淺談某高校留學生公寓的節能措施

劉 群， 史坤亮， 劉澤天

(臨沂大學土木工程與建筑學院，山東臨沂 276005)

在全社會終端總能耗中建筑能耗占有的比例約為30 %～40 %，建筑將逐漸超過其它行業成為用能的主要增長因素。而我國既有建筑70 %以上為高能耗建筑，據統計，房子住得寬敞后，建筑用能支出占家庭生活支出28 %，很多居民都希望建筑用能成本能夠降低，因此建筑節能工作潛力很大。

被動式超低能耗建筑(簡稱“被動房”)是各種建筑節能技術產品的集大成者，1991年在德國的達姆施塔特建成了第一座“被動房”建筑， 在建成至今的十幾年里， 一直按照設計的要求正常運行，取得了很好的效果。“被動房”的建筑方式不受樓宇類型的限制，包括辦公樓宇、住房、校舍、體育館以及工業用房。目前共計有6 000多棟被動房在德國、奧地利、瑞士和意大利投入使用，被動式房屋在歐洲正以每年8 %速度遞增，國外被動房建設的實踐證明，與普通建筑相比，被動房節能可達90 %以上。目前我國已在北京、天津、濟南、青島等地建設了多棟被動房。被動房的建筑節能技術研究對我國改善民生和建設節約型社會具有重要意義。

以魯南某高校留學生公寓為例，結合魯南地區的氣候、光照、人文、當地生活習慣等特點，具有魯南地區建筑節能風格與特點，探討被動式超低能耗建筑采用的高效節能措施。

1 工程概況

臨沂大學坐落在風景秀美的臨沂市，校園由美國EDSA公司融合了美國斯坦福大學校園規劃理念設計而成。即將建設的留學生公寓位于南北向主干路東側，已經由山東省住建廳組織并獲建設部中德合作建設立項，同時獲得省財政部分資金支持。項目按照被動式低能耗綠色建筑要求設計，由德方專家技術把關，圖紙設計必須經過德方專家的認可。

外國留學生樓設置留學生公寓80套，建筑面積約5 044.5 m2，地上6層。其中，單人間30套，雙人間50套，每間使用面積約30 m2。每層樓設有公共廚房，1層設兩個活動室。

2 節能措施

留學生公寓按照被動式低能耗建筑進行設計，設計考慮了建筑風格、外墻外保溫、外窗、外遮陽 、室內隔聲減噪、衛生間同層排水 、采用LED節能燈具 、太陽能熱水系統、太陽能光伏發電系統、空調系統(包括新風、冷熱風、熱回收系統等)。

2.1 建筑設計中的節能措施

立面設計中，盡量將立面風格與校園現有風格協調一致，故采用與現有風格相同色調的材質，同時采用線腳、對稱手法進行立面設計。考慮到項目作為被動房，對于外墻和外窗的傳熱系數、熱橋損失、氣密性及熱回收率都有極高的要求，因而減少了不必要的裝飾構件并結合立面設置外遮陽百葉，采用無熱橋的構造，支架與主體結構斷開，中間填充保溫材料；門窗洞口和填充墻全面抹灰，采用專用密封膠帶封堵，以保證其氣密性；外墻、屋面、首層地面、外窗及外門分別選用石墨聚苯板、擠塑聚苯板、三玻雙Low-E中空充氬氣等保溫節能材料。

為了強調本案被動房“相似而具有鮮明特色”的特點，在立面設計中著重強調了景觀電梯的設計以及西南山墻光伏板的設計，在重視被動式、綠色、科技感、整體性的同時，也使其更好的融入校園整體風格中。

2.2 暖通設計中的節能措施

在對建筑進行逐時負荷分析的基礎上，采用建筑一體化空氣流太陽能熱泵冷暖空調系統，整體能效比提高，空調節能控制(包括新風、冷熱風、熱回收系統等)及計量收費系統使得能源的計量更加精確。

空調系統冷熱源采用“建筑一體化空氣流太陽能熱泵冷暖系統”(圖1)。

圖1 “建筑一體化空氣流太陽能熱泵冷暖系統” 原理

該技術提出了空氣源熱泵機組和水源熱泵機組集合成一體的思路，研發了空氣源熱泵機組為一級熱泵系統，水源熱泵機組為二級熱泵系統的雙級耦合熱泵系統，將空氣能、太陽能熱利用技術和蓄熱技術集合成一體，實現了高效供熱的集成系統，優化了流程分配，獲得了更好的空氣源熱泵機組的化霜效果，顯著提高了制熱能力。改變了空氣源熱泵和水源熱泵的運行工況，空氣源熱泵又與陽光集熱室(冬初、冬末時空氣源熱泵的蒸發溫度能提高10℃，寒冷天氣空氣源熱泵的蒸發溫度也能提高3～5℃)結合，整體能效比大大提高。

空調系統采用風機盤管+新風形式，新風機組設于每層新風機房內，具有調濕及排風熱回收功能，要求排風熱回收效率不少于75%。每層典型房間內設CO2探測器，當CO2的濃度高于設定值時，自動開啟新風機組，以滿足室內衛生要求。

機房層設計是用鋼結構將太陽能板架空，形成屋頂的完整空間，進行屋頂綠化。這一設計不僅增加了整體項目的綠化率，還充分利用屋頂面積，為外國留學生提供了一個室外的活動空間，便于留學生課后時間交流、娛樂。而架空的太陽能還提供一定的遮陽避暑效果，降低了陽光直射屋頂所形成的頂層炎熱效果，更加節能環保。在樓體的整體效果上，屋頂綠化、太陽能架空使屋頂的機房層不再突兀出現在整體建筑之上，更好的和樓體整體效果及用地綠化所融合。

2.3 給排水設計中的節能措施

在給排水設計中，生活熱水采用太陽能熱水系統，人工濕地系統、雨水收集系統和綠色灌溉系統等的運用達到節水的目的。

生活熱水采用屋頂集中式太陽能熱水系統，采用全玻璃真空管型集熱器，該產品技術成熟，防凍性好，造價相對低廉，可降低太陽能系統初投資。集中輔熱的熱源從節能角度，建議采用燃氣輔熱(圖2)。

圖2 給排水設計系統

3 結論

面對日益嚴重的能源危機和環境污染，與普通標準的房屋相比，被動式房屋能耗更低、碳排放更少，幾乎不與外界進行熱交換，可節能80 %以上，被認為是先進的節能建筑之一。同時，被動式建筑在推動產業轉型升級方面也將大有作為，是未來建筑節能的重要途徑。通過山東魯南地區某高校被動房高效節能措施研究，為魯南地區當代民用建筑設計中的高效節能措施提供借鑒和參考。