寒冷地区某医院裙房辅楼超低能耗技术应用

方 坤，殷玉兵，2，苏 斌，张亚丽

（1.中建中原建筑设计院有限公司，郑州 450000；2.中国建筑第七工程局有限公司，郑州 450000）

基于国家十四五规划“坚持绿色低碳发展、促进人与自然和谐共生”和我国“二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值”的发展目标，各省市在编制建筑节能与绿色建筑发展十四五发展规划时，均将建筑能效深度提升，促进建筑运行“绿色化”“低碳化”纳入总体目标，将大力发展超低能耗、近零能耗、零能耗建筑，推动政府投资项目率先示范，加快推进超低能耗建筑发展，提升建筑低碳水平列为主要工作目标。本文依托于某医院裙房辅楼项目，总结超低能耗建筑关键技术应用经验，希望能推动被动式超低能耗建筑在我国的进一步发展。

1 项目概况

本项目为孟州市妇幼保健院裙房辅楼，建筑面积为6 313.09 m2，基底面积为2 123.50 m2，地上3 层，建筑高度为16.65 m。采用框剪结构，主要有办公室、餐厅、资料库房及配电室、制冷机房等配套场所。

2 能耗关键技术指标

本项目超低能耗建筑设计相关技术指标见表1、表2。

表1 本项目设计技术指标要求

表2 本项目能耗关键技术指标

3 设计策略

本项目位于河南省，属于寒冷B 区，在满足建筑功能设计、外立面设计、结构形式设计的基础上，从绿色、节能、降碳方面进行优化，建筑布局为规则矩形，首层中间位置设置架空通道，形成自然通风廊道，有利于降低过渡季建筑能耗。同时对建筑形体和立面窗墙比进行优化，降低建筑体形系数。以GB51350—2019《近零能耗建筑技术标准》和DBJ41/T246—2021《河南省超低能耗公共建筑节能设计标准》为设计依据，制定本项目超低能耗建筑室内环境和能效指标的性能参数要求，结合相关示范工程、本项目实际情况和当地政策等要求，形成具体的设计方案[1]。

4 主要应用技术

4.1 屋面及外墙保温设计

本项目保温材料选择遵循经济适用、就地取材原则，选用市场上应用成熟且广泛的保温材料。屋面保温层采用120 mm 挤塑聚苯板，导热系数0.030 W/（m2·K），热惰性指标D 为0.96（R.S），修正系数α 为1.1，燃烧性能B1 级。外墙采用外保温系统，保温材料为200 mm 半硬质矿岩棉板，导热系数0.042 W/（m2·K），热惰性指标D为1.16（R.S），燃烧性能A 级，修正系数α 为1.2。

屋面保温构造作法为先处理钢筋混凝土屋面板，冷底子油打底，然后用轻集料混凝土按2%坡度找平，最薄处为30 mm 厚，用20 mm 厚1∶2.5 水泥砂浆找平。保温层采用120 mm 挤塑聚苯板，保温层上加30 mm厚细石混凝土找平层，防水层采用3 mm 厚PE 面玻纤胎改性沥青自粘防水卷材加上4 mm 厚PE 面玻纤加强聚酯胎改性沥青防水卷材，饰面层采用10 mm 厚防滑地砖铺平拍实，用水泥砂浆填缝处理。屋面平均传热系数达到0.25 W/（m2·K）。出屋面风井、烟井及雨水管等节点热桥应用灵活方式进行处理，出屋面井道在做好基层处理之后，铺贴一道防水卷材作为屋面隔汽层，井道与屋面板室内连接处节点采用防水隔气膜处理，保证室内空间气密性。保温采用120 mm 挤塑聚苯板全贴，顶部增加30 mm 厚隔热垫块，使用断热桥锚栓进行固定连接，最后用金属板封盖。屋面变形缝处应用岩棉填实，顶部采用聚乙烯泡沫塑料棒，防水层采用两道PE 面玻纤加强聚酯胎改性沥青防水卷材，最后用0.8 mm 厚彩涂钢板盖缝。

外墙外保温构造做法为基层墙体加15 mm 厚水泥砂浆找平，然后用胶粘剂满粘，应用200 mm 厚半硬质岩棉板粘贴，同时采用断热桥锚栓固定。岩棉板外层采用6 mm 厚中间压入两层耐碱玻纤网的抹面胶浆，饰面层为具有良好透汽性的白色和灰色真石漆涂料。外墙加权平均传热系数达到0.23 W/（m2·K）。女儿墙保温应用200 mm 厚半硬质岩棉板全贴，屋面隔汽层采用2.5 mm 厚耐碱铝箔面层玻纤胎自粘性改性沥青隔气卷材，处理延伸至外墙外保温位置，顶部采用30 mm厚隔热垫块，使用断热桥锚栓进行固定连接，在进行防水层处理之后，用金属盖板找坡。外墙变形缝节点处应用岩棉或无机纤维涂料填实，采用档条封堵，断热桥锚栓固定连接，锚栓与保温层连接点采用1.0 mm 镀锌钢板垫层，防止形成点状热桥效应[2]。

4.2 透明围护结构保温设计

本项目全部采用隔热金属型材多腔密封钢化真空玻璃（6 Low-E+0.4 v+6），与X 光、钼靶相邻的门窗为防辐射门窗。钢化真空玻璃（6 Low-E+0.4 v+6）透明外窗（真空层厚度为0.4 mm），传热系数小于等于0.8 W/（m2·K），空气渗透性能q1 小于等于1.5 m/m3·h，气密性等级8 级，雨水渗透性能大于等于350 Pa，风压强度性能大于等于3.0 KPa，空气声计权隔声量大于等于35 dB。

为降低热桥效应，本项目外窗采用外挂式安装方式，窗框内表面与主体墙外表面平齐，使用外挂连接件固定安装。上下窗口与主体墙连接处均设置5 mm 厚隔热垫片，连接件与外保温层交接处粘贴防水透气膜，窗框与主体墙连接处粘贴防水隔气膜，窗框内外与主体墙、保温层连接处均采用密封胶填充处理，保证室内外空间的气密性。外窗台应用金属窗台板找坡处理，板下采用预压膨胀密封带填充。外窗洞口上顶面采用成品塑料滴水线条设计。

4.3 新风热回收系统

本项目病房、休息室、大厅等采用风机盘管加吊顶式新风热回收机组的形式，以满足各个房间单独调节、单独控制的要求。吊顶式新风热回收机组吊装于新风机房内或走道，周围包隔声板，且新风风管接机组处设消声器、电动启闭阀。风机盘管机组的回风口设置初阻力小于50 Pa、微生物一次通过率不大于10%和颗粒物一次计重通过率不大于5%的过滤设备。新风热回收系统空气净化装置对于大于等于0.5 μm 细颗粒物的一次通过计数效率宜高于80%，且不应低于60%。

新风热回收系统采取防冻及防结霜措施，安装温度传感器，当进风温度低于限定值时，开启旁通阀门。过渡季不能满足自然通风的区域，均采用机械通风和空调系统全新风运行模式，直接利用天然冷源[3]。热回收新风机组热回收率大于75%。室内排风和室外排风在全热交换器内部进行温度和湿度的交换，在机体内将新风预冷或预热，降低了空调系统的总负荷。向室内提供新风的同时，回收部分室内排风带走的冷量或热量，系统使用，不仅能保证室内空气品质，还能降低能量损耗75%以上。本建筑通过详细送排风量的计算，每层总的新风量大于排风量，可以维持微正压，风量计算表详见表3。

表3 二层、三层新风量和排风量计算表m·3h

5 能耗模拟计算及降碳分析

本项目采用PKPM 绿建节能软件进行能耗模拟计算，建筑运行阶段各分项能耗计算结果见表4[4]。本工程屋顶设置太阳能生活热水系统，集热器安装面积为8.4 m2，年最佳斜面总辐射照量取1 600 kWh/m2，年等效发电量约为39.14 kWh。设计建筑单位面积能耗8.98 kWh/m2·a，基准建筑单位面积能耗18.91 kWh/m2·a。设计建筑与基准建筑能耗逐月对比分析如图1 所示。设计建筑能耗水平较国家GB50189—2015《公共建筑节能设计标准》的基础上降低52.51%，满足河南省超低能耗建筑示范项目的要求[5]。

图1 设计建筑、基准建筑逐月各项能耗图

表4 建筑能耗计算对比表

综上数据可以计算得出设计建筑的综合节能率和本体节能率均达到77.82%（表5），满足GB51350—2019《近零能耗建筑技术标准》和DBJ41/T246—2021《河南省超低能耗公共建筑节能设计标准》中对超低能耗建筑的要求（建筑综合节能率大于等于50%；建筑本体节能率大于等于20%）。电力碳排放因子取全国电网平均值0.6101 kgCO2/kWh，基于建筑能耗数据计算得出设计建筑与参照建筑运行阶段年碳排放量分别为34587.51 kgCO2和72834.06 kgCO2。本项目的碳排放强度在GB50189—2015《公共建筑节能设计标准》的节能设计标准的基础上降低了9.93 kg－CO2/（m2·a）[6]。

表5 技术指标审查表

6 结束语

本项目通过被动式围护结构热桥效应降低设计和主动式能源高效利用设计，降低建筑运行阶段能耗，建筑综合节能率和建筑本体节能率达到77.82%，建筑碳排放强度降低了9.93 kgCO2/（m2·a）。满足GB51350—2019《近零能耗建筑技术标准》和DBJ41/T246—2021《河南省超低能耗公共建筑节能设计标准》中对超低能耗建筑的节能率要求。本文通过该项目展现了超低能耗建筑的设计思路及技术路线，希望能推进建筑领域节能降碳，助力超低能耗建筑项目推广应用，为实现建筑领域“双碳”目标贡献一份力量。