浅谈某高校留学生公寓的节能措施

刘 群， 史坤亮， 刘泽天

(临沂大学土木工程与建筑学院，山东临沂 276005)

在全社会终端总能耗中建筑能耗占有的比例约为30 %～40 %，建筑将逐渐超过其它行业成为用能的主要增长因素。而我国既有建筑70 %以上为高能耗建筑，据统计，房子住得宽敞后，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够降低，因此建筑节能工作潜力很大。

被动式超低能耗建筑(简称“被动房”)是各种建筑节能技术产品的集大成者，1991年在德国的达姆施塔特建成了第一座“被动房”建筑， 在建成至今的十几年里， 一直按照设计的要求正常运行，取得了很好的效果。“被动房”的建筑方式不受楼宇类型的限制，包括办公楼宇、住房、校舍、体育馆以及工业用房。目前共计有6 000多栋被动房在德国、奥地利、瑞士和意大利投入使用，被动式房屋在欧洲正以每年8 %速度递增，国外被动房建设的实践证明，与普通建筑相比，被动房节能可达90 %以上。目前我国已在北京、天津、济南、青岛等地建设了多栋被动房。被动房的建筑节能技术研究对我国改善民生和建设节约型社会具有重要意义。

以鲁南某高校留学生公寓为例，结合鲁南地区的气候、光照、人文、当地生活习惯等特点，具有鲁南地区建筑节能风格与特点，探讨被动式超低能耗建筑采用的高效节能措施。

1 工程概况

临沂大学坐落在风景秀美的临沂市，校园由美国EDSA公司融合了美国斯坦福大学校园规划理念设计而成。即将建设的留学生公寓位于南北向主干路东侧，已经由山东省住建厅组织并获建设部中德合作建设立项，同时获得省财政部分资金支持。项目按照被动式低能耗绿色建筑要求设计，由德方专家技术把关，图纸设计必须经过德方专家的认可。

外国留学生楼设置留学生公寓80套，建筑面积约5 044.5 m2，地上6层。其中，单人间30套，双人间50套，每间使用面积约30 m2。每层楼设有公共厨房，1层设两个活动室。

2 节能措施

留学生公寓按照被动式低能耗建筑进行设计，设计考虑了建筑风格、外墙外保温、外窗、外遮阳 、室内隔声减噪、卫生间同层排水 、采用LED节能灯具 、太阳能热水系统、太阳能光伏发电系统、空调系统(包括新风、冷热风、热回收系统等)。

2.1 建筑设计中的节能措施

立面设计中，尽量将立面风格与校园现有风格协调一致，故采用与现有风格相同色调的材质，同时采用线脚、对称手法进行立面设计。考虑到项目作为被动房，对于外墙和外窗的传热系数、热桥损失、气密性及热回收率都有极高的要求，因而减少了不必要的装饰构件并结合立面设置外遮阳百叶，采用无热桥的构造，支架与主体结构断开，中间填充保温材料；门窗洞口和填充墙全面抹灰，采用专用密封胶带封堵，以保证其气密性；外墙、屋面、首层地面、外窗及外门分别选用石墨聚苯板、挤塑聚苯板、三玻双Low-E中空充氩气等保温节能材料。

为了强调本案被动房“相似而具有鲜明特色”的特点，在立面设计中着重强调了景观电梯的设计以及西南山墙光伏板的设计，在重视被动式、绿色、科技感、整体性的同时，也使其更好的融入校园整体风格中。

2.2 暖通设计中的节能措施

在对建筑进行逐时负荷分析的基础上，采用建筑一体化空气流太阳能热泵冷暖空调系统，整体能效比提高，空调节能控制(包括新风、冷热风、热回收系统等)及计量收费系统使得能源的计量更加精确。

空调系统冷热源采用“建筑一体化空气流太阳能热泵冷暖系统”(图1)。

图1 “建筑一体化空气流太阳能热泵冷暖系统” 原理

该技术提出了空气源热泵机组和水源热泵机组集合成一体的思路，研发了空气源热泵机组为一级热泵系统，水源热泵机组为二级热泵系统的双级耦合热泵系统，将空气能、太阳能热利用技术和蓄热技术集合成一体，实现了高效供热的集成系统，优化了流程分配，获得了更好的空气源热泵机组的化霜效果，显著提高了制热能力。改变了空气源热泵和水源热泵的运行工况，空气源热泵又与阳光集热室(冬初、冬末时空气源热泵的蒸发温度能提高10℃，寒冷天气空气源热泵的蒸发温度也能提高3～5℃)结合，整体能效比大大提高。

空调系统采用风机盘管+新风形式，新风机组设于每层新风机房内，具有调湿及排风热回收功能，要求排风热回收效率不少于75%。每层典型房间内设CO2探测器，当CO2的浓度高于设定值时，自动开启新风机组，以满足室内卫生要求。

机房层设计是用钢结构将太阳能板架空，形成屋顶的完整空间，进行屋顶绿化。这一设计不仅增加了整体项目的绿化率，还充分利用屋顶面积，为外国留学生提供了一个室外的活动空间，便于留学生课后时间交流、娱乐。而架空的太阳能还提供一定的遮阳避暑效果，降低了阳光直射屋顶所形成的顶层炎热效果，更加节能环保。在楼体的整体效果上，屋顶绿化、太阳能架空使屋顶的机房层不再突兀出现在整体建筑之上，更好的和楼体整体效果及用地绿化所融合。

2.3 给排水设计中的节能措施

在给排水设计中，生活热水采用太阳能热水系统，人工湿地系统、雨水收集系统和绿色灌溉系统等的运用达到节水的目的。

生活热水采用屋顶集中式太阳能热水系统，采用全玻璃真空管型集热器，该产品技术成熟，防冻性好，造价相对低廉，可降低太阳能系统初投资。集中辅热的热源从节能角度，建议采用燃气辅热(图2)。

图2 给排水设计系统

3 结论

面对日益严重的能源危机和环境污染，与普通标准的房屋相比，被动式房屋能耗更低、碳排放更少，几乎不与外界进行热交换，可节能80 %以上，被认为是先进的节能建筑之一。同时，被动式建筑在推动产业转型升级方面也将大有作为，是未来建筑节能的重要途径。通过山东鲁南地区某高校被动房高效节能措施研究，为鲁南地区当代民用建筑设计中的高效节能措施提供借鉴和参考。