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【零舍】超低能耗建筑指標的實(shí)現過(guò)程

2023-09-11 10:37作者:劉兵,天津市天友建筑設計股份有限公司暖通總工程師
文章附圖


改造后零舍效果圖



項目概況

位置:北京大興半壁店村
類(lèi)型:農居改造(兩排坐北朝南民居)
功能:辦公
建筑面積:402.34㎡

改造內容:保留中間坡頂建筑,進(jìn)行節能改造,原西側平頂小建筑拆除,建造裝配式被動(dòng)式建筑



被動(dòng)式節能技術(shù)體系:
  • 高性能?chē)o體系
  • 可調節陽(yáng)光房+溫室花園
  • 天然采光&自然通風(fēng)
  • 雨水收集&海綿景觀(guān)
  • 多種結構體系示范

主動(dòng)式節能技術(shù)體系:
  • 能源環(huán)境一體機
  • 能耗監測與展示系統
  • 節能照明

可再生能源利用:
  • 太陽(yáng)能光伏瓦 (漢瓦)
  • 彩色薄膜光伏系統
  • 太陽(yáng)能熱水系統


零舍2.jpg

近零能耗路徑


零舍3.jpg

被動(dòng)式技術(shù)


零舍4.jpg

主動(dòng)式技術(shù)


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可再生能源



參數確定

1.目標
  • 耗熱量指標15kwh/㎡
  • 建筑綜合節能率≥60%
  • 建筑本體節能率30%
  • 氣密性≤1.0
  • 可再生能源利用率10%

2.室內參數——溫濕度

參數設置
冬季
夏季
溫度(℃)
20
26
相對濕度(%)
30
60

3.圍護結構熱工性能設計

本項目為單層院落式農宅,建筑體形系數0.50,較為不利,所以為保證建筑的節能效果采取降低圍護結構傳熱系數的補償措施。


零舍6.jpg

詳細做法



優(yōu)化過(guò)程

1.體型系數優(yōu)化

本項目為單層院落式農宅,建筑的屋頂、外墻、地面6個(gè)面傳熱,需要想辦法減少外圍護結構的面積,更有利于節能。
  • 通過(guò)連廊、樓梯間將前后建筑連起來(lái),降低外墻面積。
  • 增加可調節陽(yáng)光房。

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體型系數優(yōu)化

2.窗墻比優(yōu)化(東西向)

優(yōu)化過(guò)程:
  • 會(huì )議室取消西側外窗,會(huì )議室采用南側采光的方式。
  • 辦公室減少東側外窗面積。
  • 茶室減少東側外窗面積,高度由2米降低為1米。
  • 入口門(mén)廳東西向玻璃幕墻通過(guò)藝術(shù)化布局,增加木質(zhì)填充幕墻,木質(zhì)填充幕墻傳熱系數0.3,遠小于外窗限值1.0的要求。

經(jīng)IBE計算:形體優(yōu)化后建筑單位建筑面積熱負荷16.96kwh/㎡,降低19.70%。


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窗墻比優(yōu)化(東西向)

3.窗墻比優(yōu)化(南北向)

優(yōu)化過(guò)程:
  • 展廳南側入口門(mén)連窗寬度降低2.2米。
  • 展廳北向門(mén)連窗尺寸由2400×2000mm調整為1100×2200mm。
  • 圖書(shū)室北向外窗尺寸由1800×1500mm調整為1200×1300mm。
  • 屋頂天窗在滿(mǎn)足室內采光質(zhì)量前提下,數量降低,由11個(gè)調整為7個(gè)
  • 起居室(裝配式居住模塊)北向外窗取消

經(jīng)IBE計算:形體優(yōu)化后建筑單位建筑面積熱負荷13.96kwh/㎡,達到近零能耗建筑標準要求(15kwh/㎡)。


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窗墻比優(yōu)化(南北向)

4.采光優(yōu)化(被動(dòng)式)

優(yōu)化開(kāi)窗位置提高自然采光的利用率,從而降低照明能耗。

5.自然通風(fēng)優(yōu)化(被動(dòng)式)

通過(guò)自然通風(fēng)模擬,調整開(kāi)窗位置和大小,提高建筑物自然通風(fēng)的效率,降低空調使用率。

6.空調系統設計優(yōu)化(主動(dòng)式)

根據功能分區設置系統
  • 分區1:生活區
  • 分區2:辦公區
  • 分區3:會(huì )議區

分區1和分區2分別設置能源一體機,分區1和2一直有人使用,24小時(shí)開(kāi)啟;分區3設分體空調+新風(fēng)熱回收系統,因為分區3使用頻率不高,使用時(shí)需迅速降溫或升溫。



熱源的確定

本項目采用能源環(huán)境一體機對房間進(jìn)行供冷采暖工作,能源環(huán)境一體機集制冷、采暖、空氣凈化、引進(jìn)新鮮空氣、排風(fēng)高效熱回收功能于一體。新風(fēng)熱回收系統的顯熱回收效率≥75%。

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冷熱源布置圖



可再生能源利用

1.太陽(yáng)能光伏瓦
  • 安裝數量為200片,主瓦總面積為70平米,配瓦總面積為172.5平米。
  • 首年發(fā)電量為0.84萬(wàn)kWh,25年發(fā)電量為18.9萬(wàn)kWh。

2.彩色薄膜光伏采光頂
  • 組件透光率為20%,光伏組件尺寸為1100mm (寬)*1300mm(高)*6.8mm (厚),安裝數量為14片。
  • BIPV采光頂首年發(fā)電量為0.13萬(wàn)kWh,25年發(fā)電量為2.9萬(wàn)kWh。


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光伏瓦


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陽(yáng)光房彩色薄膜光伏采光頂



能耗模擬值


  • 年度總電網(wǎng)耗電量為11805kWh·a

  • 單位建筑耗電量為40.29kwh/·a

  • 采暖電能耗3.18 kwh/㎡·a

  • 制冷電能耗7.83 kwh/㎡·a

  • 建筑本體節能率為38.2%>30%

  • 經(jīng)與基準建筑的能耗比較得出本建筑綜合節能率為74.5% >60%



項目造價(jià)

  • 總價(jià):273.3萬(wàn)元

  • 平米造價(jià):6800元/㎡

  • 增量成本:1500元/㎡(相對于4步節能的住宅)

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