霧里看MOMA

霧霾籠罩之下，人們都不得不考慮，哪兒才是安身之地？什么樣的房子可抗PM2.5？我們現(xiàn)在住的房子到底是吸塵器還是空氣凈化器？……本期我們以MOMA為行業(yè)教案，重新思考并關(guān)注居住本質(zhì)——什么樣的房子是真正自然、和諧的好房子？恒溫恒濕的房子應(yīng)該怎么建造？什么樣的房子不會過時？

節(jié)能的核心：高舒適度、低能耗

隨著1月初以來在中國中東部持續(xù)出現(xiàn)的霧霾天氣，PM2.5越來越成為公眾關(guān)注的焦點。以北京為代表的多個城市的PM2.5爆表，讓更多的人關(guān)注空氣質(zhì)量。各地霧霾天氣的出現(xiàn)，既是對現(xiàn)代生產(chǎn)觸碰自然底線的警告、對GDP至上思路的反駁，也是對城市規(guī)劃的合理性、城市治理的有效性和可持續(xù)性的檢驗。這其中，違背氣候環(huán)境的高能耗建筑使我們付出了巨大的經(jīng)濟和能源代價，同時增加了生態(tài)環(huán)境的污染，也在很大程度上使居者與自然環(huán)境人為地分離。

自20世紀(jì)70年代以來，建筑節(jié)能的技術(shù)路徑已經(jīng)形成廣泛共識：被動設(shè)計、保溫隔熱、高效機電設(shè)備應(yīng)用、能量回收、能源梯級利用、智能運行控制、可再生能源應(yīng)用、鼓勵行為節(jié)能等都是行之有效的節(jié)能措施。21世紀(jì)初，瑞士、德國、瑞典等國的研究設(shè)計機構(gòu)陸續(xù)將歐洲國家的先進建筑技術(shù)系統(tǒng)介紹到中國。自2001年以來，國內(nèi)一些開發(fā)企業(yè)應(yīng)用低溫輻射供暖供冷加置換式新風(fēng)系統(tǒng)的建筑系統(tǒng)，在北京、南京、蘇州、太原等城市陸續(xù)建造了數(shù)百萬平方米高標(biāo)準(zhǔn)住宅，其中最早竣工的項目已投入使用超過十年。

當(dāng)代集團首席節(jié)能執(zhí)行官、當(dāng)代節(jié)能置業(yè)股份有限公司總工程師陳音介紹，源于歐洲的低溫輻射供暖供冷系統(tǒng)其核心設(shè)計理念有兩個：第一，通過先進被動建筑設(shè)計和高性能建筑圍護結(jié)構(gòu)實現(xiàn)建筑的低能耗；第二，通過高效能源系統(tǒng)和新型輻射末端設(shè)備實現(xiàn)高舒適度人工環(huán)境，概括而言就是“高舒適度、低能耗”。

這種源于歐洲的技術(shù)是否適合中國大陸差異極大的氣候特點、強調(diào)人工環(huán)境技術(shù)是否有利于建筑節(jié)能等問題一直存在爭議，加上開發(fā)商在這類項目推廣時，為了通俗易懂又用了“告別空調(diào)暖氣”、“恒溫恒濕”等廣告語，更引起了一些業(yè)內(nèi)專家的爭論和異議。

陳音告訴記者，對居住環(huán)境的評價包含廣泛的指標(biāo)體系，其中室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量是非常重要的方面。如室內(nèi)的溫濕度控制、功能空間的比例和尺度、功能分區(qū)的合理性、交通流線的流暢與節(jié)奏、主要功能房間與室外環(huán)境的關(guān)系、良好的日照朝向和景觀朝向、城市主導(dǎo)風(fēng)向以及組織室內(nèi)良好的自然通風(fēng)等。

據(jù)了解，MOMA住宅是基于人工環(huán)境技術(shù)設(shè)計的住宅建筑，采用先進暖通系統(tǒng)控制室內(nèi)熱舒適度。不同于一般的空調(diào)系統(tǒng)，樓板低溫輻射方式將加熱/冷卻水管埋設(shè)在結(jié)構(gòu)樓板中，以小溫差輻射傳熱的方式調(diào)節(jié)室溫。建筑的天花、地面皆為輻射源，室內(nèi)溫度場非常均勻，溫度梯度小于0.5℃。由于在夏季制冷工況下工質(zhì)溫度必須高于露點溫度，輻射溫控系統(tǒng)通常都是和一套獨立的新風(fēng)處理系統(tǒng)同時工作，由新風(fēng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)空氣濕度，保證室內(nèi)衛(wèi)生舒適條件并防止結(jié)露。這種熱濕分離的空調(diào)系統(tǒng)能夠高效率地處理各種不同的室內(nèi)室外溫濕度工況，降低運行能耗，而且可以保證在各種極端氣候條件下室內(nèi)的居住舒適度及空氣品質(zhì)。

大多數(shù)業(yè)內(nèi)專家對MOMA建筑室內(nèi)環(huán)境控制系統(tǒng)的優(yōu)點沒有異議，引起爭議的焦點是此類型建筑的運行能耗與節(jié)能效果，特別是夏季運行工況下與分戶分室安裝空調(diào)機的比較。陳音表示，常規(guī)認(rèn)為“把能源在需要的時候送到需要的地方”是最節(jié)能的溫控方式，MOMA高端商品住宅采用的建筑系統(tǒng)更傾向于連續(xù)、穩(wěn)定的室內(nèi)熱環(huán)境控制策略，而不去嚴(yán)格區(qū)分住宅的使用狀態(tài)。

MOMA住宅案例分析

當(dāng)代集團自2002年起，建造了超過100萬平方米的高舒適、低能耗住宅。為了客觀評價普通節(jié)能建筑和采用低能耗標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計的住宅環(huán)境品質(zhì)和實際能耗水平，本刊選取了同處MOMA居住社區(qū)，建筑形態(tài)、竣工時間、居民構(gòu)成都很接近的兩棟住宅樓做定期同步觀測，并結(jié)合五年來的歷史運行數(shù)據(jù)對比分析，對這兩種類型的住宅建筑做出客觀、定量的節(jié)能評價。

說明

本刊將MOMA住宅位于北京市東城區(qū)香河園路1號院1號樓與3號樓作為觀測對象。1號樓于2003年竣工投入使用，符合50%住宅節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)；3號樓是采用先進建筑系統(tǒng)的住宅，按照歐洲低能耗住宅標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，于2005年竣工交付。

MOMA住宅案例分析

當(dāng)代集團自2002年起，建造了超過100萬平方米的高舒適、低能耗住宅。為了客觀評價普通節(jié)能建筑和采用低能耗標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計的住宅環(huán)境品質(zhì)和實際能耗水平，本刊選取了同處MOMA居住社區(qū)，建筑形態(tài)、竣工時間、居民構(gòu)成都很接近的兩棟住宅樓做定期同步觀測，并結(jié)合五年來的歷史運行數(shù)據(jù)對比分析，對這兩種類型的住宅建筑做出客觀、定量的節(jié)能評價。

說明

本刊將MOMA住宅位于北京市東城區(qū)香河園路1號院1號樓與3號樓作為觀測對象。1號樓于2003年竣工投入使用，符合50%住宅節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)；3號樓是采用先進建筑系統(tǒng)的住宅，按照歐洲低能耗住宅標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，于2005年竣工交付。

冬季能耗檢測數(shù)據(jù)對比

對比監(jiān)測時間為2012年2月9日18：00～2月23日16：00，共334-小時，約14天。監(jiān)測數(shù)據(jù)包括：環(huán)境溫度、濕度，室內(nèi)溫度、濕度，逐時負荷，總負荷等。

小結(jié)：

由于兩棟住宅樓的冬季運行工況都是連續(xù)供暖，檢測到的室內(nèi)溫度也很接近，3號樓的實際能耗較1號樓低63%，能源支出低44%，這主要得益于3號樓高標(biāo)準(zhǔn)的被動設(shè)計和高性能的外圍護結(jié)構(gòu)。雖然3號樓增加了新風(fēng)機組（風(fēng)機輸配能效比約0.034）和輻射系統(tǒng)的循環(huán)水泵（水泵輸配能效比為0.057）的能耗，但由此實現(xiàn)的室內(nèi)衛(wèi)生條件比較1號樓會有極大提高。

夏季工況分析

2011年夏季3號樓的溫度調(diào)節(jié)及新風(fēng)處理能耗與1號樓的空調(diào)能耗。

小結(jié)：

由于3號住宅樓采用了集中冷源供冷，連續(xù)控制室內(nèi)夏季熱環(huán)境的策略，從而實現(xiàn)了極高的居住舒適度。3號樓空調(diào)系統(tǒng)夏季運行時間達到3672小時，單位建筑面積平均冷負荷僅為12.51W/m²，如此低的冷負荷仍然得益于3號樓良好的保溫隔熱維護結(jié)構(gòu)。而且3號樓的所有外窗都有外遮陽卷簾，夏季能夠有效降低窗戶的陽光輻射。同時由于3號樓采用樓板輻射連續(xù)供冷方式，建筑自身有很大的熱惰性和溫度穩(wěn)定性，可以抵御短時大負荷沖擊，這也降低73號樓的計算冷負荷。

高效建筑能源系統(tǒng)對節(jié)能的貢獻

采用低溫輻射供暖系統(tǒng)，其供水溫度約為31℃，新風(fēng)機組供水溫度約為45℃。可采用定制工質(zhì)參數(shù)的高效熱泵機組來提供熱量，制取31℃溫水時熱泵主機COP能達到6.9以上。如采用地源熱泵系統(tǒng)，系統(tǒng)總效率能夠達到4.0。按照北京市民用電價0.5元/kWh計算，相對燃氣鍋爐來說（北京市民用燃氣價格2.05元/m³），地源熱泵供暖既節(jié)能又省錢。

結(jié)論

通過對兩棟樓的觀測對比，可以看到低能耗建筑設(shè)計的巨大節(jié)能潛力。而且這樣的建筑能耗已接近舒適需求的極限狀態(tài)，不會由于居民經(jīng)濟條件改善而再提高建筑能耗水平。

先進建筑系統(tǒng)強調(diào)小溫差輻射供暖供冷，在實現(xiàn)高舒適室內(nèi)環(huán)境的同時，為利用熱泵技術(shù)供暖供冷或利用工業(yè)廢熱、天然冷源提供了便利條件，可以大幅度提高能源利用效率。

由于結(jié)構(gòu)樓板輻射供暖供冷的傳熱學(xué)、熱力學(xué)特征，使得這種末端方式的調(diào)節(jié)計量較難實現(xiàn)，所以此類型建筑更適合于常年連續(xù)使用，需要穩(wěn)定室內(nèi)熱環(huán)境的情況。需要強調(diào)的是，此類型建筑在春夏過渡季節(jié)同樣可以充分利用自然通風(fēng)等被動手段調(diào)節(jié)室溫，實現(xiàn)室內(nèi)舒適度，并非是一個完全與外界隔絕的密閉空間。

MOMA住宅技術(shù)解讀

據(jù)統(tǒng)計，在住宅生活用能中，采暖空調(diào)耗能最大，占65%，生活熱水占15%，電視照明約占14%，廚房飲食約占6%。通過建筑圍護結(jié)構(gòu)散失的能量和供暖制冷系統(tǒng)的能耗在整個建筑能耗中占大部分，因此目前建筑節(jié)能主要圍繞被動式和主動式這兩個方面展開。

被動式節(jié)能的技術(shù)是指不依賴于建筑設(shè)備，完全通過建筑自身的場地、空間、形式以及構(gòu)件的設(shè)計來實現(xiàn)建筑節(jié)能的方式，它的核心主要是在于降低建筑自身對于能源的需求。主動式節(jié)能技術(shù)是指提高建筑設(shè)備系統(tǒng)的效率，如采暖、生活熱水、照明等來降低建筑在使用中的能耗。MOMA住宅技術(shù)因地制宜，合理選擇節(jié)能策略，采取被動節(jié)能優(yōu)先、降低建筑能源需求、提升主動式能源系統(tǒng)利用效率的策略。

MOMA住宅被動式能源策略外墻保溫系統(tǒng)

普通住宅外墻厚度20cm左右，多使用3～5cm普通聚苯板，無空氣層。MOMA住宅外墻厚度30～40cm，使用7cm以上的擠塑聚苯板，可以采用空氣層減弱熱傳導(dǎo)，并使用斷橋處理降低連接金屬構(gòu)件的熱損失。外窗系統(tǒng)、戶門系統(tǒng)

MOMA的節(jié)能窗采用獨特的研發(fā)設(shè)計系統(tǒng)，工廠化定制生產(chǎn)。窗框是塑鋼型材，使用斷橋隔熱技術(shù)，雙層中空Low-E玻璃，中空層間距12毫米，使用優(yōu)質(zhì)的密封條，特殊設(shè)計的五金件，具有隔音、降噪、保溫、隔熱等功能。

外遮陽系統(tǒng)

外遮陽完全嵌入外立面系統(tǒng)中；在太陽角度超過20度的情況下，能夠有效也阻擋90～95%的直身寸光線；在太陽角度較低的情況下，也可以阻住T5%的光線；風(fēng)穩(wěn)定性高。MOMA住宅主動式節(jié)能策略

地源熱泵系統(tǒng)

地源熱泵利用水與地能進行冷熱交換來作為水源熱泵的冷熱源：冬季把地能中的熱量“取”出來，供給室內(nèi)采暖；夏季把室內(nèi)熱量“取”出來，釋放到地下水、土壤或地表水中，供給室內(nèi)冷卻。

混凝土天棚輻射制冷采暖末端系統(tǒng)

該系統(tǒng)通過均勻埋設(shè)在混凝土樓板中的塑料管路中的水循環(huán)來進行低溫輻射式采暖或制冷。以低溫水為介質(zhì)，以輻射方式工作，使室內(nèi)自由溫度最大限度地接近室內(nèi)舒適溫度范圍。冬天沒有空調(diào)暖氣的燥熱感，只有溫暖舒適，輻射采暖效率高、溫度均勻、不占用室內(nèi)空間、不會破壞建筑外觀。

置換式全新風(fēng)系統(tǒng)

普通住宅使用空調(diào)，制冷加熱空氣內(nèi)循環(huán)，空氣質(zhì)量低。MOMA住宅室內(nèi)空氣完全置換到室外，空氣質(zhì)量高。