寒冷地區(qū)某醫(yī)院裙房輔樓超低能耗技術應用

方 坤，殷玉兵，2，蘇 斌，張亞麗

（1.中建中原建筑設計院有限公司，鄭州 450000；2.中國建筑第七工程局有限公司，鄭州 450000）

基于國家十四五規(guī)劃“堅持綠色低碳發(fā)展、促進人與自然和諧共生”和我國“二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值”的發(fā)展目標，各省市在編制建筑節(jié)能與綠色建筑發(fā)展十四五發(fā)展規(guī)劃時，均將建筑能效深度提升，促進建筑運行“綠色化”“低碳化”納入總體目標，將大力發(fā)展超低能耗、近零能耗、零能耗建筑，推動政府投資項目率先示范，加快推進超低能耗建筑發(fā)展，提升建筑低碳水平列為主要工作目標。本文依托于某醫(yī)院裙房輔樓項目，總結超低能耗建筑關鍵技術應用經驗，希望能推動被動式超低能耗建筑在我國的進一步發(fā)展。

1 項目概況

本項目為孟州市婦幼保健院裙房輔樓，建筑面積為6 313.09 m2，基底面積為2 123.50 m2，地上3 層，建筑高度為16.65 m。采用框剪結構，主要有辦公室、餐廳、資料庫房及配電室、制冷機房等配套場所。

2 能耗關鍵技術指標

本項目超低能耗建筑設計相關技術指標見表1、表2。

表1 本項目設計技術指標要求

表2 本項目能耗關鍵技術指標

3 設計策略

本項目位于河南省，屬于寒冷B 區(qū)，在滿足建筑功能設計、外立面設計、結構形式設計的基礎上，從綠色、節(jié)能、降碳方面進行優(yōu)化，建筑布局為規(guī)則矩形，首層中間位置設置架空通道，形成自然通風廊道，有利于降低過渡季建筑能耗。同時對建筑形體和立面窗墻比進行優(yōu)化，降低建筑體形系數。以GB51350—2019《近零能耗建筑技術標準》和DBJ41/T246—2021《河南省超低能耗公共建筑節(jié)能設計標準》為設計依據，制定本項目超低能耗建筑室內環(huán)境和能效指標的性能參數要求，結合相關示范工程、本項目實際情況和當地政策等要求，形成具體的設計方案[1]。

4 主要應用技術

4.1 屋面及外墻保溫設計

本項目保溫材料選擇遵循經濟適用、就地取材原則，選用市場上應用成熟且廣泛的保溫材料。屋面保溫層采用120 mm 擠塑聚苯板，導熱系數0.030 W/（m2·K），熱惰性指標D 為0.96（R.S），修正系數α 為1.1，燃燒性能B1 級。外墻采用外保溫系統(tǒng)，保溫材料為200 mm 半硬質礦巖棉板，導熱系數0.042 W/（m2·K），熱惰性指標D為1.16（R.S），燃燒性能A 級，修正系數α 為1.2。

屋面保溫構造作法為先處理鋼筋混凝土屋面板，冷底子油打底，然后用輕集料混凝土按2%坡度找平，最薄處為30 mm 厚，用20 mm 厚1∶2.5 水泥砂漿找平。保溫層采用120 mm 擠塑聚苯板，保溫層上加30 mm厚細石混凝土找平層，防水層采用3 mm 厚PE 面玻纖胎改性瀝青自粘防水卷材加上4 mm 厚PE 面玻纖加強聚酯胎改性瀝青防水卷材，飾面層采用10 mm 厚防滑地磚鋪平拍實，用水泥砂漿填縫處理。屋面平均傳熱系數達到0.25 W/（m2·K）。出屋面風井、煙井及雨水管等節(jié)點熱橋應用靈活方式進行處理，出屋面井道在做好基層處理之后，鋪貼一道防水卷材作為屋面隔汽層，井道與屋面板室內連接處節(jié)點采用防水隔氣膜處理，保證室內空間氣密性。保溫采用120 mm 擠塑聚苯板全貼，頂部增加30 mm 厚隔熱墊塊，使用斷熱橋錨栓進行固定連接，最后用金屬板封蓋。屋面變形縫處應用巖棉填實，頂部采用聚乙烯泡沫塑料棒，防水層采用兩道PE 面玻纖加強聚酯胎改性瀝青防水卷材，最后用0.8 mm 厚彩涂鋼板蓋縫。

外墻外保溫構造做法為基層墻體加15 mm 厚水泥砂漿找平，然后用膠粘劑滿粘，應用200 mm 厚半硬質巖棉板粘貼，同時采用斷熱橋錨栓固定。巖棉板外層采用6 mm 厚中間壓入兩層耐堿玻纖網的抹面膠漿，飾面層為具有良好透汽性的白色和灰色真石漆涂料。外墻加權平均傳熱系數達到0.23 W/（m2·K）。女兒墻保溫應用200 mm 厚半硬質巖棉板全貼，屋面隔汽層采用2.5 mm 厚耐堿鋁箔面層玻纖胎自粘性改性瀝青隔氣卷材，處理延伸至外墻外保溫位置，頂部采用30 mm厚隔熱墊塊，使用斷熱橋錨栓進行固定連接，在進行防水層處理之后，用金屬蓋板找坡。外墻變形縫節(jié)點處應用巖棉或無機纖維涂料填實，采用檔條封堵，斷熱橋錨栓固定連接，錨栓與保溫層連接點采用1.0 mm 鍍鋅鋼板墊層，防止形成點狀熱橋效應[2]。

4.2 透明圍護結構保溫設計

本項目全部采用隔熱金屬型材多腔密封鋼化真空玻璃（6 Low-E+0.4 v+6），與X 光、鉬靶相鄰的門窗為防輻射門窗。鋼化真空玻璃（6 Low-E+0.4 v+6）透明外窗（真空層厚度為0.4 mm），傳熱系數小于等于0.8 W/（m2·K），空氣滲透性能q1 小于等于1.5 m/m3·h，氣密性等級8 級，雨水滲透性能大于等于350 Pa，風壓強度性能大于等于3.0 KPa，空氣聲計權隔聲量大于等于35 dB。

為降低熱橋效應，本項目外窗采用外掛式安裝方式，窗框內表面與主體墻外表面平齊，使用外掛連接件固定安裝。上下窗口與主體墻連接處均設置5 mm 厚隔熱墊片，連接件與外保溫層交接處粘貼防水透氣膜，窗框與主體墻連接處粘貼防水隔氣膜，窗框內外與主體墻、保溫層連接處均采用密封膠填充處理，保證室內外空間的氣密性。外窗臺應用金屬窗臺板找坡處理，板下采用預壓膨脹密封帶填充。外窗洞口上頂面采用成品塑料滴水線條設計。

4.3 新風熱回收系統(tǒng)

本項目病房、休息室、大廳等采用風機盤管加吊頂式新風熱回收機組的形式，以滿足各個房間單獨調節(jié)、單獨控制的要求。吊頂式新風熱回收機組吊裝于新風機房內或走道，周圍包隔聲板，且新風風管接機組處設消聲器、電動啟閉閥。風機盤管機組的回風口設置初阻力小于50 Pa、微生物一次通過率不大于10%和顆粒物一次計重通過率不大于5%的過濾設備。新風熱回收系統(tǒng)空氣凈化裝置對于大于等于0.5 μm 細顆粒物的一次通過計數效率宜高于80%，且不應低于60%。

新風熱回收系統(tǒng)采取防凍及防結霜措施，安裝溫度傳感器，當進風溫度低于限定值時，開啟旁通閥門。過渡季不能滿足自然通風的區(qū)域，均采用機械通風和空調系統(tǒng)全新風運行模式，直接利用天然冷源[3]。熱回收新風機組熱回收率大于75%。室內排風和室外排風在全熱交換器內部進行溫度和濕度的交換，在機體內將新風預冷或預熱，降低了空調系統(tǒng)的總負荷。向室內提供新風的同時，回收部分室內排風帶走的冷量或熱量，系統(tǒng)使用，不僅能保證室內空氣品質，還能降低能量損耗75%以上。本建筑通過詳細送排風量的計算，每層總的新風量大于排風量，可以維持微正壓，風量計算表詳見表3。

表3 二層、三層新風量和排風量計算表m·3h

5 能耗模擬計算及降碳分析

本項目采用PKPM 綠建節(jié)能軟件進行能耗模擬計算，建筑運行階段各分項能耗計算結果見表4[4]。本工程屋頂設置太陽能生活熱水系統(tǒng)，集熱器安裝面積為8.4 m2，年最佳斜面總輻射照量取1 600 kWh/m2，年等效發(fā)電量約為39.14 kWh。設計建筑單位面積能耗8.98 kWh/m2·a，基準建筑單位面積能耗18.91 kWh/m2·a。設計建筑與基準建筑能耗逐月對比分析如圖1 所示。設計建筑能耗水平較國家GB50189—2015《公共建筑節(jié)能設計標準》的基礎上降低52.51%，滿足河南省超低能耗建筑示范項目的要求[5]。

圖1 設計建筑、基準建筑逐月各項能耗圖

表4 建筑能耗計算對比表

綜上數據可以計算得出設計建筑的綜合節(jié)能率和本體節(jié)能率均達到77.82%（表5），滿足GB51350—2019《近零能耗建筑技術標準》和DBJ41/T246—2021《河南省超低能耗公共建筑節(jié)能設計標準》中對超低能耗建筑的要求（建筑綜合節(jié)能率大于等于50%；建筑本體節(jié)能率大于等于20%）。電力碳排放因子取全國電網平均值0.6101 kgCO2/kWh，基于建筑能耗數據計算得出設計建筑與參照建筑運行階段年碳排放量分別為34587.51 kgCO2和72834.06 kgCO2。本項目的碳排放強度在GB50189—2015《公共建筑節(jié)能設計標準》的節(jié)能設計標準的基礎上降低了9.93 kg－CO2/（m2·a）[6]。

表5 技術指標審查表

6 結束語

本項目通過被動式圍護結構熱橋效應降低設計和主動式能源高效利用設計，降低建筑運行階段能耗，建筑綜合節(jié)能率和建筑本體節(jié)能率達到77.82%，建筑碳排放強度降低了9.93 kgCO2/（m2·a）。滿足GB51350—2019《近零能耗建筑技術標準》和DBJ41/T246—2021《河南省超低能耗公共建筑節(jié)能設計標準》中對超低能耗建筑的節(jié)能率要求。本文通過該項目展現了超低能耗建筑的設計思路及技術路線，希望能推進建筑領域節(jié)能降碳，助力超低能耗建筑項目推廣應用，為實現建筑領域“雙碳”目標貢獻一份力量。