以對新風起到冬季加熱、夏季除溼的功能，熱回收裝置的顯熱回收效率為75.76%。
考慮到噪聲及舒適性問題，設備均採用低噪聲型，並設減震裝置；風機等設備設在單獨機房內，機房設吸聲減噪隔震措施；機組與風管連接處採用柔性接管；土建風井由建築專業做好消聲處理；所有吊裝風機均採用彈性吊杆，柔性連接；風管內風速≤3m/s，風口處風速≤1m/s。高效熱回收新風系統圖見圖1。
作者
劉鬱林
摘要
超低能耗建築與裝配式建築技術結合存在風險和難點。河北省雄安新區某項目將超低能耗、鋼結構、裝配式及幕牆等體系融為一體。闡述該項目建築圍護結構技術，通過性能化設計對保溫、斷熱橋、門窗、新風、氣密性及可再生能源等技術進行優化，以建築能耗值為導向， 運用建築能耗模擬軟件對該項目進行能耗計算，並對該項目進行技術經濟分析。
該項目滿足國內外綠色建築和超低能耗被動式示範項目認證指標要求。這些成果對超低能耗鋼結構裝配式建築有一定參考價值。
關鍵詞
超低能耗 ；被動式房屋 ；鋼結構 ；裝配式 ；建築能耗模擬 ；技術經濟分析 ；雄安新區
1
項目背景
河北省雄安新區城鄉管理中心綜合服務中心，是北京市貫徹落實支持雄安新區建設的超低能耗裝配式綠色示範項目，也是貫徹落實《河北雄安新區規劃綱要》實施的建設項目。該項目承擔著政務服務、展示交流、企業辦公、會議培訓等多項功能。該項目總用地面積13000m2，總建築面積5173m2，地上3層，局部5層，建築高度為22.8m，建築結構形式為鋼框架結構，按被動式超低能耗建築設計。
該項目建設單位為北京住總集團。2018年5月開始進行主體結構施工，當年11月交付。該項目實現了建築設計與超低能耗、裝配式鋼結構技術的結合，同時也實現了立面造型與遮陽、光伏發電、被動式木鎖門窗、鋁板幕牆及屋頂被動式陽光房等多項技術的完美結合。
2
項目建設目標及規範要求
2.1 建設目標和主要內容
項目所屬的氣候區為寒冷(B)區。建築目標為被動式超低能耗綠色建築，滿足住建部被動式超低能耗綠色建築示範工程的性能指標要求。建築朝向為正南北向，建築體形係數0.186，窗牆面積比分別為：北向0.28，南向0.45，東向0.30，西向0.35，單一朝向窗牆比均≤0.70。
該項目在目標確定的基礎上，實現建築整體達到被動式超低能耗建築的要求，同時對功能空間進行新的設計，賦予建築既能充分展示被動式超低能耗建築技術與相關產品部件，也能夠體驗被動式超低能耗建築的舒適性與先進性。以體驗式、綠色化、智能化為主要特色，集中展示了鋼結構與被動式超低能耗建築體系的結合，以及光伏發電系統、淨水系統、地源熱泵系統、節能環保材料、智慧建築和智能安防等先進技術。
2.2 示範目標及要求
(1)住建部對超低能耗綠色建築要求如下：公共建築供暖、空調和照明能耗(計入可再生能源貢獻)在GB50189─2015《公共建築節能設計標準》基礎上降低60%以上，氣密性指標應符合換氣次數N50≤0.6h-1，室內環境標準達到GB50736─2012《民用建築供暖通風與空氣調節設計規範》中的Ⅰ級熱舒適度。
(2)德國能源署要求(北京地區標準)如下：年供暖需求≤15kWh/(m2˙a)，年供冷需求≤18kWh/(m2˙a)，一次能源年消耗量≤120kWh/(m2˙a)，氣密性測試指標應符合N50≤0.6h－1。
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建築節能技術設計
本項目建築節能技術包括建築節能規劃設計、圍護結構節能技術、自然通風及遮陽節能技術、暖通空調和冷熱源系統技術、照明等技術、監測與控制技術以及可再生能源利用技術等。
3.1 建築節能設計
本項目在被動式超低能耗基礎上又創新加入了“鋼結構＋裝配式”。其原因如下：一方面，鋼結構具有自重輕、強度高、施工快捷、管線佈置方便、施工環境汙染少等優點；另一方面，裝配式施工能夠保證構件質量，縮短施工工期，並有效減少週轉料具、人工和材料成本支出。被動式超低能耗關鍵技術包括高效保溫隔熱系統、無熱橋構造系統、高性能保溫門窗系統、良好氣密性及高效熱回收系統。採用鋼結構裝配式超低能耗體系將鋼結構、裝配式體系與被動式超低能耗技術融為一體，推動節能技術與裝配式綠色建築技術的結合發展。
3.2 圍護結構節能技術
(1)非透明圍護結構措施。外牆採用300mm厚岩棉條，傳熱係數K=0.130W/(m2˙K)，材料導熱係數λ≤0.048W/(m2˙K)；屋面傳熱係數K=0.080W/(m2˙K)，採用400mm厚擠塑聚苯板，材料導熱係數λ≤0.032W/(m2˙K)；地面採用200mm厚擠塑聚苯板，傳熱係數K=0.150W/(m2˙K)，材料導熱係數λ≤0.032W/(m2˙K)。與土壤接觸的地下外牆基礎、柱子基礎外粘貼200mm擠塑聚苯板保溫。
(2)外窗及外門措施。外窗採用木索結構窗，3層玻璃＋暖邊充氬氣雙Low-E玻璃，傳熱係數K=0.8W/(m2˙K)，太陽得熱係數(SHGC)=0.45；鋁包木窗加暖邊，傳熱係數K=0.8W/(m2˙K)，SHGC=0.45。
鋁包木門窗及木索結構優勢如下：使用木材作為窗戶的框材，綠色環保，木質紋理自然美觀，木材屬於可再生地上資源；木材導熱係數低，窗戶的保溫性能與隔聲性能優異；木材表面採用水性環保塗料塗刷，沒有甲醛、苯等有害物質。首層南側入口外門採用鋁包木外開門(低門檻)，外門傳熱係數K≤1.0W/(m2˙K)；東、西側入口外門採用被動房門，傳熱係數K≤1.2W/(m2˙K)。
依據GB/T7106─2008《建築外門窗氣密、水密、抗風壓性能分級及檢測方法》相關規定，外門窗氣密性等級不應低於8級、水密性等級不應低於6級、抗風壓性能等級不應低於9級。
南立面遮陽採用帶光感追蹤、自動調節的機翼遮陽板，在炎熱夏季，機翼遮陽板可以根據太陽高度角的變化自動調節百葉角度阻擋太陽輻射進入室內，確保夏季室內涼爽舒適，降低空調能耗。東、西外窗均設置可調節的電動活動鋁合金百葉外遮陽。可調節外遮陽和外窗間距＞100mm，以免外窗玻璃被加熱，導致熱傳導，增加能耗。屋頂採光窗部分採用遙控活動外遮陽系統。
關鍵熱橋處理措施如下：①外牆保溫採用單層岩棉條保溫粘貼加斷熱橋錨栓固定施工體系；②屋頂採光棚採用節點進行斷熱橋處理；③外窗、外門均採用外掛式安裝方式，在門窗洞口處採取方鋼或槽鋼與主體固定，門窗斷熱橋的錨固件與鋼框固定，並儘量採用減少接觸面積、增加隔熱間層及使用非金屬材料等措施減少熱損失；④管道穿外牆部位預留套管並預留足夠的保溫間隙；⑤開關、插座接線盒等不應置於外牆上。
屋面保溫層處理措施如下：女兒牆構造柱之間填充300mm厚岩棉，伸入屋面長度≥500mm，確保外牆與屋面的保溫層連續；屋面保溫層靠近室外一側設置防水層，防水層應延續到女兒牆頂部蓋板內，使保溫層得到可靠防護；屋面結構層上、保溫層下設置隔汽層；屋面隔汽層設計及排氣構造設計應符合現行GB50345─2012《屋面工程技術規範》，保證屋面與外牆保溫層的連續。
(3)氣密性處理措施。該建築為鋼結構，內部抹灰層可作為氣密層，不同構件連接處採用特殊密封膠帶粘貼，如外窗與牆體連接部位、穿牆管道處等部位均需做氣密性處理，確保建築整體滿足氣密性。氣密性測試換氣次數N50≤0.6h－1，最終氣密性檢測結果為0.54h－1，滿足項目要求。
3.3 自然通風節能技術
本項目建築設置新風系統，提供24h不間斷新風。建築坐北朝南，使過渡季能夠有效利用自然通風。
3.4 高效熱回收新風系統技術
本項目暖通空調設計共採用2臺立式新風機組、1臺組合式空調機組設備，3臺主機均安裝在5層新風機房內。組合式空調機組服務對象為首層大空間展廳，兩臺新風機組，其中1臺服務於1層、2層(除大空間展廳部分)展廳部分，另1臺服務於3層辦公區及4層健身房。新風熱回收系統擁有高效的全熱回收裝置，可以對新風起到冬季加熱、夏季除溼的功能，熱回收裝置的顯熱回收效率為75.76%。
考慮到噪聲及舒適性問題，設備均採用低噪聲型，並設減震裝置；風機等設備設在單獨機房內，機房設吸聲減噪隔震措施；機組與風管連接處採用柔性接管；土建風井由建築專業做好消聲處理；所有吊裝風機均採用彈性吊杆，柔性連接；風管內風速≤3m/s，風口處風速≤1m/s。高效熱回收新風系統圖見圖1。
圖 1 高效熱回收新風系統圖
3.5 暖通空調和冷熱源系統技術
(1)空調系統。該項目採用集中新風+風機盤管的空調系統，其中新風系統能夠承擔部分室內冷熱負荷，風機盤管作為輔助供冷供暖方式，在夏季及冬季極端天氣下開啟。
該項目採用的新風機組集新風、淨化、製冷、除溼、制熱功能於一體的多功能用途機組，該機組與室內風管和出風口連接後成為一個室內空氣處理系統，能根據客戶需求，為用戶提供潔淨、舒適的室內居住環境。其工作原理如下：空氣循環系統由兩股空氣流組成，即室外新鮮氣流、室內汙濁氣流。室外新鮮氣流：室外新鮮空氣(新風)從室外依次經過新風風閥、新風過濾器、全熱能量交換器、然後由循環送風機正壓經過PM2.5過濾器後送入室內。室內汙濁氣流：室內汙濁空氣(來自衛生間)依次經過汙濁空氣過濾器、全熱能量交換器，然後由排風機送至室外。
(2)冷、熱源系統。新風和風機盤管的冷熱源均由動力中心的地源熱泵機房供應，具有高效節能的特點。夏季冷凍水供回水溫度分別為7℃、12℃；冬季空調熱水供回水溫度分別為45℃、40℃，供空調新風機組、組合式空調機組和風機盤管。
(3)自動控制系統。自動控制系統採用直接數字式監控系統，在空調控制中心能顯示打印出空調、通風、製冷等各系統設備的運行狀態及主要運行參數，並進行集中遠距離控制和程序控制。水泵、風機等採用高效節能產品，並採用變頻控制等節電措施。
3.6 照明等節能技術
光源均選高效LED節能光源和燈具，比普通節能燈節能50%以上；公共樓梯間等公共照明採用聲光控燈，火災時強啟；展廳、電梯廳、走廊等採用LED節能燈；照度標準按現行GB50034─2013《建築照明設計標準》執行。主要工作場所照明系統參數設置見表1。
表 1 照明系統參數設置表
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劉鬱林
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超低能耗建築與裝配式建築技術結合存在風險和難點。河北省雄安新區某項目將超低能耗、鋼結構、裝配式及幕牆等體系融為一體。闡述該項目建築圍護結構技術，通過性能化設計對保溫、斷熱橋、門窗、新風、氣密性及可再生能源等技術進行優化，以建築能耗值為導向， 運用建築能耗模擬軟件對該項目進行能耗計算，並對該項目進行技術經濟分析。
該項目滿足國內外綠色建築和超低能耗被動式示範項目認證指標要求。這些成果對超低能耗鋼結構裝配式建築有一定參考價值。
關鍵詞
超低能耗 ；被動式房屋 ；鋼結構 ；裝配式 ；建築能耗模擬 ；技術經濟分析 ；雄安新區
1
項目背景
河北省雄安新區城鄉管理中心綜合服務中心，是北京市貫徹落實支持雄安新區建設的超低能耗裝配式綠色示範項目，也是貫徹落實《河北雄安新區規劃綱要》實施的建設項目。該項目承擔著政務服務、展示交流、企業辦公、會議培訓等多項功能。該項目總用地面積13000m2，總建築面積5173m2，地上3層，局部5層，建築高度為22.8m，建築結構形式為鋼框架結構，按被動式超低能耗建築設計。
該項目建設單位為北京住總集團。2018年5月開始進行主體結構施工，當年11月交付。該項目實現了建築設計與超低能耗、裝配式鋼結構技術的結合，同時也實現了立面造型與遮陽、光伏發電、被動式木鎖門窗、鋁板幕牆及屋頂被動式陽光房等多項技術的完美結合。
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項目建設目標及規範要求
2.1 建設目標和主要內容
項目所屬的氣候區為寒冷(B)區。建築目標為被動式超低能耗綠色建築，滿足住建部被動式超低能耗綠色建築示範工程的性能指標要求。建築朝向為正南北向，建築體形係數0.186，窗牆面積比分別為：北向0.28，南向0.45，東向0.30，西向0.35，單一朝向窗牆比均≤0.70。
該項目在目標確定的基礎上，實現建築整體達到被動式超低能耗建築的要求，同時對功能空間進行新的設計，賦予建築既能充分展示被動式超低能耗建築技術與相關產品部件，也能夠體驗被動式超低能耗建築的舒適性與先進性。以體驗式、綠色化、智能化為主要特色，集中展示了鋼結構與被動式超低能耗建築體系的結合，以及光伏發電系統、淨水系統、地源熱泵系統、節能環保材料、智慧建築和智能安防等先進技術。
2.2 示範目標及要求
(1)住建部對超低能耗綠色建築要求如下：公共建築供暖、空調和照明能耗(計入可再生能源貢獻)在GB50189─2015《公共建築節能設計標準》基礎上降低60%以上，氣密性指標應符合換氣次數N50≤0.6h-1，室內環境標準達到GB50736─2012《民用建築供暖通風與空氣調節設計規範》中的Ⅰ級熱舒適度。
(2)德國能源署要求(北京地區標準)如下：年供暖需求≤15kWh/(m2˙a)，年供冷需求≤18kWh/(m2˙a)，一次能源年消耗量≤120kWh/(m2˙a)，氣密性測試指標應符合N50≤0.6h－1。
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建築節能技術設計
本項目建築節能技術包括建築節能規劃設計、圍護結構節能技術、自然通風及遮陽節能技術、暖通空調和冷熱源系統技術、照明等技術、監測與控制技術以及可再生能源利用技術等。
3.1 建築節能設計
本項目在被動式超低能耗基礎上又創新加入了“鋼結構＋裝配式”。其原因如下：一方面，鋼結構具有自重輕、強度高、施工快捷、管線佈置方便、施工環境汙染少等優點；另一方面，裝配式施工能夠保證構件質量，縮短施工工期，並有效減少週轉料具、人工和材料成本支出。被動式超低能耗關鍵技術包括高效保溫隔熱系統、無熱橋構造系統、高性能保溫門窗系統、良好氣密性及高效熱回收系統。採用鋼結構裝配式超低能耗體系將鋼結構、裝配式體系與被動式超低能耗技術融為一體，推動節能技術與裝配式綠色建築技術的結合發展。
3.2 圍護結構節能技術
(1)非透明圍護結構措施。外牆採用300mm厚岩棉條，傳熱係數K=0.130W/(m2˙K)，材料導熱係數λ≤0.048W/(m2˙K)；屋面傳熱係數K=0.080W/(m2˙K)，採用400mm厚擠塑聚苯板，材料導熱係數λ≤0.032W/(m2˙K)；地面採用200mm厚擠塑聚苯板，傳熱係數K=0.150W/(m2˙K)，材料導熱係數λ≤0.032W/(m2˙K)。與土壤接觸的地下外牆基礎、柱子基礎外粘貼200mm擠塑聚苯板保溫。
(2)外窗及外門措施。外窗採用木索結構窗，3層玻璃＋暖邊充氬氣雙Low-E玻璃，傳熱係數K=0.8W/(m2˙K)，太陽得熱係數(SHGC)=0.45；鋁包木窗加暖邊，傳熱係數K=0.8W/(m2˙K)，SHGC=0.45。
鋁包木門窗及木索結構優勢如下：使用木材作為窗戶的框材，綠色環保，木質紋理自然美觀，木材屬於可再生地上資源；木材導熱係數低，窗戶的保溫性能與隔聲性能優異；木材表面採用水性環保塗料塗刷，沒有甲醛、苯等有害物質。首層南側入口外門採用鋁包木外開門(低門檻)，外門傳熱係數K≤1.0W/(m2˙K)；東、西側入口外門採用被動房門，傳熱係數K≤1.2W/(m2˙K)。
依據GB/T7106─2008《建築外門窗氣密、水密、抗風壓性能分級及檢測方法》相關規定，外門窗氣密性等級不應低於8級、水密性等級不應低於6級、抗風壓性能等級不應低於9級。
南立面遮陽採用帶光感追蹤、自動調節的機翼遮陽板，在炎熱夏季，機翼遮陽板可以根據太陽高度角的變化自動調節百葉角度阻擋太陽輻射進入室內，確保夏季室內涼爽舒適，降低空調能耗。東、西外窗均設置可調節的電動活動鋁合金百葉外遮陽。可調節外遮陽和外窗間距＞100mm，以免外窗玻璃被加熱，導致熱傳導，增加能耗。屋頂採光窗部分採用遙控活動外遮陽系統。
關鍵熱橋處理措施如下：①外牆保溫採用單層岩棉條保溫粘貼加斷熱橋錨栓固定施工體系；②屋頂採光棚採用節點進行斷熱橋處理；③外窗、外門均採用外掛式安裝方式，在門窗洞口處採取方鋼或槽鋼與主體固定，門窗斷熱橋的錨固件與鋼框固定，並儘量採用減少接觸面積、增加隔熱間層及使用非金屬材料等措施減少熱損失；④管道穿外牆部位預留套管並預留足夠的保溫間隙；⑤開關、插座接線盒等不應置於外牆上。
屋面保溫層處理措施如下：女兒牆構造柱之間填充300mm厚岩棉，伸入屋面長度≥500mm，確保外牆與屋面的保溫層連續；屋面保溫層靠近室外一側設置防水層，防水層應延續到女兒牆頂部蓋板內，使保溫層得到可靠防護；屋面結構層上、保溫層下設置隔汽層；屋面隔汽層設計及排氣構造設計應符合現行GB50345─2012《屋面工程技術規範》，保證屋面與外牆保溫層的連續。
(3)氣密性處理措施。該建築為鋼結構，內部抹灰層可作為氣密層，不同構件連接處採用特殊密封膠帶粘貼，如外窗與牆體連接部位、穿牆管道處等部位均需做氣密性處理，確保建築整體滿足氣密性。氣密性測試換氣次數N50≤0.6h－1，最終氣密性檢測結果為0.54h－1，滿足項目要求。
3.3 自然通風節能技術
本項目建築設置新風系統，提供24h不間斷新風。建築坐北朝南，使過渡季能夠有效利用自然通風。
3.4 高效熱回收新風系統技術
本項目暖通空調設計共採用2臺立式新風機組、1臺組合式空調機組設備，3臺主機均安裝在5層新風機房內。組合式空調機組服務對象為首層大空間展廳，兩臺新風機組，其中1臺服務於1層、2層(除大空間展廳部分)展廳部分，另1臺服務於3層辦公區及4層健身房。新風熱回收系統擁有高效的全熱回收裝置，可以對新風起到冬季加熱、夏季除溼的功能，熱回收裝置的顯熱回收效率為75.76%。
考慮到噪聲及舒適性問題，設備均採用低噪聲型，並設減震裝置；風機等設備設在單獨機房內，機房設吸聲減噪隔震措施；機組與風管連接處採用柔性接管；土建風井由建築專業做好消聲處理；所有吊裝風機均採用彈性吊杆，柔性連接；風管內風速≤3m/s，風口處風速≤1m/s。高效熱回收新風系統圖見圖1。
圖 1 高效熱回收新風系統圖
3.5 暖通空調和冷熱源系統技術
(1)空調系統。該項目採用集中新風+風機盤管的空調系統，其中新風系統能夠承擔部分室內冷熱負荷，風機盤管作為輔助供冷供暖方式，在夏季及冬季極端天氣下開啟。
該項目採用的新風機組集新風、淨化、製冷、除溼、制熱功能於一體的多功能用途機組，該機組與室內風管和出風口連接後成為一個室內空氣處理系統，能根據客戶需求，為用戶提供潔淨、舒適的室內居住環境。其工作原理如下：空氣循環系統由兩股空氣流組成，即室外新鮮氣流、室內汙濁氣流。室外新鮮氣流：室外新鮮空氣(新風)從室外依次經過新風風閥、新風過濾器、全熱能量交換器、然後由循環送風機正壓經過PM2.5過濾器後送入室內。室內汙濁氣流：室內汙濁空氣(來自衛生間)依次經過汙濁空氣過濾器、全熱能量交換器，然後由排風機送至室外。
(2)冷、熱源系統。新風和風機盤管的冷熱源均由動力中心的地源熱泵機房供應，具有高效節能的特點。夏季冷凍水供回水溫度分別為7℃、12℃；冬季空調熱水供回水溫度分別為45℃、40℃，供空調新風機組、組合式空調機組和風機盤管。
(3)自動控制系統。自動控制系統採用直接數字式監控系統，在空調控制中心能顯示打印出空調、通風、製冷等各系統設備的運行狀態及主要運行參數，並進行集中遠距離控制和程序控制。水泵、風機等採用高效節能產品，並採用變頻控制等節電措施。
3.6 照明等節能技術
光源均選高效LED節能光源和燈具，比普通節能燈節能50%以上；公共樓梯間等公共照明採用聲光控燈，火災時強啟；展廳、電梯廳、走廊等採用LED節能燈；照度標準按現行GB50034─2013《建築照明設計標準》執行。主要工作場所照明系統參數設置見表1。
表 1 照明系統參數設置表
3.7 監測與控制技術
本監測平臺利用建築信息模型技術，將精細化設計、施工的理念運用到精細化運維管理中。本監測平臺通過監測空調系統(冷熱源系統、輸配系統、末端系統)、照明系統以及電氣設備用電情況、各項用水指標情況，同時監測室內外各項舒適性指標(溫度、相對溼度、CO2濃度、PM2.5濃度等)，綜合判斷各項用能指標，診斷能源狀況，制定節能策略，最終保證被動式超低能耗建築真正落地。監控平臺主要包括能耗分析系統(能耗分析和上位機)、舒適性檢測系統(環境探測器)、能耗檢測系統(限電器、智能電錶)和智能能照明系統(智能照明)等，通過集中器將各系統連接起來。
3.8 可再生能源利用技術
在被動式超低能耗建築供冷供熱能耗大幅下降的情況下，該項目使用可再生能源光伏發電系統可抵消一部分能源消耗。
光伏發電系統：設置300片光伏板，光伏組件尺寸為1680mm×992mm，即發即用；年單位面積平均發電量為21.34kWh/m2，年光伏發電總量約為110376.00kWh。地源熱泵技術屬可再生能源利用技術：地源熱泵是利用地球表面淺層地熱資源作為冷熱源，進行能量轉換的供暖空調系統。
地源熱泵屬經濟有效的節能技術，地能或地表淺層地熱資源的溫度一年四季相對穩定，冬季比環境空氣溫度高，夏季比環境空氣溫度低，是很好的熱泵熱源和空調冷源。這種溫度特性使得地源熱泵比傳統空調系統運行效率要高40%。另外，地能溫度較恆定的特性，使熱泵機組運行更可靠、穩定，也保證了系統的高效性和經濟性。
地源熱泵汙染物排放：與空氣源熱泵相比，相當於減少40%以上；與電供暖相比，相當於減少70%以上。
光伏發電和地源熱泵屬清潔能源：本項目清潔能源利用率佔建築總能耗的54%左右。
4
項目能耗指標計算
該項目根據住建部被動式超低能耗綠色建築示範工程技術要求與德國被動房的性能指標要求進行設計。結合項目實際情況，綜合考慮技術指標和經濟指標，採用DeST建築能耗模擬軟件和德國PHPP計算軟件進行能耗設計。
4.1 建築基本信息
該項目建築體形係數見表2，建築窗牆比見表3。
表 2 建築體形係數
作者
劉鬱林
摘要
超低能耗建築與裝配式建築技術結合存在風險和難點。河北省雄安新區某項目將超低能耗、鋼結構、裝配式及幕牆等體系融為一體。闡述該項目建築圍護結構技術，通過性能化設計對保溫、斷熱橋、門窗、新風、氣密性及可再生能源等技術進行優化，以建築能耗值為導向， 運用建築能耗模擬軟件對該項目進行能耗計算，並對該項目進行技術經濟分析。
該項目滿足國內外綠色建築和超低能耗被動式示範項目認證指標要求。這些成果對超低能耗鋼結構裝配式建築有一定參考價值。
關鍵詞
超低能耗 ；被動式房屋 ；鋼結構 ；裝配式 ；建築能耗模擬 ；技術經濟分析 ；雄安新區
1
項目背景
河北省雄安新區城鄉管理中心綜合服務中心，是北京市貫徹落實支持雄安新區建設的超低能耗裝配式綠色示範項目，也是貫徹落實《河北雄安新區規劃綱要》實施的建設項目。該項目承擔著政務服務、展示交流、企業辦公、會議培訓等多項功能。該項目總用地面積13000m2，總建築面積5173m2，地上3層，局部5層，建築高度為22.8m，建築結構形式為鋼框架結構，按被動式超低能耗建築設計。
該項目建設單位為北京住總集團。2018年5月開始進行主體結構施工，當年11月交付。該項目實現了建築設計與超低能耗、裝配式鋼結構技術的結合，同時也實現了立面造型與遮陽、光伏發電、被動式木鎖門窗、鋁板幕牆及屋頂被動式陽光房等多項技術的完美結合。
2
項目建設目標及規範要求
2.1 建設目標和主要內容
項目所屬的氣候區為寒冷(B)區。建築目標為被動式超低能耗綠色建築，滿足住建部被動式超低能耗綠色建築示範工程的性能指標要求。建築朝向為正南北向，建築體形係數0.186，窗牆面積比分別為：北向0.28，南向0.45，東向0.30，西向0.35，單一朝向窗牆比均≤0.70。
該項目在目標確定的基礎上，實現建築整體達到被動式超低能耗建築的要求，同時對功能空間進行新的設計，賦予建築既能充分展示被動式超低能耗建築技術與相關產品部件，也能夠體驗被動式超低能耗建築的舒適性與先進性。以體驗式、綠色化、智能化為主要特色，集中展示了鋼結構與被動式超低能耗建築體系的結合，以及光伏發電系統、淨水系統、地源熱泵系統、節能環保材料、智慧建築和智能安防等先進技術。
2.2 示範目標及要求
(1)住建部對超低能耗綠色建築要求如下：公共建築供暖、空調和照明能耗(計入可再生能源貢獻)在GB50189─2015《公共建築節能設計標準》基礎上降低60%以上，氣密性指標應符合換氣次數N50≤0.6h-1，室內環境標準達到GB50736─2012《民用建築供暖通風與空氣調節設計規範》中的Ⅰ級熱舒適度。
(2)德國能源署要求(北京地區標準)如下：年供暖需求≤15kWh/(m2˙a)，年供冷需求≤18kWh/(m2˙a)，一次能源年消耗量≤120kWh/(m2˙a)，氣密性測試指標應符合N50≤0.6h－1。
3
建築節能技術設計
本項目建築節能技術包括建築節能規劃設計、圍護結構節能技術、自然通風及遮陽節能技術、暖通空調和冷熱源系統技術、照明等技術、監測與控制技術以及可再生能源利用技術等。
3.1 建築節能設計
本項目在被動式超低能耗基礎上又創新加入了“鋼結構＋裝配式”。其原因如下：一方面，鋼結構具有自重輕、強度高、施工快捷、管線佈置方便、施工環境汙染少等優點；另一方面，裝配式施工能夠保證構件質量，縮短施工工期，並有效減少週轉料具、人工和材料成本支出。被動式超低能耗關鍵技術包括高效保溫隔熱系統、無熱橋構造系統、高性能保溫門窗系統、良好氣密性及高效熱回收系統。採用鋼結構裝配式超低能耗體系將鋼結構、裝配式體系與被動式超低能耗技術融為一體，推動節能技術與裝配式綠色建築技術的結合發展。
3.2 圍護結構節能技術
(1)非透明圍護結構措施。外牆採用300mm厚岩棉條，傳熱係數K=0.130W/(m2˙K)，材料導熱係數λ≤0.048W/(m2˙K)；屋面傳熱係數K=0.080W/(m2˙K)，採用400mm厚擠塑聚苯板，材料導熱係數λ≤0.032W/(m2˙K)；地面採用200mm厚擠塑聚苯板，傳熱係數K=0.150W/(m2˙K)，材料導熱係數λ≤0.032W/(m2˙K)。與土壤接觸的地下外牆基礎、柱子基礎外粘貼200mm擠塑聚苯板保溫。
(2)外窗及外門措施。外窗採用木索結構窗，3層玻璃＋暖邊充氬氣雙Low-E玻璃，傳熱係數K=0.8W/(m2˙K)，太陽得熱係數(SHGC)=0.45；鋁包木窗加暖邊，傳熱係數K=0.8W/(m2˙K)，SHGC=0.45。
鋁包木門窗及木索結構優勢如下：使用木材作為窗戶的框材，綠色環保，木質紋理自然美觀，木材屬於可再生地上資源；木材導熱係數低，窗戶的保溫性能與隔聲性能優異；木材表面採用水性環保塗料塗刷，沒有甲醛、苯等有害物質。首層南側入口外門採用鋁包木外開門(低門檻)，外門傳熱係數K≤1.0W/(m2˙K)；東、西側入口外門採用被動房門，傳熱係數K≤1.2W/(m2˙K)。
依據GB/T7106─2008《建築外門窗氣密、水密、抗風壓性能分級及檢測方法》相關規定，外門窗氣密性等級不應低於8級、水密性等級不應低於6級、抗風壓性能等級不應低於9級。
南立面遮陽採用帶光感追蹤、自動調節的機翼遮陽板，在炎熱夏季，機翼遮陽板可以根據太陽高度角的變化自動調節百葉角度阻擋太陽輻射進入室內，確保夏季室內涼爽舒適，降低空調能耗。東、西外窗均設置可調節的電動活動鋁合金百葉外遮陽。可調節外遮陽和外窗間距＞100mm，以免外窗玻璃被加熱，導致熱傳導，增加能耗。屋頂採光窗部分採用遙控活動外遮陽系統。
關鍵熱橋處理措施如下：①外牆保溫採用單層岩棉條保溫粘貼加斷熱橋錨栓固定施工體系；②屋頂採光棚採用節點進行斷熱橋處理；③外窗、外門均採用外掛式安裝方式，在門窗洞口處採取方鋼或槽鋼與主體固定，門窗斷熱橋的錨固件與鋼框固定，並儘量採用減少接觸面積、增加隔熱間層及使用非金屬材料等措施減少熱損失；④管道穿外牆部位預留套管並預留足夠的保溫間隙；⑤開關、插座接線盒等不應置於外牆上。
屋面保溫層處理措施如下：女兒牆構造柱之間填充300mm厚岩棉，伸入屋面長度≥500mm，確保外牆與屋面的保溫層連續；屋面保溫層靠近室外一側設置防水層，防水層應延續到女兒牆頂部蓋板內，使保溫層得到可靠防護；屋面結構層上、保溫層下設置隔汽層；屋面隔汽層設計及排氣構造設計應符合現行GB50345─2012《屋面工程技術規範》，保證屋面與外牆保溫層的連續。
(3)氣密性處理措施。該建築為鋼結構，內部抹灰層可作為氣密層，不同構件連接處採用特殊密封膠帶粘貼，如外窗與牆體連接部位、穿牆管道處等部位均需做氣密性處理，確保建築整體滿足氣密性。氣密性測試換氣次數N50≤0.6h－1，最終氣密性檢測結果為0.54h－1，滿足項目要求。
3.3 自然通風節能技術
本項目建築設置新風系統，提供24h不間斷新風。建築坐北朝南，使過渡季能夠有效利用自然通風。
3.4 高效熱回收新風系統技術
本項目暖通空調設計共採用2臺立式新風機組、1臺組合式空調機組設備，3臺主機均安裝在5層新風機房內。組合式空調機組服務對象為首層大空間展廳，兩臺新風機組，其中1臺服務於1層、2層(除大空間展廳部分)展廳部分，另1臺服務於3層辦公區及4層健身房。新風熱回收系統擁有高效的全熱回收裝置，可以對新風起到冬季加熱、夏季除溼的功能，熱回收裝置的顯熱回收效率為75.76%。
考慮到噪聲及舒適性問題，設備均採用低噪聲型，並設減震裝置；風機等設備設在單獨機房內，機房設吸聲減噪隔震措施；機組與風管連接處採用柔性接管；土建風井由建築專業做好消聲處理；所有吊裝風機均採用彈性吊杆，柔性連接；風管內風速≤3m/s，風口處風速≤1m/s。高效熱回收新風系統圖見圖1。
圖 1 高效熱回收新風系統圖
3.5 暖通空調和冷熱源系統技術
(1)空調系統。該項目採用集中新風+風機盤管的空調系統，其中新風系統能夠承擔部分室內冷熱負荷，風機盤管作為輔助供冷供暖方式，在夏季及冬季極端天氣下開啟。
該項目採用的新風機組集新風、淨化、製冷、除溼、制熱功能於一體的多功能用途機組，該機組與室內風管和出風口連接後成為一個室內空氣處理系統，能根據客戶需求，為用戶提供潔淨、舒適的室內居住環境。其工作原理如下：空氣循環系統由兩股空氣流組成，即室外新鮮氣流、室內汙濁氣流。室外新鮮氣流：室外新鮮空氣(新風)從室外依次經過新風風閥、新風過濾器、全熱能量交換器、然後由循環送風機正壓經過PM2.5過濾器後送入室內。室內汙濁氣流：室內汙濁空氣(來自衛生間)依次經過汙濁空氣過濾器、全熱能量交換器，然後由排風機送至室外。
(2)冷、熱源系統。新風和風機盤管的冷熱源均由動力中心的地源熱泵機房供應，具有高效節能的特點。夏季冷凍水供回水溫度分別為7℃、12℃；冬季空調熱水供回水溫度分別為45℃、40℃，供空調新風機組、組合式空調機組和風機盤管。
(3)自動控制系統。自動控制系統採用直接數字式監控系統，在空調控制中心能顯示打印出空調、通風、製冷等各系統設備的運行狀態及主要運行參數，並進行集中遠距離控制和程序控制。水泵、風機等採用高效節能產品，並採用變頻控制等節電措施。
3.6 照明等節能技術
光源均選高效LED節能光源和燈具，比普通節能燈節能50%以上；公共樓梯間等公共照明採用聲光控燈，火災時強啟；展廳、電梯廳、走廊等採用LED節能燈；照度標準按現行GB50034─2013《建築照明設計標準》執行。主要工作場所照明系統參數設置見表1。
表 1 照明系統參數設置表
3.7 監測與控制技術
本監測平臺利用建築信息模型技術，將精細化設計、施工的理念運用到精細化運維管理中。本監測平臺通過監測空調系統(冷熱源系統、輸配系統、末端系統)、照明系統以及電氣設備用電情況、各項用水指標情況，同時監測室內外各項舒適性指標(溫度、相對溼度、CO2濃度、PM2.5濃度等)，綜合判斷各項用能指標，診斷能源狀況，制定節能策略，最終保證被動式超低能耗建築真正落地。監控平臺主要包括能耗分析系統(能耗分析和上位機)、舒適性檢測系統(環境探測器)、能耗檢測系統(限電器、智能電錶)和智能能照明系統(智能照明)等，通過集中器將各系統連接起來。
3.8 可再生能源利用技術
在被動式超低能耗建築供冷供熱能耗大幅下降的情況下，該項目使用可再生能源光伏發電系統可抵消一部分能源消耗。
光伏發電系統：設置300片光伏板，光伏組件尺寸為1680mm×992mm，即發即用；年單位面積平均發電量為21.34kWh/m2，年光伏發電總量約為110376.00kWh。地源熱泵技術屬可再生能源利用技術：地源熱泵是利用地球表面淺層地熱資源作為冷熱源，進行能量轉換的供暖空調系統。
地源熱泵屬經濟有效的節能技術，地能或地表淺層地熱資源的溫度一年四季相對穩定，冬季比環境空氣溫度高，夏季比環境空氣溫度低，是很好的熱泵熱源和空調冷源。這種溫度特性使得地源熱泵比傳統空調系統運行效率要高40%。另外，地能溫度較恆定的特性，使熱泵機組運行更可靠、穩定，也保證了系統的高效性和經濟性。
地源熱泵汙染物排放：與空氣源熱泵相比，相當於減少40%以上；與電供暖相比，相當於減少70%以上。
光伏發電和地源熱泵屬清潔能源：本項目清潔能源利用率佔建築總能耗的54%左右。
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項目能耗指標計算
該項目根據住建部被動式超低能耗綠色建築示範工程技術要求與德國被動房的性能指標要求進行設計。結合項目實際情況，綜合考慮技術指標和經濟指標，採用DeST建築能耗模擬軟件和德國PHPP計算軟件進行能耗設計。
4.1 建築基本信息
該項目建築體形係數見表2，建築窗牆比見表3。
表 2 建築體形係數
表 3 建築窗牆比
作者
劉鬱林
摘要
超低能耗建築與裝配式建築技術結合存在風險和難點。河北省雄安新區某項目將超低能耗、鋼結構、裝配式及幕牆等體系融為一體。闡述該項目建築圍護結構技術，通過性能化設計對保溫、斷熱橋、門窗、新風、氣密性及可再生能源等技術進行優化，以建築能耗值為導向， 運用建築能耗模擬軟件對該項目進行能耗計算，並對該項目進行技術經濟分析。
該項目滿足國內外綠色建築和超低能耗被動式示範項目認證指標要求。這些成果對超低能耗鋼結構裝配式建築有一定參考價值。
關鍵詞
超低能耗 ；被動式房屋 ；鋼結構 ；裝配式 ；建築能耗模擬 ；技術經濟分析 ；雄安新區
1
項目背景
河北省雄安新區城鄉管理中心綜合服務中心，是北京市貫徹落實支持雄安新區建設的超低能耗裝配式綠色示範項目，也是貫徹落實《河北雄安新區規劃綱要》實施的建設項目。該項目承擔著政務服務、展示交流、企業辦公、會議培訓等多項功能。該項目總用地面積13000m2，總建築面積5173m2，地上3層，局部5層，建築高度為22.8m，建築結構形式為鋼框架結構，按被動式超低能耗建築設計。
該項目建設單位為北京住總集團。2018年5月開始進行主體結構施工，當年11月交付。該項目實現了建築設計與超低能耗、裝配式鋼結構技術的結合，同時也實現了立面造型與遮陽、光伏發電、被動式木鎖門窗、鋁板幕牆及屋頂被動式陽光房等多項技術的完美結合。
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項目建設目標及規範要求
2.1 建設目標和主要內容
項目所屬的氣候區為寒冷(B)區。建築目標為被動式超低能耗綠色建築，滿足住建部被動式超低能耗綠色建築示範工程的性能指標要求。建築朝向為正南北向，建築體形係數0.186，窗牆面積比分別為：北向0.28，南向0.45，東向0.30，西向0.35，單一朝向窗牆比均≤0.70。
該項目在目標確定的基礎上，實現建築整體達到被動式超低能耗建築的要求，同時對功能空間進行新的設計，賦予建築既能充分展示被動式超低能耗建築技術與相關產品部件，也能夠體驗被動式超低能耗建築的舒適性與先進性。以體驗式、綠色化、智能化為主要特色，集中展示了鋼結構與被動式超低能耗建築體系的結合，以及光伏發電系統、淨水系統、地源熱泵系統、節能環保材料、智慧建築和智能安防等先進技術。
2.2 示範目標及要求
(1)住建部對超低能耗綠色建築要求如下：公共建築供暖、空調和照明能耗(計入可再生能源貢獻)在GB50189─2015《公共建築節能設計標準》基礎上降低60%以上，氣密性指標應符合換氣次數N50≤0.6h-1，室內環境標準達到GB50736─2012《民用建築供暖通風與空氣調節設計規範》中的Ⅰ級熱舒適度。
(2)德國能源署要求(北京地區標準)如下：年供暖需求≤15kWh/(m2˙a)，年供冷需求≤18kWh/(m2˙a)，一次能源年消耗量≤120kWh/(m2˙a)，氣密性測試指標應符合N50≤0.6h－1。
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建築節能技術設計
本項目建築節能技術包括建築節能規劃設計、圍護結構節能技術、自然通風及遮陽節能技術、暖通空調和冷熱源系統技術、照明等技術、監測與控制技術以及可再生能源利用技術等。
3.1 建築節能設計
本項目在被動式超低能耗基礎上又創新加入了“鋼結構＋裝配式”。其原因如下：一方面，鋼結構具有自重輕、強度高、施工快捷、管線佈置方便、施工環境汙染少等優點；另一方面，裝配式施工能夠保證構件質量，縮短施工工期，並有效減少週轉料具、人工和材料成本支出。被動式超低能耗關鍵技術包括高效保溫隔熱系統、無熱橋構造系統、高性能保溫門窗系統、良好氣密性及高效熱回收系統。採用鋼結構裝配式超低能耗體系將鋼結構、裝配式體系與被動式超低能耗技術融為一體，推動節能技術與裝配式綠色建築技術的結合發展。
3.2 圍護結構節能技術
(1)非透明圍護結構措施。外牆採用300mm厚岩棉條，傳熱係數K=0.130W/(m2˙K)，材料導熱係數λ≤0.048W/(m2˙K)；屋面傳熱係數K=0.080W/(m2˙K)，採用400mm厚擠塑聚苯板，材料導熱係數λ≤0.032W/(m2˙K)；地面採用200mm厚擠塑聚苯板，傳熱係數K=0.150W/(m2˙K)，材料導熱係數λ≤0.032W/(m2˙K)。與土壤接觸的地下外牆基礎、柱子基礎外粘貼200mm擠塑聚苯板保溫。
(2)外窗及外門措施。外窗採用木索結構窗，3層玻璃＋暖邊充氬氣雙Low-E玻璃，傳熱係數K=0.8W/(m2˙K)，太陽得熱係數(SHGC)=0.45；鋁包木窗加暖邊，傳熱係數K=0.8W/(m2˙K)，SHGC=0.45。
鋁包木門窗及木索結構優勢如下：使用木材作為窗戶的框材，綠色環保，木質紋理自然美觀，木材屬於可再生地上資源；木材導熱係數低，窗戶的保溫性能與隔聲性能優異；木材表面採用水性環保塗料塗刷，沒有甲醛、苯等有害物質。首層南側入口外門採用鋁包木外開門(低門檻)，外門傳熱係數K≤1.0W/(m2˙K)；東、西側入口外門採用被動房門，傳熱係數K≤1.2W/(m2˙K)。
依據GB/T7106─2008《建築外門窗氣密、水密、抗風壓性能分級及檢測方法》相關規定，外門窗氣密性等級不應低於8級、水密性等級不應低於6級、抗風壓性能等級不應低於9級。
南立面遮陽採用帶光感追蹤、自動調節的機翼遮陽板，在炎熱夏季，機翼遮陽板可以根據太陽高度角的變化自動調節百葉角度阻擋太陽輻射進入室內，確保夏季室內涼爽舒適，降低空調能耗。東、西外窗均設置可調節的電動活動鋁合金百葉外遮陽。可調節外遮陽和外窗間距＞100mm，以免外窗玻璃被加熱，導致熱傳導，增加能耗。屋頂採光窗部分採用遙控活動外遮陽系統。
關鍵熱橋處理措施如下：①外牆保溫採用單層岩棉條保溫粘貼加斷熱橋錨栓固定施工體系；②屋頂採光棚採用節點進行斷熱橋處理；③外窗、外門均採用外掛式安裝方式，在門窗洞口處採取方鋼或槽鋼與主體固定，門窗斷熱橋的錨固件與鋼框固定，並儘量採用減少接觸面積、增加隔熱間層及使用非金屬材料等措施減少熱損失；④管道穿外牆部位預留套管並預留足夠的保溫間隙；⑤開關、插座接線盒等不應置於外牆上。
屋面保溫層處理措施如下：女兒牆構造柱之間填充300mm厚岩棉，伸入屋面長度≥500mm，確保外牆與屋面的保溫層連續；屋面保溫層靠近室外一側設置防水層，防水層應延續到女兒牆頂部蓋板內，使保溫層得到可靠防護；屋面結構層上、保溫層下設置隔汽層；屋面隔汽層設計及排氣構造設計應符合現行GB50345─2012《屋面工程技術規範》，保證屋面與外牆保溫層的連續。
(3)氣密性處理措施。該建築為鋼結構，內部抹灰層可作為氣密層，不同構件連接處採用特殊密封膠帶粘貼，如外窗與牆體連接部位、穿牆管道處等部位均需做氣密性處理，確保建築整體滿足氣密性。氣密性測試換氣次數N50≤0.6h－1，最終氣密性檢測結果為0.54h－1，滿足項目要求。
3.3 自然通風節能技術
本項目建築設置新風系統，提供24h不間斷新風。建築坐北朝南，使過渡季能夠有效利用自然通風。
3.4 高效熱回收新風系統技術
本項目暖通空調設計共採用2臺立式新風機組、1臺組合式空調機組設備，3臺主機均安裝在5層新風機房內。組合式空調機組服務對象為首層大空間展廳，兩臺新風機組，其中1臺服務於1層、2層(除大空間展廳部分)展廳部分，另1臺服務於3層辦公區及4層健身房。新風熱回收系統擁有高效的全熱回收裝置，可以對新風起到冬季加熱、夏季除溼的功能，熱回收裝置的顯熱回收效率為75.76%。
考慮到噪聲及舒適性問題，設備均採用低噪聲型，並設減震裝置；風機等設備設在單獨機房內，機房設吸聲減噪隔震措施；機組與風管連接處採用柔性接管；土建風井由建築專業做好消聲處理；所有吊裝風機均採用彈性吊杆，柔性連接；風管內風速≤3m/s，風口處風速≤1m/s。高效熱回收新風系統圖見圖1。
圖 1 高效熱回收新風系統圖
3.5 暖通空調和冷熱源系統技術
(1)空調系統。該項目採用集中新風+風機盤管的空調系統，其中新風系統能夠承擔部分室內冷熱負荷，風機盤管作為輔助供冷供暖方式，在夏季及冬季極端天氣下開啟。
該項目採用的新風機組集新風、淨化、製冷、除溼、制熱功能於一體的多功能用途機組，該機組與室內風管和出風口連接後成為一個室內空氣處理系統，能根據客戶需求，為用戶提供潔淨、舒適的室內居住環境。其工作原理如下：空氣循環系統由兩股空氣流組成，即室外新鮮氣流、室內汙濁氣流。室外新鮮氣流：室外新鮮空氣(新風)從室外依次經過新風風閥、新風過濾器、全熱能量交換器、然後由循環送風機正壓經過PM2.5過濾器後送入室內。室內汙濁氣流：室內汙濁空氣(來自衛生間)依次經過汙濁空氣過濾器、全熱能量交換器，然後由排風機送至室外。
(2)冷、熱源系統。新風和風機盤管的冷熱源均由動力中心的地源熱泵機房供應，具有高效節能的特點。夏季冷凍水供回水溫度分別為7℃、12℃；冬季空調熱水供回水溫度分別為45℃、40℃，供空調新風機組、組合式空調機組和風機盤管。
(3)自動控制系統。自動控制系統採用直接數字式監控系統，在空調控制中心能顯示打印出空調、通風、製冷等各系統設備的運行狀態及主要運行參數，並進行集中遠距離控制和程序控制。水泵、風機等採用高效節能產品，並採用變頻控制等節電措施。
3.6 照明等節能技術
光源均選高效LED節能光源和燈具，比普通節能燈節能50%以上；公共樓梯間等公共照明採用聲光控燈，火災時強啟；展廳、電梯廳、走廊等採用LED節能燈；照度標準按現行GB50034─2013《建築照明設計標準》執行。主要工作場所照明系統參數設置見表1。
表 1 照明系統參數設置表
3.7 監測與控制技術
本監測平臺利用建築信息模型技術，將精細化設計、施工的理念運用到精細化運維管理中。本監測平臺通過監測空調系統(冷熱源系統、輸配系統、末端系統)、照明系統以及電氣設備用電情況、各項用水指標情況，同時監測室內外各項舒適性指標(溫度、相對溼度、CO2濃度、PM2.5濃度等)，綜合判斷各項用能指標，診斷能源狀況，制定節能策略，最終保證被動式超低能耗建築真正落地。監控平臺主要包括能耗分析系統(能耗分析和上位機)、舒適性檢測系統(環境探測器)、能耗檢測系統(限電器、智能電錶)和智能能照明系統(智能照明)等，通過集中器將各系統連接起來。
3.8 可再生能源利用技術
在被動式超低能耗建築供冷供熱能耗大幅下降的情況下，該項目使用可再生能源光伏發電系統可抵消一部分能源消耗。
光伏發電系統：設置300片光伏板，光伏組件尺寸為1680mm×992mm，即發即用；年單位面積平均發電量為21.34kWh/m2，年光伏發電總量約為110376.00kWh。地源熱泵技術屬可再生能源利用技術：地源熱泵是利用地球表面淺層地熱資源作為冷熱源，進行能量轉換的供暖空調系統。
地源熱泵屬經濟有效的節能技術，地能或地表淺層地熱資源的溫度一年四季相對穩定，冬季比環境空氣溫度高，夏季比環境空氣溫度低，是很好的熱泵熱源和空調冷源。這種溫度特性使得地源熱泵比傳統空調系統運行效率要高40%。另外，地能溫度較恆定的特性，使熱泵機組運行更可靠、穩定，也保證了系統的高效性和經濟性。
地源熱泵汙染物排放：與空氣源熱泵相比，相當於減少40%以上；與電供暖相比，相當於減少70%以上。
光伏發電和地源熱泵屬清潔能源：本項目清潔能源利用率佔建築總能耗的54%左右。
4
項目能耗指標計算
該項目根據住建部被動式超低能耗綠色建築示範工程技術要求與德國被動房的性能指標要求進行設計。結合項目實際情況，綜合考慮技術指標和經濟指標，採用DeST建築能耗模擬軟件和德國PHPP計算軟件進行能耗設計。
4.1 建築基本信息
該項目建築體形係數見表2，建築窗牆比見表3。
表 2 建築體形係數
表 3 建築窗牆比
4.2 建築模型建立
該項目根據委託方提供的建築設計圖紙、暖通設計圖紙及其他相關資料採用DeST軟件建立建築綜合能耗分析模型。該項目模擬建模示意圖如圖2所示。
作者
劉鬱林
摘要
超低能耗建築與裝配式建築技術結合存在風險和難點。河北省雄安新區某項目將超低能耗、鋼結構、裝配式及幕牆等體系融為一體。闡述該項目建築圍護結構技術，通過性能化設計對保溫、斷熱橋、門窗、新風、氣密性及可再生能源等技術進行優化，以建築能耗值為導向， 運用建築能耗模擬軟件對該項目進行能耗計算，並對該項目進行技術經濟分析。
該項目滿足國內外綠色建築和超低能耗被動式示範項目認證指標要求。這些成果對超低能耗鋼結構裝配式建築有一定參考價值。
關鍵詞
超低能耗 ；被動式房屋 ；鋼結構 ；裝配式 ；建築能耗模擬 ；技術經濟分析 ；雄安新區
1
項目背景
河北省雄安新區城鄉管理中心綜合服務中心，是北京市貫徹落實支持雄安新區建設的超低能耗裝配式綠色示範項目，也是貫徹落實《河北雄安新區規劃綱要》實施的建設項目。該項目承擔著政務服務、展示交流、企業辦公、會議培訓等多項功能。該項目總用地面積13000m2，總建築面積5173m2，地上3層，局部5層，建築高度為22.8m，建築結構形式為鋼框架結構，按被動式超低能耗建築設計。
該項目建設單位為北京住總集團。2018年5月開始進行主體結構施工，當年11月交付。該項目實現了建築設計與超低能耗、裝配式鋼結構技術的結合，同時也實現了立面造型與遮陽、光伏發電、被動式木鎖門窗、鋁板幕牆及屋頂被動式陽光房等多項技術的完美結合。
2
項目建設目標及規範要求
2.1 建設目標和主要內容
項目所屬的氣候區為寒冷(B)區。建築目標為被動式超低能耗綠色建築，滿足住建部被動式超低能耗綠色建築示範工程的性能指標要求。建築朝向為正南北向，建築體形係數0.186，窗牆面積比分別為：北向0.28，南向0.45，東向0.30，西向0.35，單一朝向窗牆比均≤0.70。
該項目在目標確定的基礎上，實現建築整體達到被動式超低能耗建築的要求，同時對功能空間進行新的設計，賦予建築既能充分展示被動式超低能耗建築技術與相關產品部件，也能夠體驗被動式超低能耗建築的舒適性與先進性。以體驗式、綠色化、智能化為主要特色，集中展示了鋼結構與被動式超低能耗建築體系的結合，以及光伏發電系統、淨水系統、地源熱泵系統、節能環保材料、智慧建築和智能安防等先進技術。
2.2 示範目標及要求
(1)住建部對超低能耗綠色建築要求如下：公共建築供暖、空調和照明能耗(計入可再生能源貢獻)在GB50189─2015《公共建築節能設計標準》基礎上降低60%以上，氣密性指標應符合換氣次數N50≤0.6h-1，室內環境標準達到GB50736─2012《民用建築供暖通風與空氣調節設計規範》中的Ⅰ級熱舒適度。
(2)德國能源署要求(北京地區標準)如下：年供暖需求≤15kWh/(m2˙a)，年供冷需求≤18kWh/(m2˙a)，一次能源年消耗量≤120kWh/(m2˙a)，氣密性測試指標應符合N50≤0.6h－1。
3
建築節能技術設計
本項目建築節能技術包括建築節能規劃設計、圍護結構節能技術、自然通風及遮陽節能技術、暖通空調和冷熱源系統技術、照明等技術、監測與控制技術以及可再生能源利用技術等。
3.1 建築節能設計
本項目在被動式超低能耗基礎上又創新加入了“鋼結構＋裝配式”。其原因如下：一方面，鋼結構具有自重輕、強度高、施工快捷、管線佈置方便、施工環境汙染少等優點；另一方面，裝配式施工能夠保證構件質量，縮短施工工期，並有效減少週轉料具、人工和材料成本支出。被動式超低能耗關鍵技術包括高效保溫隔熱系統、無熱橋構造系統、高性能保溫門窗系統、良好氣密性及高效熱回收系統。採用鋼結構裝配式超低能耗體系將鋼結構、裝配式體系與被動式超低能耗技術融為一體，推動節能技術與裝配式綠色建築技術的結合發展。
3.2 圍護結構節能技術
(1)非透明圍護結構措施。外牆採用300mm厚岩棉條，傳熱係數K=0.130W/(m2˙K)，材料導熱係數λ≤0.048W/(m2˙K)；屋面傳熱係數K=0.080W/(m2˙K)，採用400mm厚擠塑聚苯板，材料導熱係數λ≤0.032W/(m2˙K)；地面採用200mm厚擠塑聚苯板，傳熱係數K=0.150W/(m2˙K)，材料導熱係數λ≤0.032W/(m2˙K)。與土壤接觸的地下外牆基礎、柱子基礎外粘貼200mm擠塑聚苯板保溫。
(2)外窗及外門措施。外窗採用木索結構窗，3層玻璃＋暖邊充氬氣雙Low-E玻璃，傳熱係數K=0.8W/(m2˙K)，太陽得熱係數(SHGC)=0.45；鋁包木窗加暖邊，傳熱係數K=0.8W/(m2˙K)，SHGC=0.45。
鋁包木門窗及木索結構優勢如下：使用木材作為窗戶的框材，綠色環保，木質紋理自然美觀，木材屬於可再生地上資源；木材導熱係數低，窗戶的保溫性能與隔聲性能優異；木材表面採用水性環保塗料塗刷，沒有甲醛、苯等有害物質。首層南側入口外門採用鋁包木外開門(低門檻)，外門傳熱係數K≤1.0W/(m2˙K)；東、西側入口外門採用被動房門，傳熱係數K≤1.2W/(m2˙K)。
依據GB/T7106─2008《建築外門窗氣密、水密、抗風壓性能分級及檢測方法》相關規定，外門窗氣密性等級不應低於8級、水密性等級不應低於6級、抗風壓性能等級不應低於9級。
南立面遮陽採用帶光感追蹤、自動調節的機翼遮陽板，在炎熱夏季，機翼遮陽板可以根據太陽高度角的變化自動調節百葉角度阻擋太陽輻射進入室內，確保夏季室內涼爽舒適，降低空調能耗。東、西外窗均設置可調節的電動活動鋁合金百葉外遮陽。可調節外遮陽和外窗間距＞100mm，以免外窗玻璃被加熱，導致熱傳導，增加能耗。屋頂採光窗部分採用遙控活動外遮陽系統。
關鍵熱橋處理措施如下：①外牆保溫採用單層岩棉條保溫粘貼加斷熱橋錨栓固定施工體系；②屋頂採光棚採用節點進行斷熱橋處理；③外窗、外門均採用外掛式安裝方式，在門窗洞口處採取方鋼或槽鋼與主體固定，門窗斷熱橋的錨固件與鋼框固定，並儘量採用減少接觸面積、增加隔熱間層及使用非金屬材料等措施減少熱損失；④管道穿外牆部位預留套管並預留足夠的保溫間隙；⑤開關、插座接線盒等不應置於外牆上。
屋面保溫層處理措施如下：女兒牆構造柱之間填充300mm厚岩棉，伸入屋面長度≥500mm，確保外牆與屋面的保溫層連續；屋面保溫層靠近室外一側設置防水層，防水層應延續到女兒牆頂部蓋板內，使保溫層得到可靠防護；屋面結構層上、保溫層下設置隔汽層；屋面隔汽層設計及排氣構造設計應符合現行GB50345─2012《屋面工程技術規範》，保證屋面與外牆保溫層的連續。
(3)氣密性處理措施。該建築為鋼結構，內部抹灰層可作為氣密層，不同構件連接處採用特殊密封膠帶粘貼，如外窗與牆體連接部位、穿牆管道處等部位均需做氣密性處理，確保建築整體滿足氣密性。氣密性測試換氣次數N50≤0.6h－1，最終氣密性檢測結果為0.54h－1，滿足項目要求。
3.3 自然通風節能技術
本項目建築設置新風系統，提供24h不間斷新風。建築坐北朝南，使過渡季能夠有效利用自然通風。
3.4 高效熱回收新風系統技術
本項目暖通空調設計共採用2臺立式新風機組、1臺組合式空調機組設備，3臺主機均安裝在5層新風機房內。組合式空調機組服務對象為首層大空間展廳，兩臺新風機組，其中1臺服務於1層、2層(除大空間展廳部分)展廳部分，另1臺服務於3層辦公區及4層健身房。新風熱回收系統擁有高效的全熱回收裝置，可以對新風起到冬季加熱、夏季除溼的功能，熱回收裝置的顯熱回收效率為75.76%。
考慮到噪聲及舒適性問題，設備均採用低噪聲型，並設減震裝置；風機等設備設在單獨機房內，機房設吸聲減噪隔震措施；機組與風管連接處採用柔性接管；土建風井由建築專業做好消聲處理；所有吊裝風機均採用彈性吊杆，柔性連接；風管內風速≤3m/s，風口處風速≤1m/s。高效熱回收新風系統圖見圖1。
圖 1 高效熱回收新風系統圖
3.5 暖通空調和冷熱源系統技術
(1)空調系統。該項目採用集中新風+風機盤管的空調系統，其中新風系統能夠承擔部分室內冷熱負荷，風機盤管作為輔助供冷供暖方式，在夏季及冬季極端天氣下開啟。
該項目採用的新風機組集新風、淨化、製冷、除溼、制熱功能於一體的多功能用途機組，該機組與室內風管和出風口連接後成為一個室內空氣處理系統，能根據客戶需求，為用戶提供潔淨、舒適的室內居住環境。其工作原理如下：空氣循環系統由兩股空氣流組成，即室外新鮮氣流、室內汙濁氣流。室外新鮮氣流：室外新鮮空氣(新風)從室外依次經過新風風閥、新風過濾器、全熱能量交換器、然後由循環送風機正壓經過PM2.5過濾器後送入室內。室內汙濁氣流：室內汙濁空氣(來自衛生間)依次經過汙濁空氣過濾器、全熱能量交換器，然後由排風機送至室外。
(2)冷、熱源系統。新風和風機盤管的冷熱源均由動力中心的地源熱泵機房供應，具有高效節能的特點。夏季冷凍水供回水溫度分別為7℃、12℃；冬季空調熱水供回水溫度分別為45℃、40℃，供空調新風機組、組合式空調機組和風機盤管。
(3)自動控制系統。自動控制系統採用直接數字式監控系統，在空調控制中心能顯示打印出空調、通風、製冷等各系統設備的運行狀態及主要運行參數，並進行集中遠距離控制和程序控制。水泵、風機等採用高效節能產品，並採用變頻控制等節電措施。
3.6 照明等節能技術
光源均選高效LED節能光源和燈具，比普通節能燈節能50%以上；公共樓梯間等公共照明採用聲光控燈，火災時強啟；展廳、電梯廳、走廊等採用LED節能燈；照度標準按現行GB50034─2013《建築照明設計標準》執行。主要工作場所照明系統參數設置見表1。
表 1 照明系統參數設置表
3.7 監測與控制技術
本監測平臺利用建築信息模型技術，將精細化設計、施工的理念運用到精細化運維管理中。本監測平臺通過監測空調系統(冷熱源系統、輸配系統、末端系統)、照明系統以及電氣設備用電情況、各項用水指標情況，同時監測室內外各項舒適性指標(溫度、相對溼度、CO2濃度、PM2.5濃度等)，綜合判斷各項用能指標，診斷能源狀況，制定節能策略，最終保證被動式超低能耗建築真正落地。監控平臺主要包括能耗分析系統(能耗分析和上位機)、舒適性檢測系統(環境探測器)、能耗檢測系統(限電器、智能電錶)和智能能照明系統(智能照明)等，通過集中器將各系統連接起來。
3.8 可再生能源利用技術
在被動式超低能耗建築供冷供熱能耗大幅下降的情況下，該項目使用可再生能源光伏發電系統可抵消一部分能源消耗。
光伏發電系統：設置300片光伏板，光伏組件尺寸為1680mm×992mm，即發即用；年單位面積平均發電量為21.34kWh/m2，年光伏發電總量約為110376.00kWh。地源熱泵技術屬可再生能源利用技術：地源熱泵是利用地球表面淺層地熱資源作為冷熱源，進行能量轉換的供暖空調系統。
地源熱泵屬經濟有效的節能技術，地能或地表淺層地熱資源的溫度一年四季相對穩定，冬季比環境空氣溫度高，夏季比環境空氣溫度低，是很好的熱泵熱源和空調冷源。這種溫度特性使得地源熱泵比傳統空調系統運行效率要高40%。另外，地能溫度較恆定的特性，使熱泵機組運行更可靠、穩定，也保證了系統的高效性和經濟性。
地源熱泵汙染物排放：與空氣源熱泵相比，相當於減少40%以上；與電供暖相比，相當於減少70%以上。
光伏發電和地源熱泵屬清潔能源：本項目清潔能源利用率佔建築總能耗的54%左右。
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項目能耗指標計算
該項目根據住建部被動式超低能耗綠色建築示範工程技術要求與德國被動房的性能指標要求進行設計。結合項目實際情況，綜合考慮技術指標和經濟指標，採用DeST建築能耗模擬軟件和德國PHPP計算軟件進行能耗設計。
4.1 建築基本信息
該項目建築體形係數見表2，建築窗牆比見表3。
表 2 建築體形係數
表 3 建築窗牆比
4.2 建築模型建立
該項目根據委託方提供的建築設計圖紙、暖通設計圖紙及其他相關資料採用DeST軟件建立建築綜合能耗分析模型。該項目模擬建模示意圖如圖2所示。
圖 2 模擬建模示意圖
(1)氣象數據。雄安新區未來城市生活體驗館位於河北省保定市，屬寒冷B區。本文采用DeST軟件內置保定市氣象數據進行計算。
(2)圍護結構信息。該項目建築圍護結構各部位保溫材料及傳熱係數見表4。
表 4 建築圍護結構各部位保溫材料及傳熱係數
作者
劉鬱林
摘要
超低能耗建築與裝配式建築技術結合存在風險和難點。河北省雄安新區某項目將超低能耗、鋼結構、裝配式及幕牆等體系融為一體。闡述該項目建築圍護結構技術，通過性能化設計對保溫、斷熱橋、門窗、新風、氣密性及可再生能源等技術進行優化，以建築能耗值為導向， 運用建築能耗模擬軟件對該項目進行能耗計算，並對該項目進行技術經濟分析。
該項目滿足國內外綠色建築和超低能耗被動式示範項目認證指標要求。這些成果對超低能耗鋼結構裝配式建築有一定參考價值。
關鍵詞
超低能耗 ；被動式房屋 ；鋼結構 ；裝配式 ；建築能耗模擬 ；技術經濟分析 ；雄安新區
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項目背景
河北省雄安新區城鄉管理中心綜合服務中心，是北京市貫徹落實支持雄安新區建設的超低能耗裝配式綠色示範項目，也是貫徹落實《河北雄安新區規劃綱要》實施的建設項目。該項目承擔著政務服務、展示交流、企業辦公、會議培訓等多項功能。該項目總用地面積13000m2，總建築面積5173m2，地上3層，局部5層，建築高度為22.8m，建築結構形式為鋼框架結構，按被動式超低能耗建築設計。
該項目建設單位為北京住總集團。2018年5月開始進行主體結構施工，當年11月交付。該項目實現了建築設計與超低能耗、裝配式鋼結構技術的結合，同時也實現了立面造型與遮陽、光伏發電、被動式木鎖門窗、鋁板幕牆及屋頂被動式陽光房等多項技術的完美結合。
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項目建設目標及規範要求
2.1 建設目標和主要內容
項目所屬的氣候區為寒冷(B)區。建築目標為被動式超低能耗綠色建築，滿足住建部被動式超低能耗綠色建築示範工程的性能指標要求。建築朝向為正南北向，建築體形係數0.186，窗牆面積比分別為：北向0.28，南向0.45，東向0.30，西向0.35，單一朝向窗牆比均≤0.70。
該項目在目標確定的基礎上，實現建築整體達到被動式超低能耗建築的要求，同時對功能空間進行新的設計，賦予建築既能充分展示被動式超低能耗建築技術與相關產品部件，也能夠體驗被動式超低能耗建築的舒適性與先進性。以體驗式、綠色化、智能化為主要特色，集中展示了鋼結構與被動式超低能耗建築體系的結合，以及光伏發電系統、淨水系統、地源熱泵系統、節能環保材料、智慧建築和智能安防等先進技術。
2.2 示範目標及要求
(1)住建部對超低能耗綠色建築要求如下：公共建築供暖、空調和照明能耗(計入可再生能源貢獻)在GB50189─2015《公共建築節能設計標準》基礎上降低60%以上，氣密性指標應符合換氣次數N50≤0.6h-1，室內環境標準達到GB50736─2012《民用建築供暖通風與空氣調節設計規範》中的Ⅰ級熱舒適度。
(2)德國能源署要求(北京地區標準)如下：年供暖需求≤15kWh/(m2˙a)，年供冷需求≤18kWh/(m2˙a)，一次能源年消耗量≤120kWh/(m2˙a)，氣密性測試指標應符合N50≤0.6h－1。
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建築節能技術設計
本項目建築節能技術包括建築節能規劃設計、圍護結構節能技術、自然通風及遮陽節能技術、暖通空調和冷熱源系統技術、照明等技術、監測與控制技術以及可再生能源利用技術等。
3.1 建築節能設計
本項目在被動式超低能耗基礎上又創新加入了“鋼結構＋裝配式”。其原因如下：一方面，鋼結構具有自重輕、強度高、施工快捷、管線佈置方便、施工環境汙染少等優點；另一方面，裝配式施工能夠保證構件質量，縮短施工工期，並有效減少週轉料具、人工和材料成本支出。被動式超低能耗關鍵技術包括高效保溫隔熱系統、無熱橋構造系統、高性能保溫門窗系統、良好氣密性及高效熱回收系統。採用鋼結構裝配式超低能耗體系將鋼結構、裝配式體系與被動式超低能耗技術融為一體，推動節能技術與裝配式綠色建築技術的結合發展。
3.2 圍護結構節能技術
(1)非透明圍護結構措施。外牆採用300mm厚岩棉條，傳熱係數K=0.130W/(m2˙K)，材料導熱係數λ≤0.048W/(m2˙K)；屋面傳熱係數K=0.080W/(m2˙K)，採用400mm厚擠塑聚苯板，材料導熱係數λ≤0.032W/(m2˙K)；地面採用200mm厚擠塑聚苯板，傳熱係數K=0.150W/(m2˙K)，材料導熱係數λ≤0.032W/(m2˙K)。與土壤接觸的地下外牆基礎、柱子基礎外粘貼200mm擠塑聚苯板保溫。
(2)外窗及外門措施。外窗採用木索結構窗，3層玻璃＋暖邊充氬氣雙Low-E玻璃，傳熱係數K=0.8W/(m2˙K)，太陽得熱係數(SHGC)=0.45；鋁包木窗加暖邊，傳熱係數K=0.8W/(m2˙K)，SHGC=0.45。
鋁包木門窗及木索結構優勢如下：使用木材作為窗戶的框材，綠色環保，木質紋理自然美觀，木材屬於可再生地上資源；木材導熱係數低，窗戶的保溫性能與隔聲性能優異；木材表面採用水性環保塗料塗刷，沒有甲醛、苯等有害物質。首層南側入口外門採用鋁包木外開門(低門檻)，外門傳熱係數K≤1.0W/(m2˙K)；東、西側入口外門採用被動房門，傳熱係數K≤1.2W/(m2˙K)。
依據GB/T7106─2008《建築外門窗氣密、水密、抗風壓性能分級及檢測方法》相關規定，外門窗氣密性等級不應低於8級、水密性等級不應低於6級、抗風壓性能等級不應低於9級。
南立面遮陽採用帶光感追蹤、自動調節的機翼遮陽板，在炎熱夏季，機翼遮陽板可以根據太陽高度角的變化自動調節百葉角度阻擋太陽輻射進入室內，確保夏季室內涼爽舒適，降低空調能耗。東、西外窗均設置可調節的電動活動鋁合金百葉外遮陽。可調節外遮陽和外窗間距＞100mm，以免外窗玻璃被加熱，導致熱傳導，增加能耗。屋頂採光窗部分採用遙控活動外遮陽系統。
關鍵熱橋處理措施如下：①外牆保溫採用單層岩棉條保溫粘貼加斷熱橋錨栓固定施工體系；②屋頂採光棚採用節點進行斷熱橋處理；③外窗、外門均採用外掛式安裝方式，在門窗洞口處採取方鋼或槽鋼與主體固定，門窗斷熱橋的錨固件與鋼框固定，並儘量採用減少接觸面積、增加隔熱間層及使用非金屬材料等措施減少熱損失；④管道穿外牆部位預留套管並預留足夠的保溫間隙；⑤開關、插座接線盒等不應置於外牆上。
屋面保溫層處理措施如下：女兒牆構造柱之間填充300mm厚岩棉，伸入屋面長度≥500mm，確保外牆與屋面的保溫層連續；屋面保溫層靠近室外一側設置防水層，防水層應延續到女兒牆頂部蓋板內，使保溫層得到可靠防護；屋面結構層上、保溫層下設置隔汽層；屋面隔汽層設計及排氣構造設計應符合現行GB50345─2012《屋面工程技術規範》，保證屋面與外牆保溫層的連續。
(3)氣密性處理措施。該建築為鋼結構，內部抹灰層可作為氣密層，不同構件連接處採用特殊密封膠帶粘貼，如外窗與牆體連接部位、穿牆管道處等部位均需做氣密性處理，確保建築整體滿足氣密性。氣密性測試換氣次數N50≤0.6h－1，最終氣密性檢測結果為0.54h－1，滿足項目要求。
3.3 自然通風節能技術
本項目建築設置新風系統，提供24h不間斷新風。建築坐北朝南，使過渡季能夠有效利用自然通風。
3.4 高效熱回收新風系統技術
本項目暖通空調設計共採用2臺立式新風機組、1臺組合式空調機組設備，3臺主機均安裝在5層新風機房內。組合式空調機組服務對象為首層大空間展廳，兩臺新風機組，其中1臺服務於1層、2層(除大空間展廳部分)展廳部分，另1臺服務於3層辦公區及4層健身房。新風熱回收系統擁有高效的全熱回收裝置，可以對新風起到冬季加熱、夏季除溼的功能，熱回收裝置的顯熱回收效率為75.76%。
考慮到噪聲及舒適性問題，設備均採用低噪聲型，並設減震裝置；風機等設備設在單獨機房內，機房設吸聲減噪隔震措施；機組與風管連接處採用柔性接管；土建風井由建築專業做好消聲處理；所有吊裝風機均採用彈性吊杆，柔性連接；風管內風速≤3m/s，風口處風速≤1m/s。高效熱回收新風系統圖見圖1。
圖 1 高效熱回收新風系統圖
3.5 暖通空調和冷熱源系統技術
(1)空調系統。該項目採用集中新風+風機盤管的空調系統，其中新風系統能夠承擔部分室內冷熱負荷，風機盤管作為輔助供冷供暖方式，在夏季及冬季極端天氣下開啟。
該項目採用的新風機組集新風、淨化、製冷、除溼、制熱功能於一體的多功能用途機組，該機組與室內風管和出風口連接後成為一個室內空氣處理系統，能根據客戶需求，為用戶提供潔淨、舒適的室內居住環境。其工作原理如下：空氣循環系統由兩股空氣流組成，即室外新鮮氣流、室內汙濁氣流。室外新鮮氣流：室外新鮮空氣(新風)從室外依次經過新風風閥、新風過濾器、全熱能量交換器、然後由循環送風機正壓經過PM2.5過濾器後送入室內。室內汙濁氣流：室內汙濁空氣(來自衛生間)依次經過汙濁空氣過濾器、全熱能量交換器，然後由排風機送至室外。
(2)冷、熱源系統。新風和風機盤管的冷熱源均由動力中心的地源熱泵機房供應，具有高效節能的特點。夏季冷凍水供回水溫度分別為7℃、12℃；冬季空調熱水供回水溫度分別為45℃、40℃，供空調新風機組、組合式空調機組和風機盤管。
(3)自動控制系統。自動控制系統採用直接數字式監控系統，在空調控制中心能顯示打印出空調、通風、製冷等各系統設備的運行狀態及主要運行參數，並進行集中遠距離控制和程序控制。水泵、風機等採用高效節能產品，並採用變頻控制等節電措施。
3.6 照明等節能技術
光源均選高效LED節能光源和燈具，比普通節能燈節能50%以上；公共樓梯間等公共照明採用聲光控燈，火災時強啟；展廳、電梯廳、走廊等採用LED節能燈；照度標準按現行GB50034─2013《建築照明設計標準》執行。主要工作場所照明系統參數設置見表1。
表 1 照明系統參數設置表
3.7 監測與控制技術
本監測平臺利用建築信息模型技術，將精細化設計、施工的理念運用到精細化運維管理中。本監測平臺通過監測空調系統(冷熱源系統、輸配系統、末端系統)、照明系統以及電氣設備用電情況、各項用水指標情況，同時監測室內外各項舒適性指標(溫度、相對溼度、CO2濃度、PM2.5濃度等)，綜合判斷各項用能指標，診斷能源狀況，制定節能策略，最終保證被動式超低能耗建築真正落地。監控平臺主要包括能耗分析系統(能耗分析和上位機)、舒適性檢測系統(環境探測器)、能耗檢測系統(限電器、智能電錶)和智能能照明系統(智能照明)等，通過集中器將各系統連接起來。
3.8 可再生能源利用技術
在被動式超低能耗建築供冷供熱能耗大幅下降的情況下，該項目使用可再生能源光伏發電系統可抵消一部分能源消耗。
光伏發電系統：設置300片光伏板，光伏組件尺寸為1680mm×992mm，即發即用；年單位面積平均發電量為21.34kWh/m2，年光伏發電總量約為110376.00kWh。地源熱泵技術屬可再生能源利用技術：地源熱泵是利用地球表面淺層地熱資源作為冷熱源，進行能量轉換的供暖空調系統。
地源熱泵屬經濟有效的節能技術，地能或地表淺層地熱資源的溫度一年四季相對穩定，冬季比環境空氣溫度高，夏季比環境空氣溫度低，是很好的熱泵熱源和空調冷源。這種溫度特性使得地源熱泵比傳統空調系統運行效率要高40%。另外，地能溫度較恆定的特性，使熱泵機組運行更可靠、穩定，也保證了系統的高效性和經濟性。
地源熱泵汙染物排放：與空氣源熱泵相比，相當於減少40%以上；與電供暖相比，相當於減少70%以上。
光伏發電和地源熱泵屬清潔能源：本項目清潔能源利用率佔建築總能耗的54%左右。
4
項目能耗指標計算
該項目根據住建部被動式超低能耗綠色建築示範工程技術要求與德國被動房的性能指標要求進行設計。結合項目實際情況，綜合考慮技術指標和經濟指標，採用DeST建築能耗模擬軟件和德國PHPP計算軟件進行能耗設計。
4.1 建築基本信息
該項目建築體形係數見表2，建築窗牆比見表3。
表 2 建築體形係數
表 3 建築窗牆比
4.2 建築模型建立
該項目根據委託方提供的建築設計圖紙、暖通設計圖紙及其他相關資料採用DeST軟件建立建築綜合能耗分析模型。該項目模擬建模示意圖如圖2所示。
圖 2 模擬建模示意圖
(1)氣象數據。雄安新區未來城市生活體驗館位於河北省保定市，屬寒冷B區。本文采用DeST軟件內置保定市氣象數據進行計算。
(2)圍護結構信息。該項目建築圍護結構各部位保溫材料及傳熱係數見表4。
表 4 建築圍護結構各部位保溫材料及傳熱係數
本報告依據項目建築節能計算書設置設計建築和參照建築圍護結構熱工參數(傳熱係數K、遮陽係數SC)，如表5所示。
表 5 圍護結構熱工參數對比表
作者
劉鬱林
摘要
超低能耗建築與裝配式建築技術結合存在風險和難點。河北省雄安新區某項目將超低能耗、鋼結構、裝配式及幕牆等體系融為一體。闡述該項目建築圍護結構技術，通過性能化設計對保溫、斷熱橋、門窗、新風、氣密性及可再生能源等技術進行優化，以建築能耗值為導向， 運用建築能耗模擬軟件對該項目進行能耗計算，並對該項目進行技術經濟分析。
該項目滿足國內外綠色建築和超低能耗被動式示範項目認證指標要求。這些成果對超低能耗鋼結構裝配式建築有一定參考價值。
關鍵詞
超低能耗 ；被動式房屋 ；鋼結構 ；裝配式 ；建築能耗模擬 ；技術經濟分析 ；雄安新區
1
項目背景
河北省雄安新區城鄉管理中心綜合服務中心，是北京市貫徹落實支持雄安新區建設的超低能耗裝配式綠色示範項目，也是貫徹落實《河北雄安新區規劃綱要》實施的建設項目。該項目承擔著政務服務、展示交流、企業辦公、會議培訓等多項功能。該項目總用地面積13000m2，總建築面積5173m2，地上3層，局部5層，建築高度為22.8m，建築結構形式為鋼框架結構，按被動式超低能耗建築設計。
該項目建設單位為北京住總集團。2018年5月開始進行主體結構施工，當年11月交付。該項目實現了建築設計與超低能耗、裝配式鋼結構技術的結合，同時也實現了立面造型與遮陽、光伏發電、被動式木鎖門窗、鋁板幕牆及屋頂被動式陽光房等多項技術的完美結合。
2
項目建設目標及規範要求
2.1 建設目標和主要內容
項目所屬的氣候區為寒冷(B)區。建築目標為被動式超低能耗綠色建築，滿足住建部被動式超低能耗綠色建築示範工程的性能指標要求。建築朝向為正南北向，建築體形係數0.186，窗牆面積比分別為：北向0.28，南向0.45，東向0.30，西向0.35，單一朝向窗牆比均≤0.70。
該項目在目標確定的基礎上，實現建築整體達到被動式超低能耗建築的要求，同時對功能空間進行新的設計，賦予建築既能充分展示被動式超低能耗建築技術與相關產品部件，也能夠體驗被動式超低能耗建築的舒適性與先進性。以體驗式、綠色化、智能化為主要特色，集中展示了鋼結構與被動式超低能耗建築體系的結合，以及光伏發電系統、淨水系統、地源熱泵系統、節能環保材料、智慧建築和智能安防等先進技術。
2.2 示範目標及要求
(1)住建部對超低能耗綠色建築要求如下：公共建築供暖、空調和照明能耗(計入可再生能源貢獻)在GB50189─2015《公共建築節能設計標準》基礎上降低60%以上，氣密性指標應符合換氣次數N50≤0.6h-1，室內環境標準達到GB50736─2012《民用建築供暖通風與空氣調節設計規範》中的Ⅰ級熱舒適度。
(2)德國能源署要求(北京地區標準)如下：年供暖需求≤15kWh/(m2˙a)，年供冷需求≤18kWh/(m2˙a)，一次能源年消耗量≤120kWh/(m2˙a)，氣密性測試指標應符合N50≤0.6h－1。
3
建築節能技術設計
本項目建築節能技術包括建築節能規劃設計、圍護結構節能技術、自然通風及遮陽節能技術、暖通空調和冷熱源系統技術、照明等技術、監測與控制技術以及可再生能源利用技術等。
3.1 建築節能設計
本項目在被動式超低能耗基礎上又創新加入了“鋼結構＋裝配式”。其原因如下：一方面，鋼結構具有自重輕、強度高、施工快捷、管線佈置方便、施工環境汙染少等優點；另一方面，裝配式施工能夠保證構件質量，縮短施工工期，並有效減少週轉料具、人工和材料成本支出。被動式超低能耗關鍵技術包括高效保溫隔熱系統、無熱橋構造系統、高性能保溫門窗系統、良好氣密性及高效熱回收系統。採用鋼結構裝配式超低能耗體系將鋼結構、裝配式體系與被動式超低能耗技術融為一體，推動節能技術與裝配式綠色建築技術的結合發展。
3.2 圍護結構節能技術
(1)非透明圍護結構措施。外牆採用300mm厚岩棉條，傳熱係數K=0.130W/(m2˙K)，材料導熱係數λ≤0.048W/(m2˙K)；屋面傳熱係數K=0.080W/(m2˙K)，採用400mm厚擠塑聚苯板，材料導熱係數λ≤0.032W/(m2˙K)；地面採用200mm厚擠塑聚苯板，傳熱係數K=0.150W/(m2˙K)，材料導熱係數λ≤0.032W/(m2˙K)。與土壤接觸的地下外牆基礎、柱子基礎外粘貼200mm擠塑聚苯板保溫。
(2)外窗及外門措施。外窗採用木索結構窗，3層玻璃＋暖邊充氬氣雙Low-E玻璃，傳熱係數K=0.8W/(m2˙K)，太陽得熱係數(SHGC)=0.45；鋁包木窗加暖邊，傳熱係數K=0.8W/(m2˙K)，SHGC=0.45。
鋁包木門窗及木索結構優勢如下：使用木材作為窗戶的框材，綠色環保，木質紋理自然美觀，木材屬於可再生地上資源；木材導熱係數低，窗戶的保溫性能與隔聲性能優異；木材表面採用水性環保塗料塗刷，沒有甲醛、苯等有害物質。首層南側入口外門採用鋁包木外開門(低門檻)，外門傳熱係數K≤1.0W/(m2˙K)；東、西側入口外門採用被動房門，傳熱係數K≤1.2W/(m2˙K)。
依據GB/T7106─2008《建築外門窗氣密、水密、抗風壓性能分級及檢測方法》相關規定，外門窗氣密性等級不應低於8級、水密性等級不應低於6級、抗風壓性能等級不應低於9級。
南立面遮陽採用帶光感追蹤、自動調節的機翼遮陽板，在炎熱夏季，機翼遮陽板可以根據太陽高度角的變化自動調節百葉角度阻擋太陽輻射進入室內，確保夏季室內涼爽舒適，降低空調能耗。東、西外窗均設置可調節的電動活動鋁合金百葉外遮陽。可調節外遮陽和外窗間距＞100mm，以免外窗玻璃被加熱，導致熱傳導，增加能耗。屋頂採光窗部分採用遙控活動外遮陽系統。
關鍵熱橋處理措施如下：①外牆保溫採用單層岩棉條保溫粘貼加斷熱橋錨栓固定施工體系；②屋頂採光棚採用節點進行斷熱橋處理；③外窗、外門均採用外掛式安裝方式，在門窗洞口處採取方鋼或槽鋼與主體固定，門窗斷熱橋的錨固件與鋼框固定，並儘量採用減少接觸面積、增加隔熱間層及使用非金屬材料等措施減少熱損失；④管道穿外牆部位預留套管並預留足夠的保溫間隙；⑤開關、插座接線盒等不應置於外牆上。
屋面保溫層處理措施如下：女兒牆構造柱之間填充300mm厚岩棉，伸入屋面長度≥500mm，確保外牆與屋面的保溫層連續；屋面保溫層靠近室外一側設置防水層，防水層應延續到女兒牆頂部蓋板內，使保溫層得到可靠防護；屋面結構層上、保溫層下設置隔汽層；屋面隔汽層設計及排氣構造設計應符合現行GB50345─2012《屋面工程技術規範》，保證屋面與外牆保溫層的連續。
(3)氣密性處理措施。該建築為鋼結構，內部抹灰層可作為氣密層，不同構件連接處採用特殊密封膠帶粘貼，如外窗與牆體連接部位、穿牆管道處等部位均需做氣密性處理，確保建築整體滿足氣密性。氣密性測試換氣次數N50≤0.6h－1，最終氣密性檢測結果為0.54h－1，滿足項目要求。
3.3 自然通風節能技術
本項目建築設置新風系統，提供24h不間斷新風。建築坐北朝南，使過渡季能夠有效利用自然通風。
3.4 高效熱回收新風系統技術
本項目暖通空調設計共採用2臺立式新風機組、1臺組合式空調機組設備，3臺主機均安裝在5層新風機房內。組合式空調機組服務對象為首層大空間展廳，兩臺新風機組，其中1臺服務於1層、2層(除大空間展廳部分)展廳部分，另1臺服務於3層辦公區及4層健身房。新風熱回收系統擁有高效的全熱回收裝置，可以對新風起到冬季加熱、夏季除溼的功能，熱回收裝置的顯熱回收效率為75.76%。
考慮到噪聲及舒適性問題，設備均採用低噪聲型，並設減震裝置；風機等設備設在單獨機房內，機房設吸聲減噪隔震措施；機組與風管連接處採用柔性接管；土建風井由建築專業做好消聲處理；所有吊裝風機均採用彈性吊杆，柔性連接；風管內風速≤3m/s，風口處風速≤1m/s。高效熱回收新風系統圖見圖1。
圖 1 高效熱回收新風系統圖
3.5 暖通空調和冷熱源系統技術
(1)空調系統。該項目採用集中新風+風機盤管的空調系統，其中新風系統能夠承擔部分室內冷熱負荷，風機盤管作為輔助供冷供暖方式，在夏季及冬季極端天氣下開啟。
該項目採用的新風機組集新風、淨化、製冷、除溼、制熱功能於一體的多功能用途機組，該機組與室內風管和出風口連接後成為一個室內空氣處理系統，能根據客戶需求，為用戶提供潔淨、舒適的室內居住環境。其工作原理如下：空氣循環系統由兩股空氣流組成，即室外新鮮氣流、室內汙濁氣流。室外新鮮氣流：室外新鮮空氣(新風)從室外依次經過新風風閥、新風過濾器、全熱能量交換器、然後由循環送風機正壓經過PM2.5過濾器後送入室內。室內汙濁氣流：室內汙濁空氣(來自衛生間)依次經過汙濁空氣過濾器、全熱能量交換器，然後由排風機送至室外。
(2)冷、熱源系統。新風和風機盤管的冷熱源均由動力中心的地源熱泵機房供應，具有高效節能的特點。夏季冷凍水供回水溫度分別為7℃、12℃；冬季空調熱水供回水溫度分別為45℃、40℃，供空調新風機組、組合式空調機組和風機盤管。
(3)自動控制系統。自動控制系統採用直接數字式監控系統，在空調控制中心能顯示打印出空調、通風、製冷等各系統設備的運行狀態及主要運行參數，並進行集中遠距離控制和程序控制。水泵、風機等採用高效節能產品，並採用變頻控制等節電措施。
3.6 照明等節能技術
光源均選高效LED節能光源和燈具，比普通節能燈節能50%以上；公共樓梯間等公共照明採用聲光控燈，火災時強啟；展廳、電梯廳、走廊等採用LED節能燈；照度標準按現行GB50034─2013《建築照明設計標準》執行。主要工作場所照明系統參數設置見表1。
表 1 照明系統參數設置表
3.7 監測與控制技術
本監測平臺利用建築信息模型技術，將精細化設計、施工的理念運用到精細化運維管理中。本監測平臺通過監測空調系統(冷熱源系統、輸配系統、末端系統)、照明系統以及電氣設備用電情況、各項用水指標情況，同時監測室內外各項舒適性指標(溫度、相對溼度、CO2濃度、PM2.5濃度等)，綜合判斷各項用能指標，診斷能源狀況，制定節能策略，最終保證被動式超低能耗建築真正落地。監控平臺主要包括能耗分析系統(能耗分析和上位機)、舒適性檢測系統(環境探測器)、能耗檢測系統(限電器、智能電錶)和智能能照明系統(智能照明)等，通過集中器將各系統連接起來。
3.8 可再生能源利用技術
在被動式超低能耗建築供冷供熱能耗大幅下降的情況下，該項目使用可再生能源光伏發電系統可抵消一部分能源消耗。
光伏發電系統：設置300片光伏板，光伏組件尺寸為1680mm×992mm，即發即用；年單位面積平均發電量為21.34kWh/m2，年光伏發電總量約為110376.00kWh。地源熱泵技術屬可再生能源利用技術：地源熱泵是利用地球表面淺層地熱資源作為冷熱源，進行能量轉換的供暖空調系統。
地源熱泵屬經濟有效的節能技術，地能或地表淺層地熱資源的溫度一年四季相對穩定，冬季比環境空氣溫度高，夏季比環境空氣溫度低，是很好的熱泵熱源和空調冷源。這種溫度特性使得地源熱泵比傳統空調系統運行效率要高40%。另外，地能溫度較恆定的特性，使熱泵機組運行更可靠、穩定，也保證了系統的高效性和經濟性。
地源熱泵汙染物排放：與空氣源熱泵相比，相當於減少40%以上；與電供暖相比，相當於減少70%以上。
光伏發電和地源熱泵屬清潔能源：本項目清潔能源利用率佔建築總能耗的54%左右。
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項目能耗指標計算
該項目根據住建部被動式超低能耗綠色建築示範工程技術要求與德國被動房的性能指標要求進行設計。結合項目實際情況，綜合考慮技術指標和經濟指標，採用DeST建築能耗模擬軟件和德國PHPP計算軟件進行能耗設計。
4.1 建築基本信息
該項目建築體形係數見表2，建築窗牆比見表3。
表 2 建築體形係數
表 3 建築窗牆比
4.2 建築模型建立
該項目根據委託方提供的建築設計圖紙、暖通設計圖紙及其他相關資料採用DeST軟件建立建築綜合能耗分析模型。該項目模擬建模示意圖如圖2所示。
圖 2 模擬建模示意圖
(1)氣象數據。雄安新區未來城市生活體驗館位於河北省保定市，屬寒冷B區。本文采用DeST軟件內置保定市氣象數據進行計算。
(2)圍護結構信息。該項目建築圍護結構各部位保溫材料及傳熱係數見表4。
表 4 建築圍護結構各部位保溫材料及傳熱係數
本報告依據項目建築節能計算書設置設計建築和參照建築圍護結構熱工參數(傳熱係數K、遮陽係數SC)，如表5所示。
表 5 圍護結構熱工參數對比表
(3)室內設計參數。室內設計參數參考GB50736─2012，如表6所示。
表 6 室內設計參數
作者
劉鬱林
摘要
超低能耗建築與裝配式建築技術結合存在風險和難點。河北省雄安新區某項目將超低能耗、鋼結構、裝配式及幕牆等體系融為一體。闡述該項目建築圍護結構技術，通過性能化設計對保溫、斷熱橋、門窗、新風、氣密性及可再生能源等技術進行優化，以建築能耗值為導向， 運用建築能耗模擬軟件對該項目進行能耗計算，並對該項目進行技術經濟分析。
該項目滿足國內外綠色建築和超低能耗被動式示範項目認證指標要求。這些成果對超低能耗鋼結構裝配式建築有一定參考價值。
關鍵詞
超低能耗 ；被動式房屋 ；鋼結構 ；裝配式 ；建築能耗模擬 ；技術經濟分析 ；雄安新區
1
項目背景
河北省雄安新區城鄉管理中心綜合服務中心，是北京市貫徹落實支持雄安新區建設的超低能耗裝配式綠色示範項目，也是貫徹落實《河北雄安新區規劃綱要》實施的建設項目。該項目承擔著政務服務、展示交流、企業辦公、會議培訓等多項功能。該項目總用地面積13000m2，總建築面積5173m2，地上3層，局部5層，建築高度為22.8m，建築結構形式為鋼框架結構，按被動式超低能耗建築設計。
該項目建設單位為北京住總集團。2018年5月開始進行主體結構施工，當年11月交付。該項目實現了建築設計與超低能耗、裝配式鋼結構技術的結合，同時也實現了立面造型與遮陽、光伏發電、被動式木鎖門窗、鋁板幕牆及屋頂被動式陽光房等多項技術的完美結合。
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項目建設目標及規範要求
2.1 建設目標和主要內容
項目所屬的氣候區為寒冷(B)區。建築目標為被動式超低能耗綠色建築，滿足住建部被動式超低能耗綠色建築示範工程的性能指標要求。建築朝向為正南北向，建築體形係數0.186，窗牆面積比分別為：北向0.28，南向0.45，東向0.30，西向0.35，單一朝向窗牆比均≤0.70。
該項目在目標確定的基礎上，實現建築整體達到被動式超低能耗建築的要求，同時對功能空間進行新的設計，賦予建築既能充分展示被動式超低能耗建築技術與相關產品部件，也能夠體驗被動式超低能耗建築的舒適性與先進性。以體驗式、綠色化、智能化為主要特色，集中展示了鋼結構與被動式超低能耗建築體系的結合，以及光伏發電系統、淨水系統、地源熱泵系統、節能環保材料、智慧建築和智能安防等先進技術。
2.2 示範目標及要求
(1)住建部對超低能耗綠色建築要求如下：公共建築供暖、空調和照明能耗(計入可再生能源貢獻)在GB50189─2015《公共建築節能設計標準》基礎上降低60%以上，氣密性指標應符合換氣次數N50≤0.6h-1，室內環境標準達到GB50736─2012《民用建築供暖通風與空氣調節設計規範》中的Ⅰ級熱舒適度。
(2)德國能源署要求(北京地區標準)如下：年供暖需求≤15kWh/(m2˙a)，年供冷需求≤18kWh/(m2˙a)，一次能源年消耗量≤120kWh/(m2˙a)，氣密性測試指標應符合N50≤0.6h－1。
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建築節能技術設計
本項目建築節能技術包括建築節能規劃設計、圍護結構節能技術、自然通風及遮陽節能技術、暖通空調和冷熱源系統技術、照明等技術、監測與控制技術以及可再生能源利用技術等。
3.1 建築節能設計
本項目在被動式超低能耗基礎上又創新加入了“鋼結構＋裝配式”。其原因如下：一方面，鋼結構具有自重輕、強度高、施工快捷、管線佈置方便、施工環境汙染少等優點；另一方面，裝配式施工能夠保證構件質量，縮短施工工期，並有效減少週轉料具、人工和材料成本支出。被動式超低能耗關鍵技術包括高效保溫隔熱系統、無熱橋構造系統、高性能保溫門窗系統、良好氣密性及高效熱回收系統。採用鋼結構裝配式超低能耗體系將鋼結構、裝配式體系與被動式超低能耗技術融為一體，推動節能技術與裝配式綠色建築技術的結合發展。
3.2 圍護結構節能技術
(1)非透明圍護結構措施。外牆採用300mm厚岩棉條，傳熱係數K=0.130W/(m2˙K)，材料導熱係數λ≤0.048W/(m2˙K)；屋面傳熱係數K=0.080W/(m2˙K)，採用400mm厚擠塑聚苯板，材料導熱係數λ≤0.032W/(m2˙K)；地面採用200mm厚擠塑聚苯板，傳熱係數K=0.150W/(m2˙K)，材料導熱係數λ≤0.032W/(m2˙K)。與土壤接觸的地下外牆基礎、柱子基礎外粘貼200mm擠塑聚苯板保溫。
(2)外窗及外門措施。外窗採用木索結構窗，3層玻璃＋暖邊充氬氣雙Low-E玻璃，傳熱係數K=0.8W/(m2˙K)，太陽得熱係數(SHGC)=0.45；鋁包木窗加暖邊，傳熱係數K=0.8W/(m2˙K)，SHGC=0.45。
鋁包木門窗及木索結構優勢如下：使用木材作為窗戶的框材，綠色環保，木質紋理自然美觀，木材屬於可再生地上資源；木材導熱係數低，窗戶的保溫性能與隔聲性能優異；木材表面採用水性環保塗料塗刷，沒有甲醛、苯等有害物質。首層南側入口外門採用鋁包木外開門(低門檻)，外門傳熱係數K≤1.0W/(m2˙K)；東、西側入口外門採用被動房門，傳熱係數K≤1.2W/(m2˙K)。
依據GB/T7106─2008《建築外門窗氣密、水密、抗風壓性能分級及檢測方法》相關規定，外門窗氣密性等級不應低於8級、水密性等級不應低於6級、抗風壓性能等級不應低於9級。
南立面遮陽採用帶光感追蹤、自動調節的機翼遮陽板，在炎熱夏季，機翼遮陽板可以根據太陽高度角的變化自動調節百葉角度阻擋太陽輻射進入室內，確保夏季室內涼爽舒適，降低空調能耗。東、西外窗均設置可調節的電動活動鋁合金百葉外遮陽。可調節外遮陽和外窗間距＞100mm，以免外窗玻璃被加熱，導致熱傳導，增加能耗。屋頂採光窗部分採用遙控活動外遮陽系統。
關鍵熱橋處理措施如下：①外牆保溫採用單層岩棉條保溫粘貼加斷熱橋錨栓固定施工體系；②屋頂採光棚採用節點進行斷熱橋處理；③外窗、外門均採用外掛式安裝方式，在門窗洞口處採取方鋼或槽鋼與主體固定，門窗斷熱橋的錨固件與鋼框固定，並儘量採用減少接觸面積、增加隔熱間層及使用非金屬材料等措施減少熱損失；④管道穿外牆部位預留套管並預留足夠的保溫間隙；⑤開關、插座接線盒等不應置於外牆上。
屋面保溫層處理措施如下：女兒牆構造柱之間填充300mm厚岩棉，伸入屋面長度≥500mm，確保外牆與屋面的保溫層連續；屋面保溫層靠近室外一側設置防水層，防水層應延續到女兒牆頂部蓋板內，使保溫層得到可靠防護；屋面結構層上、保溫層下設置隔汽層；屋面隔汽層設計及排氣構造設計應符合現行GB50345─2012《屋面工程技術規範》，保證屋面與外牆保溫層的連續。
(3)氣密性處理措施。該建築為鋼結構，內部抹灰層可作為氣密層，不同構件連接處採用特殊密封膠帶粘貼，如外窗與牆體連接部位、穿牆管道處等部位均需做氣密性處理，確保建築整體滿足氣密性。氣密性測試換氣次數N50≤0.6h－1，最終氣密性檢測結果為0.54h－1，滿足項目要求。
3.3 自然通風節能技術
本項目建築設置新風系統，提供24h不間斷新風。建築坐北朝南，使過渡季能夠有效利用自然通風。
3.4 高效熱回收新風系統技術
本項目暖通空調設計共採用2臺立式新風機組、1臺組合式空調機組設備，3臺主機均安裝在5層新風機房內。組合式空調機組服務對象為首層大空間展廳，兩臺新風機組，其中1臺服務於1層、2層(除大空間展廳部分)展廳部分，另1臺服務於3層辦公區及4層健身房。新風熱回收系統擁有高效的全熱回收裝置，可以對新風起到冬季加熱、夏季除溼的功能，熱回收裝置的顯熱回收效率為75.76%。
考慮到噪聲及舒適性問題，設備均採用低噪聲型，並設減震裝置；風機等設備設在單獨機房內，機房設吸聲減噪隔震措施；機組與風管連接處採用柔性接管；土建風井由建築專業做好消聲處理；所有吊裝風機均採用彈性吊杆，柔性連接；風管內風速≤3m/s，風口處風速≤1m/s。高效熱回收新風系統圖見圖1。
圖 1 高效熱回收新風系統圖
3.5 暖通空調和冷熱源系統技術
(1)空調系統。該項目採用集中新風+風機盤管的空調系統，其中新風系統能夠承擔部分室內冷熱負荷，風機盤管作為輔助供冷供暖方式，在夏季及冬季極端天氣下開啟。
該項目採用的新風機組集新風、淨化、製冷、除溼、制熱功能於一體的多功能用途機組，該機組與室內風管和出風口連接後成為一個室內空氣處理系統，能根據客戶需求，為用戶提供潔淨、舒適的室內居住環境。其工作原理如下：空氣循環系統由兩股空氣流組成，即室外新鮮氣流、室內汙濁氣流。室外新鮮氣流：室外新鮮空氣(新風)從室外依次經過新風風閥、新風過濾器、全熱能量交換器、然後由循環送風機正壓經過PM2.5過濾器後送入室內。室內汙濁氣流：室內汙濁空氣(來自衛生間)依次經過汙濁空氣過濾器、全熱能量交換器，然後由排風機送至室外。
(2)冷、熱源系統。新風和風機盤管的冷熱源均由動力中心的地源熱泵機房供應，具有高效節能的特點。夏季冷凍水供回水溫度分別為7℃、12℃；冬季空調熱水供回水溫度分別為45℃、40℃，供空調新風機組、組合式空調機組和風機盤管。
(3)自動控制系統。自動控制系統採用直接數字式監控系統，在空調控制中心能顯示打印出空調、通風、製冷等各系統設備的運行狀態及主要運行參數，並進行集中遠距離控制和程序控制。水泵、風機等採用高效節能產品，並採用變頻控制等節電措施。
3.6 照明等節能技術
光源均選高效LED節能光源和燈具，比普通節能燈節能50%以上；公共樓梯間等公共照明採用聲光控燈，火災時強啟；展廳、電梯廳、走廊等採用LED節能燈；照度標準按現行GB50034─2013《建築照明設計標準》執行。主要工作場所照明系統參數設置見表1。
表 1 照明系統參數設置表
3.7 監測與控制技術
本監測平臺利用建築信息模型技術，將精細化設計、施工的理念運用到精細化運維管理中。本監測平臺通過監測空調系統(冷熱源系統、輸配系統、末端系統)、照明系統以及電氣設備用電情況、各項用水指標情況，同時監測室內外各項舒適性指標(溫度、相對溼度、CO2濃度、PM2.5濃度等)，綜合判斷各項用能指標，診斷能源狀況，制定節能策略，最終保證被動式超低能耗建築真正落地。監控平臺主要包括能耗分析系統(能耗分析和上位機)、舒適性檢測系統(環境探測器)、能耗檢測系統(限電器、智能電錶)和智能能照明系統(智能照明)等，通過集中器將各系統連接起來。
3.8 可再生能源利用技術
在被動式超低能耗建築供冷供熱能耗大幅下降的情況下，該項目使用可再生能源光伏發電系統可抵消一部分能源消耗。
光伏發電系統：設置300片光伏板，光伏組件尺寸為1680mm×992mm，即發即用；年單位面積平均發電量為21.34kWh/m2，年光伏發電總量約為110376.00kWh。地源熱泵技術屬可再生能源利用技術：地源熱泵是利用地球表面淺層地熱資源作為冷熱源，進行能量轉換的供暖空調系統。
地源熱泵屬經濟有效的節能技術，地能或地表淺層地熱資源的溫度一年四季相對穩定，冬季比環境空氣溫度高，夏季比環境空氣溫度低，是很好的熱泵熱源和空調冷源。這種溫度特性使得地源熱泵比傳統空調系統運行效率要高40%。另外，地能溫度較恆定的特性，使熱泵機組運行更可靠、穩定，也保證了系統的高效性和經濟性。
地源熱泵汙染物排放：與空氣源熱泵相比，相當於減少40%以上；與電供暖相比，相當於減少70%以上。
光伏發電和地源熱泵屬清潔能源：本項目清潔能源利用率佔建築總能耗的54%左右。
4
項目能耗指標計算
該項目根據住建部被動式超低能耗綠色建築示範工程技術要求與德國被動房的性能指標要求進行設計。結合項目實際情況，綜合考慮技術指標和經濟指標，採用DeST建築能耗模擬軟件和德國PHPP計算軟件進行能耗設計。
4.1 建築基本信息
該項目建築體形係數見表2，建築窗牆比見表3。
表 2 建築體形係數
表 3 建築窗牆比
4.2 建築模型建立
該項目根據委託方提供的建築設計圖紙、暖通設計圖紙及其他相關資料採用DeST軟件建立建築綜合能耗分析模型。該項目模擬建模示意圖如圖2所示。
圖 2 模擬建模示意圖
(1)氣象數據。雄安新區未來城市生活體驗館位於河北省保定市，屬寒冷B區。本文采用DeST軟件內置保定市氣象數據進行計算。
(2)圍護結構信息。該項目建築圍護結構各部位保溫材料及傳熱係數見表4。
表 4 建築圍護結構各部位保溫材料及傳熱係數
本報告依據項目建築節能計算書設置設計建築和參照建築圍護結構熱工參數(傳熱係數K、遮陽係數SC)，如表5所示。
表 5 圍護結構熱工參數對比表
(3)室內設計參數。室內設計參數參考GB50736─2012，如表6所示。
表 6 室內設計參數
設計建築採用高效節能燈，參考建築採用節能熒光燈照明功率密度，如表7所示。室內人員、設備的作息時間以及功率的設定，設計建築與參照建築相同。
表 7 照明系統參數設置
作者
劉鬱林
摘要
超低能耗建築與裝配式建築技術結合存在風險和難點。河北省雄安新區某項目將超低能耗、鋼結構、裝配式及幕牆等體系融為一體。闡述該項目建築圍護結構技術，通過性能化設計對保溫、斷熱橋、門窗、新風、氣密性及可再生能源等技術進行優化，以建築能耗值為導向， 運用建築能耗模擬軟件對該項目進行能耗計算，並對該項目進行技術經濟分析。
該項目滿足國內外綠色建築和超低能耗被動式示範項目認證指標要求。這些成果對超低能耗鋼結構裝配式建築有一定參考價值。
關鍵詞
超低能耗 ；被動式房屋 ；鋼結構 ；裝配式 ；建築能耗模擬 ；技術經濟分析 ；雄安新區
1
項目背景
河北省雄安新區城鄉管理中心綜合服務中心，是北京市貫徹落實支持雄安新區建設的超低能耗裝配式綠色示範項目，也是貫徹落實《河北雄安新區規劃綱要》實施的建設項目。該項目承擔著政務服務、展示交流、企業辦公、會議培訓等多項功能。該項目總用地面積13000m2，總建築面積5173m2，地上3層，局部5層，建築高度為22.8m，建築結構形式為鋼框架結構，按被動式超低能耗建築設計。
該項目建設單位為北京住總集團。2018年5月開始進行主體結構施工，當年11月交付。該項目實現了建築設計與超低能耗、裝配式鋼結構技術的結合，同時也實現了立面造型與遮陽、光伏發電、被動式木鎖門窗、鋁板幕牆及屋頂被動式陽光房等多項技術的完美結合。
2
項目建設目標及規範要求
2.1 建設目標和主要內容
項目所屬的氣候區為寒冷(B)區。建築目標為被動式超低能耗綠色建築，滿足住建部被動式超低能耗綠色建築示範工程的性能指標要求。建築朝向為正南北向，建築體形係數0.186，窗牆面積比分別為：北向0.28，南向0.45，東向0.30，西向0.35，單一朝向窗牆比均≤0.70。
該項目在目標確定的基礎上，實現建築整體達到被動式超低能耗建築的要求，同時對功能空間進行新的設計，賦予建築既能充分展示被動式超低能耗建築技術與相關產品部件，也能夠體驗被動式超低能耗建築的舒適性與先進性。以體驗式、綠色化、智能化為主要特色，集中展示了鋼結構與被動式超低能耗建築體系的結合，以及光伏發電系統、淨水系統、地源熱泵系統、節能環保材料、智慧建築和智能安防等先進技術。
2.2 示範目標及要求
(1)住建部對超低能耗綠色建築要求如下：公共建築供暖、空調和照明能耗(計入可再生能源貢獻)在GB50189─2015《公共建築節能設計標準》基礎上降低60%以上，氣密性指標應符合換氣次數N50≤0.6h-1，室內環境標準達到GB50736─2012《民用建築供暖通風與空氣調節設計規範》中的Ⅰ級熱舒適度。
(2)德國能源署要求(北京地區標準)如下：年供暖需求≤15kWh/(m2˙a)，年供冷需求≤18kWh/(m2˙a)，一次能源年消耗量≤120kWh/(m2˙a)，氣密性測試指標應符合N50≤0.6h－1。
3
建築節能技術設計
本項目建築節能技術包括建築節能規劃設計、圍護結構節能技術、自然通風及遮陽節能技術、暖通空調和冷熱源系統技術、照明等技術、監測與控制技術以及可再生能源利用技術等。
3.1 建築節能設計
本項目在被動式超低能耗基礎上又創新加入了“鋼結構＋裝配式”。其原因如下：一方面，鋼結構具有自重輕、強度高、施工快捷、管線佈置方便、施工環境汙染少等優點；另一方面，裝配式施工能夠保證構件質量，縮短施工工期，並有效減少週轉料具、人工和材料成本支出。被動式超低能耗關鍵技術包括高效保溫隔熱系統、無熱橋構造系統、高性能保溫門窗系統、良好氣密性及高效熱回收系統。採用鋼結構裝配式超低能耗體系將鋼結構、裝配式體系與被動式超低能耗技術融為一體，推動節能技術與裝配式綠色建築技術的結合發展。
3.2 圍護結構節能技術
(1)非透明圍護結構措施。外牆採用300mm厚岩棉條，傳熱係數K=0.130W/(m2˙K)，材料導熱係數λ≤0.048W/(m2˙K)；屋面傳熱係數K=0.080W/(m2˙K)，採用400mm厚擠塑聚苯板，材料導熱係數λ≤0.032W/(m2˙K)；地面採用200mm厚擠塑聚苯板，傳熱係數K=0.150W/(m2˙K)，材料導熱係數λ≤0.032W/(m2˙K)。與土壤接觸的地下外牆基礎、柱子基礎外粘貼200mm擠塑聚苯板保溫。
(2)外窗及外門措施。外窗採用木索結構窗，3層玻璃＋暖邊充氬氣雙Low-E玻璃，傳熱係數K=0.8W/(m2˙K)，太陽得熱係數(SHGC)=0.45；鋁包木窗加暖邊，傳熱係數K=0.8W/(m2˙K)，SHGC=0.45。
鋁包木門窗及木索結構優勢如下：使用木材作為窗戶的框材，綠色環保，木質紋理自然美觀，木材屬於可再生地上資源；木材導熱係數低，窗戶的保溫性能與隔聲性能優異；木材表面採用水性環保塗料塗刷，沒有甲醛、苯等有害物質。首層南側入口外門採用鋁包木外開門(低門檻)，外門傳熱係數K≤1.0W/(m2˙K)；東、西側入口外門採用被動房門，傳熱係數K≤1.2W/(m2˙K)。
依據GB/T7106─2008《建築外門窗氣密、水密、抗風壓性能分級及檢測方法》相關規定，外門窗氣密性等級不應低於8級、水密性等級不應低於6級、抗風壓性能等級不應低於9級。
南立面遮陽採用帶光感追蹤、自動調節的機翼遮陽板，在炎熱夏季，機翼遮陽板可以根據太陽高度角的變化自動調節百葉角度阻擋太陽輻射進入室內，確保夏季室內涼爽舒適，降低空調能耗。東、西外窗均設置可調節的電動活動鋁合金百葉外遮陽。可調節外遮陽和外窗間距＞100mm，以免外窗玻璃被加熱，導致熱傳導，增加能耗。屋頂採光窗部分採用遙控活動外遮陽系統。
關鍵熱橋處理措施如下：①外牆保溫採用單層岩棉條保溫粘貼加斷熱橋錨栓固定施工體系；②屋頂採光棚採用節點進行斷熱橋處理；③外窗、外門均採用外掛式安裝方式，在門窗洞口處採取方鋼或槽鋼與主體固定，門窗斷熱橋的錨固件與鋼框固定，並儘量採用減少接觸面積、增加隔熱間層及使用非金屬材料等措施減少熱損失；④管道穿外牆部位預留套管並預留足夠的保溫間隙；⑤開關、插座接線盒等不應置於外牆上。
屋面保溫層處理措施如下：女兒牆構造柱之間填充300mm厚岩棉，伸入屋面長度≥500mm，確保外牆與屋面的保溫層連續；屋面保溫層靠近室外一側設置防水層，防水層應延續到女兒牆頂部蓋板內，使保溫層得到可靠防護；屋面結構層上、保溫層下設置隔汽層；屋面隔汽層設計及排氣構造設計應符合現行GB50345─2012《屋面工程技術規範》，保證屋面與外牆保溫層的連續。
(3)氣密性處理措施。該建築為鋼結構，內部抹灰層可作為氣密層，不同構件連接處採用特殊密封膠帶粘貼，如外窗與牆體連接部位、穿牆管道處等部位均需做氣密性處理，確保建築整體滿足氣密性。氣密性測試換氣次數N50≤0.6h－1，最終氣密性檢測結果為0.54h－1，滿足項目要求。
3.3 自然通風節能技術
本項目建築設置新風系統，提供24h不間斷新風。建築坐北朝南，使過渡季能夠有效利用自然通風。
3.4 高效熱回收新風系統技術
本項目暖通空調設計共採用2臺立式新風機組、1臺組合式空調機組設備，3臺主機均安裝在5層新風機房內。組合式空調機組服務對象為首層大空間展廳，兩臺新風機組，其中1臺服務於1層、2層(除大空間展廳部分)展廳部分，另1臺服務於3層辦公區及4層健身房。新風熱回收系統擁有高效的全熱回收裝置，可以對新風起到冬季加熱、夏季除溼的功能，熱回收裝置的顯熱回收效率為75.76%。
考慮到噪聲及舒適性問題，設備均採用低噪聲型，並設減震裝置；風機等設備設在單獨機房內，機房設吸聲減噪隔震措施；機組與風管連接處採用柔性接管；土建風井由建築專業做好消聲處理；所有吊裝風機均採用彈性吊杆，柔性連接；風管內風速≤3m/s，風口處風速≤1m/s。高效熱回收新風系統圖見圖1。
圖 1 高效熱回收新風系統圖
3.5 暖通空調和冷熱源系統技術
(1)空調系統。該項目採用集中新風+風機盤管的空調系統，其中新風系統能夠承擔部分室內冷熱負荷，風機盤管作為輔助供冷供暖方式，在夏季及冬季極端天氣下開啟。
該項目採用的新風機組集新風、淨化、製冷、除溼、制熱功能於一體的多功能用途機組，該機組與室內風管和出風口連接後成為一個室內空氣處理系統，能根據客戶需求，為用戶提供潔淨、舒適的室內居住環境。其工作原理如下：空氣循環系統由兩股空氣流組成，即室外新鮮氣流、室內汙濁氣流。室外新鮮氣流：室外新鮮空氣(新風)從室外依次經過新風風閥、新風過濾器、全熱能量交換器、然後由循環送風機正壓經過PM2.5過濾器後送入室內。室內汙濁氣流：室內汙濁空氣(來自衛生間)依次經過汙濁空氣過濾器、全熱能量交換器，然後由排風機送至室外。
(2)冷、熱源系統。新風和風機盤管的冷熱源均由動力中心的地源熱泵機房供應，具有高效節能的特點。夏季冷凍水供回水溫度分別為7℃、12℃；冬季空調熱水供回水溫度分別為45℃、40℃，供空調新風機組、組合式空調機組和風機盤管。
(3)自動控制系統。自動控制系統採用直接數字式監控系統，在空調控制中心能顯示打印出空調、通風、製冷等各系統設備的運行狀態及主要運行參數，並進行集中遠距離控制和程序控制。水泵、風機等採用高效節能產品，並採用變頻控制等節電措施。
3.6 照明等節能技術
光源均選高效LED節能光源和燈具，比普通節能燈節能50%以上；公共樓梯間等公共照明採用聲光控燈，火災時強啟；展廳、電梯廳、走廊等採用LED節能燈；照度標準按現行GB50034─2013《建築照明設計標準》執行。主要工作場所照明系統參數設置見表1。
表 1 照明系統參數設置表
3.7 監測與控制技術
本監測平臺利用建築信息模型技術，將精細化設計、施工的理念運用到精細化運維管理中。本監測平臺通過監測空調系統(冷熱源系統、輸配系統、末端系統)、照明系統以及電氣設備用電情況、各項用水指標情況，同時監測室內外各項舒適性指標(溫度、相對溼度、CO2濃度、PM2.5濃度等)，綜合判斷各項用能指標，診斷能源狀況，制定節能策略，最終保證被動式超低能耗建築真正落地。監控平臺主要包括能耗分析系統(能耗分析和上位機)、舒適性檢測系統(環境探測器)、能耗檢測系統(限電器、智能電錶)和智能能照明系統(智能照明)等，通過集中器將各系統連接起來。
3.8 可再生能源利用技術
在被動式超低能耗建築供冷供熱能耗大幅下降的情況下，該項目使用可再生能源光伏發電系統可抵消一部分能源消耗。
光伏發電系統：設置300片光伏板，光伏組件尺寸為1680mm×992mm，即發即用；年單位面積平均發電量為21.34kWh/m2，年光伏發電總量約為110376.00kWh。地源熱泵技術屬可再生能源利用技術：地源熱泵是利用地球表面淺層地熱資源作為冷熱源，進行能量轉換的供暖空調系統。
地源熱泵屬經濟有效的節能技術，地能或地表淺層地熱資源的溫度一年四季相對穩定，冬季比環境空氣溫度高，夏季比環境空氣溫度低，是很好的熱泵熱源和空調冷源。這種溫度特性使得地源熱泵比傳統空調系統運行效率要高40%。另外，地能溫度較恆定的特性，使熱泵機組運行更可靠、穩定，也保證了系統的高效性和經濟性。
地源熱泵汙染物排放：與空氣源熱泵相比，相當於減少40%以上；與電供暖相比，相當於減少70%以上。
光伏發電和地源熱泵屬清潔能源：本項目清潔能源利用率佔建築總能耗的54%左右。
4
項目能耗指標計算
該項目根據住建部被動式超低能耗綠色建築示範工程技術要求與德國被動房的性能指標要求進行設計。結合項目實際情況，綜合考慮技術指標和經濟指標，採用DeST建築能耗模擬軟件和德國PHPP計算軟件進行能耗設計。
4.1 建築基本信息
該項目建築體形係數見表2，建築窗牆比見表3。
表 2 建築體形係數
表 3 建築窗牆比
4.2 建築模型建立
該項目根據委託方提供的建築設計圖紙、暖通設計圖紙及其他相關資料採用DeST軟件建立建築綜合能耗分析模型。該項目模擬建模示意圖如圖2所示。
圖 2 模擬建模示意圖
(1)氣象數據。雄安新區未來城市生活體驗館位於河北省保定市，屬寒冷B區。本文采用DeST軟件內置保定市氣象數據進行計算。
(2)圍護結構信息。該項目建築圍護結構各部位保溫材料及傳熱係數見表4。
表 4 建築圍護結構各部位保溫材料及傳熱係數
本報告依據項目建築節能計算書設置設計建築和參照建築圍護結構熱工參數(傳熱係數K、遮陽係數SC)，如表5所示。
表 5 圍護結構熱工參數對比表
(3)室內設計參數。室內設計參數參考GB50736─2012，如表6所示。
表 6 室內設計參數
設計建築採用高效節能燈，參考建築採用節能熒光燈照明功率密度，如表7所示。室內人員、設備的作息時間以及功率的設定，設計建築與參照建築相同。
表 7 照明系統參數設置
(4)供暖空調系統設計。設計建築與參照建築採暖空調系統形式對比，如表8所示。
表 8 採暖空調系統形式對比
作者
劉鬱林
摘要
超低能耗建築與裝配式建築技術結合存在風險和難點。河北省雄安新區某項目將超低能耗、鋼結構、裝配式及幕牆等體系融為一體。闡述該項目建築圍護結構技術，通過性能化設計對保溫、斷熱橋、門窗、新風、氣密性及可再生能源等技術進行優化，以建築能耗值為導向， 運用建築能耗模擬軟件對該項目進行能耗計算，並對該項目進行技術經濟分析。
該項目滿足國內外綠色建築和超低能耗被動式示範項目認證指標要求。這些成果對超低能耗鋼結構裝配式建築有一定參考價值。
關鍵詞
超低能耗 ；被動式房屋 ；鋼結構 ；裝配式 ；建築能耗模擬 ；技術經濟分析 ；雄安新區
1
項目背景
河北省雄安新區城鄉管理中心綜合服務中心，是北京市貫徹落實支持雄安新區建設的超低能耗裝配式綠色示範項目，也是貫徹落實《河北雄安新區規劃綱要》實施的建設項目。該項目承擔著政務服務、展示交流、企業辦公、會議培訓等多項功能。該項目總用地面積13000m2，總建築面積5173m2，地上3層，局部5層，建築高度為22.8m，建築結構形式為鋼框架結構，按被動式超低能耗建築設計。
該項目建設單位為北京住總集團。2018年5月開始進行主體結構施工，當年11月交付。該項目實現了建築設計與超低能耗、裝配式鋼結構技術的結合，同時也實現了立面造型與遮陽、光伏發電、被動式木鎖門窗、鋁板幕牆及屋頂被動式陽光房等多項技術的完美結合。
2
項目建設目標及規範要求
2.1 建設目標和主要內容
項目所屬的氣候區為寒冷(B)區。建築目標為被動式超低能耗綠色建築，滿足住建部被動式超低能耗綠色建築示範工程的性能指標要求。建築朝向為正南北向，建築體形係數0.186，窗牆面積比分別為：北向0.28，南向0.45，東向0.30，西向0.35，單一朝向窗牆比均≤0.70。
該項目在目標確定的基礎上，實現建築整體達到被動式超低能耗建築的要求，同時對功能空間進行新的設計，賦予建築既能充分展示被動式超低能耗建築技術與相關產品部件，也能夠體驗被動式超低能耗建築的舒適性與先進性。以體驗式、綠色化、智能化為主要特色，集中展示了鋼結構與被動式超低能耗建築體系的結合，以及光伏發電系統、淨水系統、地源熱泵系統、節能環保材料、智慧建築和智能安防等先進技術。
2.2 示範目標及要求
(1)住建部對超低能耗綠色建築要求如下：公共建築供暖、空調和照明能耗(計入可再生能源貢獻)在GB50189─2015《公共建築節能設計標準》基礎上降低60%以上，氣密性指標應符合換氣次數N50≤0.6h-1，室內環境標準達到GB50736─2012《民用建築供暖通風與空氣調節設計規範》中的Ⅰ級熱舒適度。
(2)德國能源署要求(北京地區標準)如下：年供暖需求≤15kWh/(m2˙a)，年供冷需求≤18kWh/(m2˙a)，一次能源年消耗量≤120kWh/(m2˙a)，氣密性測試指標應符合N50≤0.6h－1。
3
建築節能技術設計
本項目建築節能技術包括建築節能規劃設計、圍護結構節能技術、自然通風及遮陽節能技術、暖通空調和冷熱源系統技術、照明等技術、監測與控制技術以及可再生能源利用技術等。
3.1 建築節能設計
本項目在被動式超低能耗基礎上又創新加入了“鋼結構＋裝配式”。其原因如下：一方面，鋼結構具有自重輕、強度高、施工快捷、管線佈置方便、施工環境汙染少等優點；另一方面，裝配式施工能夠保證構件質量，縮短施工工期，並有效減少週轉料具、人工和材料成本支出。被動式超低能耗關鍵技術包括高效保溫隔熱系統、無熱橋構造系統、高性能保溫門窗系統、良好氣密性及高效熱回收系統。採用鋼結構裝配式超低能耗體系將鋼結構、裝配式體系與被動式超低能耗技術融為一體，推動節能技術與裝配式綠色建築技術的結合發展。
3.2 圍護結構節能技術
(1)非透明圍護結構措施。外牆採用300mm厚岩棉條，傳熱係數K=0.130W/(m2˙K)，材料導熱係數λ≤0.048W/(m2˙K)；屋面傳熱係數K=0.080W/(m2˙K)，採用400mm厚擠塑聚苯板，材料導熱係數λ≤0.032W/(m2˙K)；地面採用200mm厚擠塑聚苯板，傳熱係數K=0.150W/(m2˙K)，材料導熱係數λ≤0.032W/(m2˙K)。與土壤接觸的地下外牆基礎、柱子基礎外粘貼200mm擠塑聚苯板保溫。
(2)外窗及外門措施。外窗採用木索結構窗，3層玻璃＋暖邊充氬氣雙Low-E玻璃，傳熱係數K=0.8W/(m2˙K)，太陽得熱係數(SHGC)=0.45；鋁包木窗加暖邊，傳熱係數K=0.8W/(m2˙K)，SHGC=0.45。
鋁包木門窗及木索結構優勢如下：使用木材作為窗戶的框材，綠色環保，木質紋理自然美觀，木材屬於可再生地上資源；木材導熱係數低，窗戶的保溫性能與隔聲性能優異；木材表面採用水性環保塗料塗刷，沒有甲醛、苯等有害物質。首層南側入口外門採用鋁包木外開門(低門檻)，外門傳熱係數K≤1.0W/(m2˙K)；東、西側入口外門採用被動房門，傳熱係數K≤1.2W/(m2˙K)。
依據GB/T7106─2008《建築外門窗氣密、水密、抗風壓性能分級及檢測方法》相關規定，外門窗氣密性等級不應低於8級、水密性等級不應低於6級、抗風壓性能等級不應低於9級。
南立面遮陽採用帶光感追蹤、自動調節的機翼遮陽板，在炎熱夏季，機翼遮陽板可以根據太陽高度角的變化自動調節百葉角度阻擋太陽輻射進入室內，確保夏季室內涼爽舒適，降低空調能耗。東、西外窗均設置可調節的電動活動鋁合金百葉外遮陽。可調節外遮陽和外窗間距＞100mm，以免外窗玻璃被加熱，導致熱傳導，增加能耗。屋頂採光窗部分採用遙控活動外遮陽系統。
關鍵熱橋處理措施如下：①外牆保溫採用單層岩棉條保溫粘貼加斷熱橋錨栓固定施工體系；②屋頂採光棚採用節點進行斷熱橋處理；③外窗、外門均採用外掛式安裝方式，在門窗洞口處採取方鋼或槽鋼與主體固定，門窗斷熱橋的錨固件與鋼框固定，並儘量採用減少接觸面積、增加隔熱間層及使用非金屬材料等措施減少熱損失；④管道穿外牆部位預留套管並預留足夠的保溫間隙；⑤開關、插座接線盒等不應置於外牆上。
屋面保溫層處理措施如下：女兒牆構造柱之間填充300mm厚岩棉，伸入屋面長度≥500mm，確保外牆與屋面的保溫層連續；屋面保溫層靠近室外一側設置防水層，防水層應延續到女兒牆頂部蓋板內，使保溫層得到可靠防護；屋面結構層上、保溫層下設置隔汽層；屋面隔汽層設計及排氣構造設計應符合現行GB50345─2012《屋面工程技術規範》，保證屋面與外牆保溫層的連續。
(3)氣密性處理措施。該建築為鋼結構，內部抹灰層可作為氣密層，不同構件連接處採用特殊密封膠帶粘貼，如外窗與牆體連接部位、穿牆管道處等部位均需做氣密性處理，確保建築整體滿足氣密性。氣密性測試換氣次數N50≤0.6h－1，最終氣密性檢測結果為0.54h－1，滿足項目要求。
3.3 自然通風節能技術
本項目建築設置新風系統，提供24h不間斷新風。建築坐北朝南，使過渡季能夠有效利用自然通風。
3.4 高效熱回收新風系統技術
本項目暖通空調設計共採用2臺立式新風機組、1臺組合式空調機組設備，3臺主機均安裝在5層新風機房內。組合式空調機組服務對象為首層大空間展廳，兩臺新風機組，其中1臺服務於1層、2層(除大空間展廳部分)展廳部分，另1臺服務於3層辦公區及4層健身房。新風熱回收系統擁有高效的全熱回收裝置，可以對新風起到冬季加熱、夏季除溼的功能，熱回收裝置的顯熱回收效率為75.76%。
考慮到噪聲及舒適性問題，設備均採用低噪聲型，並設減震裝置；風機等設備設在單獨機房內，機房設吸聲減噪隔震措施；機組與風管連接處採用柔性接管；土建風井由建築專業做好消聲處理；所有吊裝風機均採用彈性吊杆，柔性連接；風管內風速≤3m/s，風口處風速≤1m/s。高效熱回收新風系統圖見圖1。
圖 1 高效熱回收新風系統圖
3.5 暖通空調和冷熱源系統技術
(1)空調系統。該項目採用集中新風+風機盤管的空調系統，其中新風系統能夠承擔部分室內冷熱負荷，風機盤管作為輔助供冷供暖方式，在夏季及冬季極端天氣下開啟。
該項目採用的新風機組集新風、淨化、製冷、除溼、制熱功能於一體的多功能用途機組，該機組與室內風管和出風口連接後成為一個室內空氣處理系統，能根據客戶需求，為用戶提供潔淨、舒適的室內居住環境。其工作原理如下：空氣循環系統由兩股空氣流組成，即室外新鮮氣流、室內汙濁氣流。室外新鮮氣流：室外新鮮空氣(新風)從室外依次經過新風風閥、新風過濾器、全熱能量交換器、然後由循環送風機正壓經過PM2.5過濾器後送入室內。室內汙濁氣流：室內汙濁空氣(來自衛生間)依次經過汙濁空氣過濾器、全熱能量交換器，然後由排風機送至室外。
(2)冷、熱源系統。新風和風機盤管的冷熱源均由動力中心的地源熱泵機房供應，具有高效節能的特點。夏季冷凍水供回水溫度分別為7℃、12℃；冬季空調熱水供回水溫度分別為45℃、40℃，供空調新風機組、組合式空調機組和風機盤管。
(3)自動控制系統。自動控制系統採用直接數字式監控系統，在空調控制中心能顯示打印出空調、通風、製冷等各系統設備的運行狀態及主要運行參數，並進行集中遠距離控制和程序控制。水泵、風機等採用高效節能產品，並採用變頻控制等節電措施。
3.6 照明等節能技術
光源均選高效LED節能光源和燈具，比普通節能燈節能50%以上；公共樓梯間等公共照明採用聲光控燈，火災時強啟；展廳、電梯廳、走廊等採用LED節能燈；照度標準按現行GB50034─2013《建築照明設計標準》執行。主要工作場所照明系統參數設置見表1。
表 1 照明系統參數設置表
3.7 監測與控制技術
本監測平臺利用建築信息模型技術，將精細化設計、施工的理念運用到精細化運維管理中。本監測平臺通過監測空調系統(冷熱源系統、輸配系統、末端系統)、照明系統以及電氣設備用電情況、各項用水指標情況，同時監測室內外各項舒適性指標(溫度、相對溼度、CO2濃度、PM2.5濃度等)，綜合判斷各項用能指標，診斷能源狀況，制定節能策略，最終保證被動式超低能耗建築真正落地。監控平臺主要包括能耗分析系統(能耗分析和上位機)、舒適性檢測系統(環境探測器)、能耗檢測系統(限電器、智能電錶)和智能能照明系統(智能照明)等，通過集中器將各系統連接起來。
3.8 可再生能源利用技術
在被動式超低能耗建築供冷供熱能耗大幅下降的情況下，該項目使用可再生能源光伏發電系統可抵消一部分能源消耗。
光伏發電系統：設置300片光伏板，光伏組件尺寸為1680mm×992mm，即發即用；年單位面積平均發電量為21.34kWh/m2，年光伏發電總量約為110376.00kWh。地源熱泵技術屬可再生能源利用技術：地源熱泵是利用地球表面淺層地熱資源作為冷熱源，進行能量轉換的供暖空調系統。
地源熱泵屬經濟有效的節能技術，地能或地表淺層地熱資源的溫度一年四季相對穩定，冬季比環境空氣溫度高，夏季比環境空氣溫度低，是很好的熱泵熱源和空調冷源。這種溫度特性使得地源熱泵比傳統空調系統運行效率要高40%。另外，地能溫度較恆定的特性，使熱泵機組運行更可靠、穩定，也保證了系統的高效性和經濟性。
地源熱泵汙染物排放：與空氣源熱泵相比，相當於減少40%以上；與電供暖相比，相當於減少70%以上。
光伏發電和地源熱泵屬清潔能源：本項目清潔能源利用率佔建築總能耗的54%左右。
4
項目能耗指標計算
該項目根據住建部被動式超低能耗綠色建築示範工程技術要求與德國被動房的性能指標要求進行設計。結合項目實際情況，綜合考慮技術指標和經濟指標，採用DeST建築能耗模擬軟件和德國PHPP計算軟件進行能耗設計。
4.1 建築基本信息
該項目建築體形係數見表2，建築窗牆比見表3。
表 2 建築體形係數
表 3 建築窗牆比
4.2 建築模型建立
該項目根據委託方提供的建築設計圖紙、暖通設計圖紙及其他相關資料採用DeST軟件建立建築綜合能耗分析模型。該項目模擬建模示意圖如圖2所示。
圖 2 模擬建模示意圖
(1)氣象數據。雄安新區未來城市生活體驗館位於河北省保定市，屬寒冷B區。本文采用DeST軟件內置保定市氣象數據進行計算。
(2)圍護結構信息。該項目建築圍護結構各部位保溫材料及傳熱係數見表4。
表 4 建築圍護結構各部位保溫材料及傳熱係數
本報告依據項目建築節能計算書設置設計建築和參照建築圍護結構熱工參數(傳熱係數K、遮陽係數SC)，如表5所示。
表 5 圍護結構熱工參數對比表
(3)室內設計參數。室內設計參數參考GB50736─2012，如表6所示。
表 6 室內設計參數
設計建築採用高效節能燈，參考建築採用節能熒光燈照明功率密度，如表7所示。室內人員、設備的作息時間以及功率的設定，設計建築與參照建築相同。
表 7 照明系統參數設置
(4)供暖空調系統設計。設計建築與參照建築採暖空調系統形式對比，如表8所示。
表 8 採暖空調系統形式對比
(5) 遮陽參數設計。設計建築南向採用機翼型外遮陽系統，東、西、外窗均設置可調節的電動活動鋁合金百葉外遮陽。參照建築無滑動外遮陽。
4.3 模擬結果
該項目設計建築與參照建築負荷模擬採用DeST軟件，根據河北省保定市典型氣象年的氣象數據進行計算。
(1)計算結果。年供冷需求＝總冷負荷/建築面積，年供暖需求＝總熱負荷/建築面積，該項目設計建築和參建築的冷熱負荷計算結果對比，如表9所示。
表 9 負荷計算結果對比
作者
劉鬱林
摘要
超低能耗建築與裝配式建築技術結合存在風險和難點。河北省雄安新區某項目將超低能耗、鋼結構、裝配式及幕牆等體系融為一體。闡述該項目建築圍護結構技術，通過性能化設計對保溫、斷熱橋、門窗、新風、氣密性及可再生能源等技術進行優化，以建築能耗值為導向， 運用建築能耗模擬軟件對該項目進行能耗計算，並對該項目進行技術經濟分析。
該項目滿足國內外綠色建築和超低能耗被動式示範項目認證指標要求。這些成果對超低能耗鋼結構裝配式建築有一定參考價值。
關鍵詞
超低能耗 ；被動式房屋 ；鋼結構 ；裝配式 ；建築能耗模擬 ；技術經濟分析 ；雄安新區
1
項目背景
河北省雄安新區城鄉管理中心綜合服務中心，是北京市貫徹落實支持雄安新區建設的超低能耗裝配式綠色示範項目，也是貫徹落實《河北雄安新區規劃綱要》實施的建設項目。該項目承擔著政務服務、展示交流、企業辦公、會議培訓等多項功能。該項目總用地面積13000m2，總建築面積5173m2，地上3層，局部5層，建築高度為22.8m，建築結構形式為鋼框架結構，按被動式超低能耗建築設計。
該項目建設單位為北京住總集團。2018年5月開始進行主體結構施工，當年11月交付。該項目實現了建築設計與超低能耗、裝配式鋼結構技術的結合，同時也實現了立面造型與遮陽、光伏發電、被動式木鎖門窗、鋁板幕牆及屋頂被動式陽光房等多項技術的完美結合。
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項目建設目標及規範要求
2.1 建設目標和主要內容
項目所屬的氣候區為寒冷(B)區。建築目標為被動式超低能耗綠色建築，滿足住建部被動式超低能耗綠色建築示範工程的性能指標要求。建築朝向為正南北向，建築體形係數0.186，窗牆面積比分別為：北向0.28，南向0.45，東向0.30，西向0.35，單一朝向窗牆比均≤0.70。
該項目在目標確定的基礎上，實現建築整體達到被動式超低能耗建築的要求，同時對功能空間進行新的設計，賦予建築既能充分展示被動式超低能耗建築技術與相關產品部件，也能夠體驗被動式超低能耗建築的舒適性與先進性。以體驗式、綠色化、智能化為主要特色，集中展示了鋼結構與被動式超低能耗建築體系的結合，以及光伏發電系統、淨水系統、地源熱泵系統、節能環保材料、智慧建築和智能安防等先進技術。
2.2 示範目標及要求
(1)住建部對超低能耗綠色建築要求如下：公共建築供暖、空調和照明能耗(計入可再生能源貢獻)在GB50189─2015《公共建築節能設計標準》基礎上降低60%以上，氣密性指標應符合換氣次數N50≤0.6h-1，室內環境標準達到GB50736─2012《民用建築供暖通風與空氣調節設計規範》中的Ⅰ級熱舒適度。
(2)德國能源署要求(北京地區標準)如下：年供暖需求≤15kWh/(m2˙a)，年供冷需求≤18kWh/(m2˙a)，一次能源年消耗量≤120kWh/(m2˙a)，氣密性測試指標應符合N50≤0.6h－1。
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建築節能技術設計
本項目建築節能技術包括建築節能規劃設計、圍護結構節能技術、自然通風及遮陽節能技術、暖通空調和冷熱源系統技術、照明等技術、監測與控制技術以及可再生能源利用技術等。
3.1 建築節能設計
本項目在被動式超低能耗基礎上又創新加入了“鋼結構＋裝配式”。其原因如下：一方面，鋼結構具有自重輕、強度高、施工快捷、管線佈置方便、施工環境汙染少等優點；另一方面，裝配式施工能夠保證構件質量，縮短施工工期，並有效減少週轉料具、人工和材料成本支出。被動式超低能耗關鍵技術包括高效保溫隔熱系統、無熱橋構造系統、高性能保溫門窗系統、良好氣密性及高效熱回收系統。採用鋼結構裝配式超低能耗體系將鋼結構、裝配式體系與被動式超低能耗技術融為一體，推動節能技術與裝配式綠色建築技術的結合發展。
3.2 圍護結構節能技術
(1)非透明圍護結構措施。外牆採用300mm厚岩棉條，傳熱係數K=0.130W/(m2˙K)，材料導熱係數λ≤0.048W/(m2˙K)；屋面傳熱係數K=0.080W/(m2˙K)，採用400mm厚擠塑聚苯板，材料導熱係數λ≤0.032W/(m2˙K)；地面採用200mm厚擠塑聚苯板，傳熱係數K=0.150W/(m2˙K)，材料導熱係數λ≤0.032W/(m2˙K)。與土壤接觸的地下外牆基礎、柱子基礎外粘貼200mm擠塑聚苯板保溫。
(2)外窗及外門措施。外窗採用木索結構窗，3層玻璃＋暖邊充氬氣雙Low-E玻璃，傳熱係數K=0.8W/(m2˙K)，太陽得熱係數(SHGC)=0.45；鋁包木窗加暖邊，傳熱係數K=0.8W/(m2˙K)，SHGC=0.45。
鋁包木門窗及木索結構優勢如下：使用木材作為窗戶的框材，綠色環保，木質紋理自然美觀，木材屬於可再生地上資源；木材導熱係數低，窗戶的保溫性能與隔聲性能優異；木材表面採用水性環保塗料塗刷，沒有甲醛、苯等有害物質。首層南側入口外門採用鋁包木外開門(低門檻)，外門傳熱係數K≤1.0W/(m2˙K)；東、西側入口外門採用被動房門，傳熱係數K≤1.2W/(m2˙K)。
依據GB/T7106─2008《建築外門窗氣密、水密、抗風壓性能分級及檢測方法》相關規定，外門窗氣密性等級不應低於8級、水密性等級不應低於6級、抗風壓性能等級不應低於9級。
南立面遮陽採用帶光感追蹤、自動調節的機翼遮陽板，在炎熱夏季，機翼遮陽板可以根據太陽高度角的變化自動調節百葉角度阻擋太陽輻射進入室內，確保夏季室內涼爽舒適，降低空調能耗。東、西外窗均設置可調節的電動活動鋁合金百葉外遮陽。可調節外遮陽和外窗間距＞100mm，以免外窗玻璃被加熱，導致熱傳導，增加能耗。屋頂採光窗部分採用遙控活動外遮陽系統。
關鍵熱橋處理措施如下：①外牆保溫採用單層岩棉條保溫粘貼加斷熱橋錨栓固定施工體系；②屋頂採光棚採用節點進行斷熱橋處理；③外窗、外門均採用外掛式安裝方式，在門窗洞口處採取方鋼或槽鋼與主體固定，門窗斷熱橋的錨固件與鋼框固定，並儘量採用減少接觸面積、增加隔熱間層及使用非金屬材料等措施減少熱損失；④管道穿外牆部位預留套管並預留足夠的保溫間隙；⑤開關、插座接線盒等不應置於外牆上。
屋面保溫層處理措施如下：女兒牆構造柱之間填充300mm厚岩棉，伸入屋面長度≥500mm，確保外牆與屋面的保溫層連續；屋面保溫層靠近室外一側設置防水層，防水層應延續到女兒牆頂部蓋板內，使保溫層得到可靠防護；屋面結構層上、保溫層下設置隔汽層；屋面隔汽層設計及排氣構造設計應符合現行GB50345─2012《屋面工程技術規範》，保證屋面與外牆保溫層的連續。
(3)氣密性處理措施。該建築為鋼結構，內部抹灰層可作為氣密層，不同構件連接處採用特殊密封膠帶粘貼，如外窗與牆體連接部位、穿牆管道處等部位均需做氣密性處理，確保建築整體滿足氣密性。氣密性測試換氣次數N50≤0.6h－1，最終氣密性檢測結果為0.54h－1，滿足項目要求。
3.3 自然通風節能技術
本項目建築設置新風系統，提供24h不間斷新風。建築坐北朝南，使過渡季能夠有效利用自然通風。
3.4 高效熱回收新風系統技術
本項目暖通空調設計共採用2臺立式新風機組、1臺組合式空調機組設備，3臺主機均安裝在5層新風機房內。組合式空調機組服務對象為首層大空間展廳，兩臺新風機組，其中1臺服務於1層、2層(除大空間展廳部分)展廳部分，另1臺服務於3層辦公區及4層健身房。新風熱回收系統擁有高效的全熱回收裝置，可以對新風起到冬季加熱、夏季除溼的功能，熱回收裝置的顯熱回收效率為75.76%。
考慮到噪聲及舒適性問題，設備均採用低噪聲型，並設減震裝置；風機等設備設在單獨機房內，機房設吸聲減噪隔震措施；機組與風管連接處採用柔性接管；土建風井由建築專業做好消聲處理；所有吊裝風機均採用彈性吊杆，柔性連接；風管內風速≤3m/s，風口處風速≤1m/s。高效熱回收新風系統圖見圖1。
圖 1 高效熱回收新風系統圖
3.5 暖通空調和冷熱源系統技術
(1)空調系統。該項目採用集中新風+風機盤管的空調系統，其中新風系統能夠承擔部分室內冷熱負荷，風機盤管作為輔助供冷供暖方式，在夏季及冬季極端天氣下開啟。
該項目採用的新風機組集新風、淨化、製冷、除溼、制熱功能於一體的多功能用途機組，該機組與室內風管和出風口連接後成為一個室內空氣處理系統，能根據客戶需求，為用戶提供潔淨、舒適的室內居住環境。其工作原理如下：空氣循環系統由兩股空氣流組成，即室外新鮮氣流、室內汙濁氣流。室外新鮮氣流：室外新鮮空氣(新風)從室外依次經過新風風閥、新風過濾器、全熱能量交換器、然後由循環送風機正壓經過PM2.5過濾器後送入室內。室內汙濁氣流：室內汙濁空氣(來自衛生間)依次經過汙濁空氣過濾器、全熱能量交換器，然後由排風機送至室外。
(2)冷、熱源系統。新風和風機盤管的冷熱源均由動力中心的地源熱泵機房供應，具有高效節能的特點。夏季冷凍水供回水溫度分別為7℃、12℃；冬季空調熱水供回水溫度分別為45℃、40℃，供空調新風機組、組合式空調機組和風機盤管。
(3)自動控制系統。自動控制系統採用直接數字式監控系統，在空調控制中心能顯示打印出空調、通風、製冷等各系統設備的運行狀態及主要運行參數，並進行集中遠距離控制和程序控制。水泵、風機等採用高效節能產品，並採用變頻控制等節電措施。
3.6 照明等節能技術
光源均選高效LED節能光源和燈具，比普通節能燈節能50%以上；公共樓梯間等公共照明採用聲光控燈，火災時強啟；展廳、電梯廳、走廊等採用LED節能燈；照度標準按現行GB50034─2013《建築照明設計標準》執行。主要工作場所照明系統參數設置見表1。
表 1 照明系統參數設置表
3.7 監測與控制技術
本監測平臺利用建築信息模型技術，將精細化設計、施工的理念運用到精細化運維管理中。本監測平臺通過監測空調系統(冷熱源系統、輸配系統、末端系統)、照明系統以及電氣設備用電情況、各項用水指標情況，同時監測室內外各項舒適性指標(溫度、相對溼度、CO2濃度、PM2.5濃度等)，綜合判斷各項用能指標，診斷能源狀況，制定節能策略，最終保證被動式超低能耗建築真正落地。監控平臺主要包括能耗分析系統(能耗分析和上位機)、舒適性檢測系統(環境探測器)、能耗檢測系統(限電器、智能電錶)和智能能照明系統(智能照明)等，通過集中器將各系統連接起來。
3.8 可再生能源利用技術
在被動式超低能耗建築供冷供熱能耗大幅下降的情況下，該項目使用可再生能源光伏發電系統可抵消一部分能源消耗。
光伏發電系統：設置300片光伏板，光伏組件尺寸為1680mm×992mm，即發即用；年單位面積平均發電量為21.34kWh/m2，年光伏發電總量約為110376.00kWh。地源熱泵技術屬可再生能源利用技術：地源熱泵是利用地球表面淺層地熱資源作為冷熱源，進行能量轉換的供暖空調系統。
地源熱泵屬經濟有效的節能技術，地能或地表淺層地熱資源的溫度一年四季相對穩定，冬季比環境空氣溫度高，夏季比環境空氣溫度低，是很好的熱泵熱源和空調冷源。這種溫度特性使得地源熱泵比傳統空調系統運行效率要高40%。另外，地能溫度較恆定的特性，使熱泵機組運行更可靠、穩定，也保證了系統的高效性和經濟性。
地源熱泵汙染物排放：與空氣源熱泵相比，相當於減少40%以上；與電供暖相比，相當於減少70%以上。
光伏發電和地源熱泵屬清潔能源：本項目清潔能源利用率佔建築總能耗的54%左右。
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項目能耗指標計算
該項目根據住建部被動式超低能耗綠色建築示範工程技術要求與德國被動房的性能指標要求進行設計。結合項目實際情況，綜合考慮技術指標和經濟指標，採用DeST建築能耗模擬軟件和德國PHPP計算軟件進行能耗設計。
4.1 建築基本信息
該項目建築體形係數見表2，建築窗牆比見表3。
表 2 建築體形係數
表 3 建築窗牆比
4.2 建築模型建立
該項目根據委託方提供的建築設計圖紙、暖通設計圖紙及其他相關資料採用DeST軟件建立建築綜合能耗分析模型。該項目模擬建模示意圖如圖2所示。
圖 2 模擬建模示意圖
(1)氣象數據。雄安新區未來城市生活體驗館位於河北省保定市，屬寒冷B區。本文采用DeST軟件內置保定市氣象數據進行計算。
(2)圍護結構信息。該項目建築圍護結構各部位保溫材料及傳熱係數見表4。
表 4 建築圍護結構各部位保溫材料及傳熱係數
本報告依據項目建築節能計算書設置設計建築和參照建築圍護結構熱工參數(傳熱係數K、遮陽係數SC)，如表5所示。
表 5 圍護結構熱工參數對比表
(3)室內設計參數。室內設計參數參考GB50736─2012，如表6所示。
表 6 室內設計參數
設計建築採用高效節能燈，參考建築採用節能熒光燈照明功率密度，如表7所示。室內人員、設備的作息時間以及功率的設定，設計建築與參照建築相同。
表 7 照明系統參數設置
(4)供暖空調系統設計。設計建築與參照建築採暖空調系統形式對比，如表8所示。
表 8 採暖空調系統形式對比
(5) 遮陽參數設計。設計建築南向採用機翼型外遮陽系統，東、西、外窗均設置可調節的電動活動鋁合金百葉外遮陽。參照建築無滑動外遮陽。
4.3 模擬結果
該項目設計建築與參照建築負荷模擬採用DeST軟件，根據河北省保定市典型氣象年的氣象數據進行計算。
(1)計算結果。年供冷需求＝總冷負荷/建築面積，年供暖需求＝總熱負荷/建築面積，該項目設計建築和參建築的冷熱負荷計算結果對比，如表9所示。
表 9 負荷計算結果對比
年一次能耗指標＝年一次能耗/建築面積，該項目設計建築和參考建築年一次能耗(供冷能耗+供暖能耗+照明能耗)計算結果對比，如表10所示。
表 10 年一次能耗計算結果對比
作者
劉鬱林
摘要
超低能耗建築與裝配式建築技術結合存在風險和難點。河北省雄安新區某項目將超低能耗、鋼結構、裝配式及幕牆等體系融為一體。闡述該項目建築圍護結構技術，通過性能化設計對保溫、斷熱橋、門窗、新風、氣密性及可再生能源等技術進行優化，以建築能耗值為導向， 運用建築能耗模擬軟件對該項目進行能耗計算，並對該項目進行技術經濟分析。
該項目滿足國內外綠色建築和超低能耗被動式示範項目認證指標要求。這些成果對超低能耗鋼結構裝配式建築有一定參考價值。
關鍵詞
超低能耗 ；被動式房屋 ；鋼結構 ；裝配式 ；建築能耗模擬 ；技術經濟分析 ；雄安新區
1
項目背景
河北省雄安新區城鄉管理中心綜合服務中心，是北京市貫徹落實支持雄安新區建設的超低能耗裝配式綠色示範項目，也是貫徹落實《河北雄安新區規劃綱要》實施的建設項目。該項目承擔著政務服務、展示交流、企業辦公、會議培訓等多項功能。該項目總用地面積13000m2，總建築面積5173m2，地上3層，局部5層，建築高度為22.8m，建築結構形式為鋼框架結構，按被動式超低能耗建築設計。
該項目建設單位為北京住總集團。2018年5月開始進行主體結構施工，當年11月交付。該項目實現了建築設計與超低能耗、裝配式鋼結構技術的結合，同時也實現了立面造型與遮陽、光伏發電、被動式木鎖門窗、鋁板幕牆及屋頂被動式陽光房等多項技術的完美結合。
2
項目建設目標及規範要求
2.1 建設目標和主要內容
項目所屬的氣候區為寒冷(B)區。建築目標為被動式超低能耗綠色建築，滿足住建部被動式超低能耗綠色建築示範工程的性能指標要求。建築朝向為正南北向，建築體形係數0.186，窗牆面積比分別為：北向0.28，南向0.45，東向0.30，西向0.35，單一朝向窗牆比均≤0.70。
該項目在目標確定的基礎上，實現建築整體達到被動式超低能耗建築的要求，同時對功能空間進行新的設計，賦予建築既能充分展示被動式超低能耗建築技術與相關產品部件，也能夠體驗被動式超低能耗建築的舒適性與先進性。以體驗式、綠色化、智能化為主要特色，集中展示了鋼結構與被動式超低能耗建築體系的結合，以及光伏發電系統、淨水系統、地源熱泵系統、節能環保材料、智慧建築和智能安防等先進技術。
2.2 示範目標及要求
(1)住建部對超低能耗綠色建築要求如下：公共建築供暖、空調和照明能耗(計入可再生能源貢獻)在GB50189─2015《公共建築節能設計標準》基礎上降低60%以上，氣密性指標應符合換氣次數N50≤0.6h-1，室內環境標準達到GB50736─2012《民用建築供暖通風與空氣調節設計規範》中的Ⅰ級熱舒適度。
(2)德國能源署要求(北京地區標準)如下：年供暖需求≤15kWh/(m2˙a)，年供冷需求≤18kWh/(m2˙a)，一次能源年消耗量≤120kWh/(m2˙a)，氣密性測試指標應符合N50≤0.6h－1。
3
建築節能技術設計
本項目建築節能技術包括建築節能規劃設計、圍護結構節能技術、自然通風及遮陽節能技術、暖通空調和冷熱源系統技術、照明等技術、監測與控制技術以及可再生能源利用技術等。
3.1 建築節能設計
本項目在被動式超低能耗基礎上又創新加入了“鋼結構＋裝配式”。其原因如下：一方面，鋼結構具有自重輕、強度高、施工快捷、管線佈置方便、施工環境汙染少等優點；另一方面，裝配式施工能夠保證構件質量，縮短施工工期，並有效減少週轉料具、人工和材料成本支出。被動式超低能耗關鍵技術包括高效保溫隔熱系統、無熱橋構造系統、高性能保溫門窗系統、良好氣密性及高效熱回收系統。採用鋼結構裝配式超低能耗體系將鋼結構、裝配式體系與被動式超低能耗技術融為一體，推動節能技術與裝配式綠色建築技術的結合發展。
3.2 圍護結構節能技術
(1)非透明圍護結構措施。外牆採用300mm厚岩棉條，傳熱係數K=0.130W/(m2˙K)，材料導熱係數λ≤0.048W/(m2˙K)；屋面傳熱係數K=0.080W/(m2˙K)，採用400mm厚擠塑聚苯板，材料導熱係數λ≤0.032W/(m2˙K)；地面採用200mm厚擠塑聚苯板，傳熱係數K=0.150W/(m2˙K)，材料導熱係數λ≤0.032W/(m2˙K)。與土壤接觸的地下外牆基礎、柱子基礎外粘貼200mm擠塑聚苯板保溫。
(2)外窗及外門措施。外窗採用木索結構窗，3層玻璃＋暖邊充氬氣雙Low-E玻璃，傳熱係數K=0.8W/(m2˙K)，太陽得熱係數(SHGC)=0.45；鋁包木窗加暖邊，傳熱係數K=0.8W/(m2˙K)，SHGC=0.45。
鋁包木門窗及木索結構優勢如下：使用木材作為窗戶的框材，綠色環保，木質紋理自然美觀，木材屬於可再生地上資源；木材導熱係數低，窗戶的保溫性能與隔聲性能優異；木材表面採用水性環保塗料塗刷，沒有甲醛、苯等有害物質。首層南側入口外門採用鋁包木外開門(低門檻)，外門傳熱係數K≤1.0W/(m2˙K)；東、西側入口外門採用被動房門，傳熱係數K≤1.2W/(m2˙K)。
依據GB/T7106─2008《建築外門窗氣密、水密、抗風壓性能分級及檢測方法》相關規定，外門窗氣密性等級不應低於8級、水密性等級不應低於6級、抗風壓性能等級不應低於9級。
南立面遮陽採用帶光感追蹤、自動調節的機翼遮陽板，在炎熱夏季，機翼遮陽板可以根據太陽高度角的變化自動調節百葉角度阻擋太陽輻射進入室內，確保夏季室內涼爽舒適，降低空調能耗。東、西外窗均設置可調節的電動活動鋁合金百葉外遮陽。可調節外遮陽和外窗間距＞100mm，以免外窗玻璃被加熱，導致熱傳導，增加能耗。屋頂採光窗部分採用遙控活動外遮陽系統。
關鍵熱橋處理措施如下：①外牆保溫採用單層岩棉條保溫粘貼加斷熱橋錨栓固定施工體系；②屋頂採光棚採用節點進行斷熱橋處理；③外窗、外門均採用外掛式安裝方式，在門窗洞口處採取方鋼或槽鋼與主體固定，門窗斷熱橋的錨固件與鋼框固定，並儘量採用減少接觸面積、增加隔熱間層及使用非金屬材料等措施減少熱損失；④管道穿外牆部位預留套管並預留足夠的保溫間隙；⑤開關、插座接線盒等不應置於外牆上。
屋面保溫層處理措施如下：女兒牆構造柱之間填充300mm厚岩棉，伸入屋面長度≥500mm，確保外牆與屋面的保溫層連續；屋面保溫層靠近室外一側設置防水層，防水層應延續到女兒牆頂部蓋板內，使保溫層得到可靠防護；屋面結構層上、保溫層下設置隔汽層；屋面隔汽層設計及排氣構造設計應符合現行GB50345─2012《屋面工程技術規範》，保證屋面與外牆保溫層的連續。
(3)氣密性處理措施。該建築為鋼結構，內部抹灰層可作為氣密層，不同構件連接處採用特殊密封膠帶粘貼，如外窗與牆體連接部位、穿牆管道處等部位均需做氣密性處理，確保建築整體滿足氣密性。氣密性測試換氣次數N50≤0.6h－1，最終氣密性檢測結果為0.54h－1，滿足項目要求。
3.3 自然通風節能技術
本項目建築設置新風系統，提供24h不間斷新風。建築坐北朝南，使過渡季能夠有效利用自然通風。
3.4 高效熱回收新風系統技術
本項目暖通空調設計共採用2臺立式新風機組、1臺組合式空調機組設備，3臺主機均安裝在5層新風機房內。組合式空調機組服務對象為首層大空間展廳，兩臺新風機組，其中1臺服務於1層、2層(除大空間展廳部分)展廳部分，另1臺服務於3層辦公區及4層健身房。新風熱回收系統擁有高效的全熱回收裝置，可以對新風起到冬季加熱、夏季除溼的功能，熱回收裝置的顯熱回收效率為75.76%。
考慮到噪聲及舒適性問題，設備均採用低噪聲型，並設減震裝置；風機等設備設在單獨機房內，機房設吸聲減噪隔震措施；機組與風管連接處採用柔性接管；土建風井由建築專業做好消聲處理；所有吊裝風機均採用彈性吊杆，柔性連接；風管內風速≤3m/s，風口處風速≤1m/s。高效熱回收新風系統圖見圖1。
圖 1 高效熱回收新風系統圖
3.5 暖通空調和冷熱源系統技術
(1)空調系統。該項目採用集中新風+風機盤管的空調系統，其中新風系統能夠承擔部分室內冷熱負荷，風機盤管作為輔助供冷供暖方式，在夏季及冬季極端天氣下開啟。
該項目採用的新風機組集新風、淨化、製冷、除溼、制熱功能於一體的多功能用途機組，該機組與室內風管和出風口連接後成為一個室內空氣處理系統，能根據客戶需求，為用戶提供潔淨、舒適的室內居住環境。其工作原理如下：空氣循環系統由兩股空氣流組成，即室外新鮮氣流、室內汙濁氣流。室外新鮮氣流：室外新鮮空氣(新風)從室外依次經過新風風閥、新風過濾器、全熱能量交換器、然後由循環送風機正壓經過PM2.5過濾器後送入室內。室內汙濁氣流：室內汙濁空氣(來自衛生間)依次經過汙濁空氣過濾器、全熱能量交換器，然後由排風機送至室外。
(2)冷、熱源系統。新風和風機盤管的冷熱源均由動力中心的地源熱泵機房供應，具有高效節能的特點。夏季冷凍水供回水溫度分別為7℃、12℃；冬季空調熱水供回水溫度分別為45℃、40℃，供空調新風機組、組合式空調機組和風機盤管。
(3)自動控制系統。自動控制系統採用直接數字式監控系統，在空調控制中心能顯示打印出空調、通風、製冷等各系統設備的運行狀態及主要運行參數，並進行集中遠距離控制和程序控制。水泵、風機等採用高效節能產品，並採用變頻控制等節電措施。
3.6 照明等節能技術
光源均選高效LED節能光源和燈具，比普通節能燈節能50%以上；公共樓梯間等公共照明採用聲光控燈，火災時強啟；展廳、電梯廳、走廊等採用LED節能燈；照度標準按現行GB50034─2013《建築照明設計標準》執行。主要工作場所照明系統參數設置見表1。
表 1 照明系統參數設置表
3.7 監測與控制技術
本監測平臺利用建築信息模型技術，將精細化設計、施工的理念運用到精細化運維管理中。本監測平臺通過監測空調系統(冷熱源系統、輸配系統、末端系統)、照明系統以及電氣設備用電情況、各項用水指標情況，同時監測室內外各項舒適性指標(溫度、相對溼度、CO2濃度、PM2.5濃度等)，綜合判斷各項用能指標，診斷能源狀況，制定節能策略，最終保證被動式超低能耗建築真正落地。監控平臺主要包括能耗分析系統(能耗分析和上位機)、舒適性檢測系統(環境探測器)、能耗檢測系統(限電器、智能電錶)和智能能照明系統(智能照明)等，通過集中器將各系統連接起來。
3.8 可再生能源利用技術
在被動式超低能耗建築供冷供熱能耗大幅下降的情況下，該項目使用可再生能源光伏發電系統可抵消一部分能源消耗。
光伏發電系統：設置300片光伏板，光伏組件尺寸為1680mm×992mm，即發即用；年單位面積平均發電量為21.34kWh/m2，年光伏發電總量約為110376.00kWh。地源熱泵技術屬可再生能源利用技術：地源熱泵是利用地球表面淺層地熱資源作為冷熱源，進行能量轉換的供暖空調系統。
地源熱泵屬經濟有效的節能技術，地能或地表淺層地熱資源的溫度一年四季相對穩定，冬季比環境空氣溫度高，夏季比環境空氣溫度低，是很好的熱泵熱源和空調冷源。這種溫度特性使得地源熱泵比傳統空調系統運行效率要高40%。另外，地能溫度較恆定的特性，使熱泵機組運行更可靠、穩定，也保證了系統的高效性和經濟性。
地源熱泵汙染物排放：與空氣源熱泵相比，相當於減少40%以上；與電供暖相比，相當於減少70%以上。
光伏發電和地源熱泵屬清潔能源：本項目清潔能源利用率佔建築總能耗的54%左右。
4
項目能耗指標計算
該項目根據住建部被動式超低能耗綠色建築示範工程技術要求與德國被動房的性能指標要求進行設計。結合項目實際情況，綜合考慮技術指標和經濟指標，採用DeST建築能耗模擬軟件和德國PHPP計算軟件進行能耗設計。
4.1 建築基本信息
該項目建築體形係數見表2，建築窗牆比見表3。
表 2 建築體形係數
表 3 建築窗牆比
4.2 建築模型建立
該項目根據委託方提供的建築設計圖紙、暖通設計圖紙及其他相關資料採用DeST軟件建立建築綜合能耗分析模型。該項目模擬建模示意圖如圖2所示。
圖 2 模擬建模示意圖
(1)氣象數據。雄安新區未來城市生活體驗館位於河北省保定市，屬寒冷B區。本文采用DeST軟件內置保定市氣象數據進行計算。
(2)圍護結構信息。該項目建築圍護結構各部位保溫材料及傳熱係數見表4。
表 4 建築圍護結構各部位保溫材料及傳熱係數
本報告依據項目建築節能計算書設置設計建築和參照建築圍護結構熱工參數(傳熱係數K、遮陽係數SC)，如表5所示。
表 5 圍護結構熱工參數對比表
(3)室內設計參數。室內設計參數參考GB50736─2012，如表6所示。
表 6 室內設計參數
設計建築採用高效節能燈，參考建築採用節能熒光燈照明功率密度，如表7所示。室內人員、設備的作息時間以及功率的設定，設計建築與參照建築相同。
表 7 照明系統參數設置
(4)供暖空調系統設計。設計建築與參照建築採暖空調系統形式對比，如表8所示。
表 8 採暖空調系統形式對比
(5) 遮陽參數設計。設計建築南向採用機翼型外遮陽系統，東、西、外窗均設置可調節的電動活動鋁合金百葉外遮陽。參照建築無滑動外遮陽。
4.3 模擬結果
該項目設計建築與參照建築負荷模擬採用DeST軟件，根據河北省保定市典型氣象年的氣象數據進行計算。
(1)計算結果。年供冷需求＝總冷負荷/建築面積，年供暖需求＝總熱負荷/建築面積，該項目設計建築和參建築的冷熱負荷計算結果對比，如表9所示。
表 9 負荷計算結果對比
年一次能耗指標＝年一次能耗/建築面積，該項目設計建築和參考建築年一次能耗(供冷能耗+供暖能耗+照明能耗)計算結果對比，如表10所示。
表 10 年一次能耗計算結果對比
(2)節能率。該項目年一次能耗指標設計建築為42.69KWh/(m2˙a)，參照建築為115.69KWh/(m2˙a)，節能率＝(設計建築能耗指標—參照建築能耗指標)/參照建築能耗指標。計算可得該項目設計建築年一次能耗節能率為63.10%。
5
項目技術創新點
以鋼結構+裝配式+被動式超低能耗技術體系相結合的示範項目，在國內尚屬首例，為今後的鋼結構裝配式被動式超低能耗項目積累了經驗，有助於推動未來節能技術與裝配式綠色建築技術結合的發展。
項目技術創新點如下：
①在被動式超低能耗的基礎上加入“鋼結構+裝配式”，在獨立基礎上組裝鋼結構框架，用現澆混凝土將壓型鋼板和鋼結構框架澆築成裝配式結構一體化；採用錨栓與輔助焊接方式加強預製構部件結構強度，由專業密封膠密封縫隙；採用鋼結構裝配式超低能耗建築系統將鋼結構與裝配式體系與被動式超低能耗建築的優良品質技術融為一體，推動未來節能技術與裝配式綠色建築技術結合的發展。
②將被動式技術，如保溫、斷熱橋、高效節能門窗、遮陽、帶熱回收新風系統、建築氣密技術等與建築立面及空間統一協調進行性能化設計。
③採用被動式木索結構門窗，提高建築南側外窗採光的通透性；高效節能的外保溫系統，對所涉及的熱橋部位和氣密性措施進行精細化設計，以保證節能性、安全性、耐久性及室內舒適性的實現。
④採用特殊的鋼結構斷熱橋節點連接幕牆與主體，在保證結構穩定性的基礎上減少熱橋損失，取得良好效果。
6
項目技術經濟分析
6.1 項目投資分析
項目總投資9000萬元，資金為公司自籌。與我國公共建築65%節能設計標準相比，按照被動式超低能耗建築技術標準進行設計與建造，項目單位面積增量成本為1480.71元/m2，總增量成本為765.95萬元。
6.2 項目效益分析
(1)節能分析。該項目為超低能耗建築，在降低能耗的基礎上，提高了資源利用率，有利於保護生態系統，減少室內空氣汙染及對土壤、水資源和作物的危害，減緩氣候變化。
(2)環境影響分析。該項目圍繞“被動式超低能耗綠色建築”的建設目標，實現了降低建築能耗，降低建築供暖供冷需求，以更少能源消耗提供舒適室內環境的目標，還可以有效減少CO2等溫室氣體的排放。
(3)市場需求分析。該項目地處寒冷地區，建築單體為多層建築，是寒冷地區鋼結構裝配式被動式超低能耗建築的示範基地，將加大建築節能力度，拓寬市場需求。
(4)示範項目推廣前景分析。該項目作為鋼結構裝配式被動式超低能耗項目，可以為今後鋼結構裝配式被動式超低能耗項目積累經驗。
6.3 項目風險分析
(1)技術風險分析。鋼結構裝配式超低能耗綠色建築在我國尚處於起步階段，缺乏可供參考的成功案例和相關技術標準，在設計指標的確定、技術措施的集成方面存在一定的技術風險。項目技術團隊將依託住建部組織的技術專家組開展攻關，突破相關技術難題風險。
(2)經濟風險分析。與我國現有的公共建築節能設計標準相比，被動式超低能耗綠色建築在單體的圍護結構及門窗保溫隔熱性能、氣密性、高效設備系統集成以及建築智能化系統配置方面都將有極大的優化提升，必然帶來較大幅度的成本提高，也給項目建設方帶來較高的資金壓力與投入風險。項目建設單位將立足於優選國產高性能建材和高效率設備，有效控制項目建設成本，保證項目的順利建設。
7
結 語
該項目建設結合建設單位技術優勢，打造4個方面集成優勢(裝配式鋼結構與超低能耗建築的集成，內裝工業化與智能家居的集成，建築信息模型智能製造與設計-採購-施工總承包模式產業鏈實施的集成，模擬城市與實體城市的集成，滿足綠色建築“三星”、住建部“超低能耗被動式示範項目”及德國能源署被動房指標要求，踐行了“雄安標準”與國際標準的對接，具有一定的示範意義。
作者
劉鬱林
摘要
超低能耗建築與裝配式建築技術結合存在風險和難點。河北省雄安新區某項目將超低能耗、鋼結構、裝配式及幕牆等體系融為一體。闡述該項目建築圍護結構技術，通過性能化設計對保溫、斷熱橋、門窗、新風、氣密性及可再生能源等技術進行優化，以建築能耗值為導向， 運用建築能耗模擬軟件對該項目進行能耗計算，並對該項目進行技術經濟分析。
該項目滿足國內外綠色建築和超低能耗被動式示範項目認證指標要求。這些成果對超低能耗鋼結構裝配式建築有一定參考價值。
關鍵詞
超低能耗 ；被動式房屋 ；鋼結構 ；裝配式 ；建築能耗模擬 ；技術經濟分析 ；雄安新區
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項目背景
河北省雄安新區城鄉管理中心綜合服務中心，是北京市貫徹落實支持雄安新區建設的超低能耗裝配式綠色示範項目，也是貫徹落實《河北雄安新區規劃綱要》實施的建設項目。該項目承擔著政務服務、展示交流、企業辦公、會議培訓等多項功能。該項目總用地面積13000m2，總建築面積5173m2，地上3層，局部5層，建築高度為22.8m，建築結構形式為鋼框架結構，按被動式超低能耗建築設計。
該項目建設單位為北京住總集團。2018年5月開始進行主體結構施工，當年11月交付。該項目實現了建築設計與超低能耗、裝配式鋼結構技術的結合，同時也實現了立面造型與遮陽、光伏發電、被動式木鎖門窗、鋁板幕牆及屋頂被動式陽光房等多項技術的完美結合。
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項目建設目標及規範要求
2.1 建設目標和主要內容
項目所屬的氣候區為寒冷(B)區。建築目標為被動式超低能耗綠色建築，滿足住建部被動式超低能耗綠色建築示範工程的性能指標要求。建築朝向為正南北向，建築體形係數0.186，窗牆面積比分別為：北向0.28，南向0.45，東向0.30，西向0.35，單一朝向窗牆比均≤0.70。
該項目在目標確定的基礎上，實現建築整體達到被動式超低能耗建築的要求，同時對功能空間進行新的設計，賦予建築既能充分展示被動式超低能耗建築技術與相關產品部件，也能夠體驗被動式超低能耗建築的舒適性與先進性。以體驗式、綠色化、智能化為主要特色，集中展示了鋼結構與被動式超低能耗建築體系的結合，以及光伏發電系統、淨水系統、地源熱泵系統、節能環保材料、智慧建築和智能安防等先進技術。
2.2 示範目標及要求
(1)住建部對超低能耗綠色建築要求如下：公共建築供暖、空調和照明能耗(計入可再生能源貢獻)在GB50189─2015《公共建築節能設計標準》基礎上降低60%以上，氣密性指標應符合換氣次數N50≤0.6h-1，室內環境標準達到GB50736─2012《民用建築供暖通風與空氣調節設計規範》中的Ⅰ級熱舒適度。
(2)德國能源署要求(北京地區標準)如下：年供暖需求≤15kWh/(m2˙a)，年供冷需求≤18kWh/(m2˙a)，一次能源年消耗量≤120kWh/(m2˙a)，氣密性測試指標應符合N50≤0.6h－1。
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建築節能技術設計
本項目建築節能技術包括建築節能規劃設計、圍護結構節能技術、自然通風及遮陽節能技術、暖通空調和冷熱源系統技術、照明等技術、監測與控制技術以及可再生能源利用技術等。
3.1 建築節能設計
本項目在被動式超低能耗基礎上又創新加入了“鋼結構＋裝配式”。其原因如下：一方面，鋼結構具有自重輕、強度高、施工快捷、管線佈置方便、施工環境汙染少等優點；另一方面，裝配式施工能夠保證構件質量，縮短施工工期，並有效減少週轉料具、人工和材料成本支出。被動式超低能耗關鍵技術包括高效保溫隔熱系統、無熱橋構造系統、高性能保溫門窗系統、良好氣密性及高效熱回收系統。採用鋼結構裝配式超低能耗體系將鋼結構、裝配式體系與被動式超低能耗技術融為一體，推動節能技術與裝配式綠色建築技術的結合發展。
3.2 圍護結構節能技術
(1)非透明圍護結構措施。外牆採用300mm厚岩棉條，傳熱係數K=0.130W/(m2˙K)，材料導熱係數λ≤0.048W/(m2˙K)；屋面傳熱係數K=0.080W/(m2˙K)，採用400mm厚擠塑聚苯板，材料導熱係數λ≤0.032W/(m2˙K)；地面採用200mm厚擠塑聚苯板，傳熱係數K=0.150W/(m2˙K)，材料導熱係數λ≤0.032W/(m2˙K)。與土壤接觸的地下外牆基礎、柱子基礎外粘貼200mm擠塑聚苯板保溫。
(2)外窗及外門措施。外窗採用木索結構窗，3層玻璃＋暖邊充氬氣雙Low-E玻璃，傳熱係數K=0.8W/(m2˙K)，太陽得熱係數(SHGC)=0.45；鋁包木窗加暖邊，傳熱係數K=0.8W/(m2˙K)，SHGC=0.45。
鋁包木門窗及木索結構優勢如下：使用木材作為窗戶的框材，綠色環保，木質紋理自然美觀，木材屬於可再生地上資源；木材導熱係數低，窗戶的保溫性能與隔聲性能優異；木材表面採用水性環保塗料塗刷，沒有甲醛、苯等有害物質。首層南側入口外門採用鋁包木外開門(低門檻)，外門傳熱係數K≤1.0W/(m2˙K)；東、西側入口外門採用被動房門，傳熱係數K≤1.2W/(m2˙K)。
依據GB/T7106─2008《建築外門窗氣密、水密、抗風壓性能分級及檢測方法》相關規定，外門窗氣密性等級不應低於8級、水密性等級不應低於6級、抗風壓性能等級不應低於9級。
南立面遮陽採用帶光感追蹤、自動調節的機翼遮陽板，在炎熱夏季，機翼遮陽板可以根據太陽高度角的變化自動調節百葉角度阻擋太陽輻射進入室內，確保夏季室內涼爽舒適，降低空調能耗。東、西外窗均設置可調節的電動活動鋁合金百葉外遮陽。可調節外遮陽和外窗間距＞100mm，以免外窗玻璃被加熱，導致熱傳導，增加能耗。屋頂採光窗部分採用遙控活動外遮陽系統。
關鍵熱橋處理措施如下：①外牆保溫採用單層岩棉條保溫粘貼加斷熱橋錨栓固定施工體系；②屋頂採光棚採用節點進行斷熱橋處理；③外窗、外門均採用外掛式安裝方式，在門窗洞口處採取方鋼或槽鋼與主體固定，門窗斷熱橋的錨固件與鋼框固定，並儘量採用減少接觸面積、增加隔熱間層及使用非金屬材料等措施減少熱損失；④管道穿外牆部位預留套管並預留足夠的保溫間隙；⑤開關、插座接線盒等不應置於外牆上。
屋面保溫層處理措施如下：女兒牆構造柱之間填充300mm厚岩棉，伸入屋面長度≥500mm，確保外牆與屋面的保溫層連續；屋面保溫層靠近室外一側設置防水層，防水層應延續到女兒牆頂部蓋板內，使保溫層得到可靠防護；屋面結構層上、保溫層下設置隔汽層；屋面隔汽層設計及排氣構造設計應符合現行GB50345─2012《屋面工程技術規範》，保證屋面與外牆保溫層的連續。
(3)氣密性處理措施。該建築為鋼結構，內部抹灰層可作為氣密層，不同構件連接處採用特殊密封膠帶粘貼，如外窗與牆體連接部位、穿牆管道處等部位均需做氣密性處理，確保建築整體滿足氣密性。氣密性測試換氣次數N50≤0.6h－1，最終氣密性檢測結果為0.54h－1，滿足項目要求。
3.3 自然通風節能技術
本項目建築設置新風系統，提供24h不間斷新風。建築坐北朝南，使過渡季能夠有效利用自然通風。
3.4 高效熱回收新風系統技術
本項目暖通空調設計共採用2臺立式新風機組、1臺組合式空調機組設備，3臺主機均安裝在5層新風機房內。組合式空調機組服務對象為首層大空間展廳，兩臺新風機組，其中1臺服務於1層、2層(除大空間展廳部分)展廳部分，另1臺服務於3層辦公區及4層健身房。新風熱回收系統擁有高效的全熱回收裝置，可以對新風起到冬季加熱、夏季除溼的功能，熱回收裝置的顯熱回收效率為75.76%。
考慮到噪聲及舒適性問題，設備均採用低噪聲型，並設減震裝置；風機等設備設在單獨機房內，機房設吸聲減噪隔震措施；機組與風管連接處採用柔性接管；土建風井由建築專業做好消聲處理；所有吊裝風機均採用彈性吊杆，柔性連接；風管內風速≤3m/s，風口處風速≤1m/s。高效熱回收新風系統圖見圖1。
圖 1 高效熱回收新風系統圖
3.5 暖通空調和冷熱源系統技術
(1)空調系統。該項目採用集中新風+風機盤管的空調系統，其中新風系統能夠承擔部分室內冷熱負荷，風機盤管作為輔助供冷供暖方式，在夏季及冬季極端天氣下開啟。
該項目採用的新風機組集新風、淨化、製冷、除溼、制熱功能於一體的多功能用途機組，該機組與室內風管和出風口連接後成為一個室內空氣處理系統，能根據客戶需求，為用戶提供潔淨、舒適的室內居住環境。其工作原理如下：空氣循環系統由兩股空氣流組成，即室外新鮮氣流、室內汙濁氣流。室外新鮮氣流：室外新鮮空氣(新風)從室外依次經過新風風閥、新風過濾器、全熱能量交換器、然後由循環送風機正壓經過PM2.5過濾器後送入室內。室內汙濁氣流：室內汙濁空氣(來自衛生間)依次經過汙濁空氣過濾器、全熱能量交換器，然後由排風機送至室外。
(2)冷、熱源系統。新風和風機盤管的冷熱源均由動力中心的地源熱泵機房供應，具有高效節能的特點。夏季冷凍水供回水溫度分別為7℃、12℃；冬季空調熱水供回水溫度分別為45℃、40℃，供空調新風機組、組合式空調機組和風機盤管。
(3)自動控制系統。自動控制系統採用直接數字式監控系統，在空調控制中心能顯示打印出空調、通風、製冷等各系統設備的運行狀態及主要運行參數，並進行集中遠距離控制和程序控制。水泵、風機等採用高效節能產品，並採用變頻控制等節電措施。
3.6 照明等節能技術
光源均選高效LED節能光源和燈具，比普通節能燈節能50%以上；公共樓梯間等公共照明採用聲光控燈，火災時強啟；展廳、電梯廳、走廊等採用LED節能燈；照度標準按現行GB50034─2013《建築照明設計標準》執行。主要工作場所照明系統參數設置見表1。
表 1 照明系統參數設置表
3.7 監測與控制技術
本監測平臺利用建築信息模型技術，將精細化設計、施工的理念運用到精細化運維管理中。本監測平臺通過監測空調系統(冷熱源系統、輸配系統、末端系統)、照明系統以及電氣設備用電情況、各項用水指標情況，同時監測室內外各項舒適性指標(溫度、相對溼度、CO2濃度、PM2.5濃度等)，綜合判斷各項用能指標，診斷能源狀況，制定節能策略，最終保證被動式超低能耗建築真正落地。監控平臺主要包括能耗分析系統(能耗分析和上位機)、舒適性檢測系統(環境探測器)、能耗檢測系統(限電器、智能電錶)和智能能照明系統(智能照明)等，通過集中器將各系統連接起來。
3.8 可再生能源利用技術
在被動式超低能耗建築供冷供熱能耗大幅下降的情況下，該項目使用可再生能源光伏發電系統可抵消一部分能源消耗。
光伏發電系統：設置300片光伏板，光伏組件尺寸為1680mm×992mm，即發即用；年單位面積平均發電量為21.34kWh/m2，年光伏發電總量約為110376.00kWh。地源熱泵技術屬可再生能源利用技術：地源熱泵是利用地球表面淺層地熱資源作為冷熱源，進行能量轉換的供暖空調系統。
地源熱泵屬經濟有效的節能技術，地能或地表淺層地熱資源的溫度一年四季相對穩定，冬季比環境空氣溫度高，夏季比環境空氣溫度低，是很好的熱泵熱源和空調冷源。這種溫度特性使得地源熱泵比傳統空調系統運行效率要高40%。另外，地能溫度較恆定的特性，使熱泵機組運行更可靠、穩定，也保證了系統的高效性和經濟性。
地源熱泵汙染物排放：與空氣源熱泵相比，相當於減少40%以上；與電供暖相比，相當於減少70%以上。
光伏發電和地源熱泵屬清潔能源：本項目清潔能源利用率佔建築總能耗的54%左右。
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項目能耗指標計算
該項目根據住建部被動式超低能耗綠色建築示範工程技術要求與德國被動房的性能指標要求進行設計。結合項目實際情況，綜合考慮技術指標和經濟指標，採用DeST建築能耗模擬軟件和德國PHPP計算軟件進行能耗設計。
4.1 建築基本信息
該項目建築體形係數見表2，建築窗牆比見表3。
表 2 建築體形係數
表 3 建築窗牆比
4.2 建築模型建立
該項目根據委託方提供的建築設計圖紙、暖通設計圖紙及其他相關資料採用DeST軟件建立建築綜合能耗分析模型。該項目模擬建模示意圖如圖2所示。
圖 2 模擬建模示意圖
(1)氣象數據。雄安新區未來城市生活體驗館位於河北省保定市，屬寒冷B區。本文采用DeST軟件內置保定市氣象數據進行計算。
(2)圍護結構信息。該項目建築圍護結構各部位保溫材料及傳熱係數見表4。
表 4 建築圍護結構各部位保溫材料及傳熱係數
本報告依據項目建築節能計算書設置設計建築和參照建築圍護結構熱工參數(傳熱係數K、遮陽係數SC)，如表5所示。
表 5 圍護結構熱工參數對比表
(3)室內設計參數。室內設計參數參考GB50736─2012，如表6所示。
表 6 室內設計參數
設計建築採用高效節能燈，參考建築採用節能熒光燈照明功率密度，如表7所示。室內人員、設備的作息時間以及功率的設定，設計建築與參照建築相同。
表 7 照明系統參數設置
(4)供暖空調系統設計。設計建築與參照建築採暖空調系統形式對比，如表8所示。
表 8 採暖空調系統形式對比
(5) 遮陽參數設計。設計建築南向採用機翼型外遮陽系統，東、西、外窗均設置可調節的電動活動鋁合金百葉外遮陽。參照建築無滑動外遮陽。
4.3 模擬結果
該項目設計建築與參照建築負荷模擬採用DeST軟件，根據河北省保定市典型氣象年的氣象數據進行計算。
(1)計算結果。年供冷需求＝總冷負荷/建築面積，年供暖需求＝總熱負荷/建築面積，該項目設計建築和參建築的冷熱負荷計算結果對比，如表9所示。
表 9 負荷計算結果對比
年一次能耗指標＝年一次能耗/建築面積，該項目設計建築和參考建築年一次能耗(供冷能耗+供暖能耗+照明能耗)計算結果對比，如表10所示。
表 10 年一次能耗計算結果對比
(2)節能率。該項目年一次能耗指標設計建築為42.69KWh/(m2˙a)，參照建築為115.69KWh/(m2˙a)，節能率＝(設計建築能耗指標—參照建築能耗指標)/參照建築能耗指標。計算可得該項目設計建築年一次能耗節能率為63.10%。
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項目技術創新點
以鋼結構+裝配式+被動式超低能耗技術體系相結合的示範項目，在國內尚屬首例，為今後的鋼結構裝配式被動式超低能耗項目積累了經驗，有助於推動未來節能技術與裝配式綠色建築技術結合的發展。
項目技術創新點如下：
①在被動式超低能耗的基礎上加入“鋼結構+裝配式”，在獨立基礎上組裝鋼結構框架，用現澆混凝土將壓型鋼板和鋼結構框架澆築成裝配式結構一體化；採用錨栓與輔助焊接方式加強預製構部件結構強度，由專業密封膠密封縫隙；採用鋼結構裝配式超低能耗建築系統將鋼結構與裝配式體系與被動式超低能耗建築的優良品質技術融為一體，推動未來節能技術與裝配式綠色建築技術結合的發展。
②將被動式技術，如保溫、斷熱橋、高效節能門窗、遮陽、帶熱回收新風系統、建築氣密技術等與建築立面及空間統一協調進行性能化設計。
③採用被動式木索結構門窗，提高建築南側外窗採光的通透性；高效節能的外保溫系統，對所涉及的熱橋部位和氣密性措施進行精細化設計，以保證節能性、安全性、耐久性及室內舒適性的實現。
④採用特殊的鋼結構斷熱橋節點連接幕牆與主體，在保證結構穩定性的基礎上減少熱橋損失，取得良好效果。
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項目技術經濟分析
6.1 項目投資分析
項目總投資9000萬元，資金為公司自籌。與我國公共建築65%節能設計標準相比，按照被動式超低能耗建築技術標準進行設計與建造，項目單位面積增量成本為1480.71元/m2，總增量成本為765.95萬元。
6.2 項目效益分析
(1)節能分析。該項目為超低能耗建築，在降低能耗的基礎上，提高了資源利用率，有利於保護生態系統，減少室內空氣汙染及對土壤、水資源和作物的危害，減緩氣候變化。
(2)環境影響分析。該項目圍繞“被動式超低能耗綠色建築”的建設目標，實現了降低建築能耗，降低建築供暖供冷需求，以更少能源消耗提供舒適室內環境的目標，還可以有效減少CO2等溫室氣體的排放。
(3)市場需求分析。該項目地處寒冷地區，建築單體為多層建築，是寒冷地區鋼結構裝配式被動式超低能耗建築的示範基地，將加大建築節能力度，拓寬市場需求。
(4)示範項目推廣前景分析。該項目作為鋼結構裝配式被動式超低能耗項目，可以為今後鋼結構裝配式被動式超低能耗項目積累經驗。
6.3 項目風險分析
(1)技術風險分析。鋼結構裝配式超低能耗綠色建築在我國尚處於起步階段，缺乏可供參考的成功案例和相關技術標準，在設計指標的確定、技術措施的集成方面存在一定的技術風險。項目技術團隊將依託住建部組織的技術專家組開展攻關，突破相關技術難題風險。
(2)經濟風險分析。與我國現有的公共建築節能設計標準相比，被動式超低能耗綠色建築在單體的圍護結構及門窗保溫隔熱性能、氣密性、高效設備系統集成以及建築智能化系統配置方面都將有極大的優化提升，必然帶來較大幅度的成本提高，也給項目建設方帶來較高的資金壓力與投入風險。項目建設單位將立足於優選國產高性能建材和高效率設備，有效控制項目建設成本，保證項目的順利建設。
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結 語
該項目建設結合建設單位技術優勢，打造4個方面集成優勢(裝配式鋼結構與超低能耗建築的集成，內裝工業化與智能家居的集成，建築信息模型智能製造與設計-採購-施工總承包模式產業鏈實施的集成，模擬城市與實體城市的集成，滿足綠色建築“三星”、住建部“超低能耗被動式示範項目”及德國能源署被動房指標要求，踐行了“雄安標準”與國際標準的對接，具有一定的示範意義。
作者簡介
劉鬱林，主要研究方向為超低能耗建築性能化設計與諮詢、綠色建築設計與諮詢。