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1、秦皇岛“在水一方”示范工程被动式集成建筑1 工程概况与项目目标“在水一方”居住区位于秦皇岛市海港区大汤河畔，北 临和平大街、东临西港路、南临滨河路、西临大汤河，与入 海口相连，规划占地840亩，建筑面积150万m2,分A、B、 C、 D 、 E、 F 六个区。中德被动式低能耗房屋示范项目位于 C 区，共有 9 栋示 范楼，总面积80344m2。图1显示了该项目的规划情况，其 中红色建筑是被动式低能耗房屋示范楼。“在水一方” C15 楼是按照德国被动式低能耗房屋标准 建造完成的第一栋楼，高 18 层，建筑面积 6467m2。中德两国技术人员根据秦皇岛的气候条件，设置了室内 环境指标和能耗指标作为
2、该项目的预期目标。在确保室内舒 适环境的同时使能耗降到最低。其具体指标见表 1。2 关键技术的应用 被动式房屋主要应用技术包括如下几类：2.1 无热桥的高效外保温系统屋顶、外墙和地下室顶板的传热系数要满足K < 0.15W/(m2?k)。非透明外围护结构需要用较厚的保温材料完整包 覆，不得出现由梁、板、柱等形成的结构性热桥，不得出现 结露发霉现象。对于不可避免的由金属连接件造成的热桥要 采取阻断热桥设施。这种构造措施使得整个外围护结构起到 冬季保温、夏季隔热的作用。2.2 采用双 Low-e 高性能保温隔热外窗 外窗具有良好的采光、隔热和保温性能。外窗要满足传 热系数K< 0.8W
3、/ ( m2?k)、玻璃的太阳能总透射比 g> 0.35、 玻璃选择性系数S> 1.25的性能要求。这种性能的窗可以对 不同波长的光线进行选择性透过。从而实现利用自然光满足 照明的同时，在夏季将造成冷负荷的光线隔绝在室外，在冬 季将辐射到的玻璃近红外线反射回室内。同时其气密性等级 不应低于 8 级、水密性等级不应低于 6 级和抗风压性能等级 不应低于 9 级。2.3 高效热回收新风系统被动房配有通风效率 75%的热回收新风系统。 新风经过 滤等级不低于 G41进入室内。空气质量要满足CO2 <1000ppm 的要求，并能全年自动运行。这样的新风系统在每 次换气时将能量损失控制
4、到 25%以内。2.4 房屋良好气密性 房屋应具有包绕整个采暖体积的、连续完整的气密层；每一居住单元应具有包绕整个采暖体积的、连续完整的气密 层。房屋的气密性必须满足在室内外压差为50Pa的条件下，每小时的换气次数不超过 0.6次。即满足n50< 0.6要求。为 了使气密能够达到规定要求，需要采取一系列技术措施处理 外围护结构的连接节点。如门窗与外墙的连接；穿墙管道的 密封处理；安装开关插座孔洞的密封等。2.5 防潮防水技术外围护结构构造和材料性能要保证被动式房屋围护结 构不能出现结露发霉的现象。如屋面和外墙的防水隔气层和 防水透气层、外窗和外墙连接的防水隔气层和防水透气层。 穿墙管道、
5、外窗与外墙之间的膨胀密封条等。2.6 充分利用太阳能和其它可再生能源 因地制宜，充分利用可再生能源可以使建筑减少对化石 能源的依赖和对一次能源的消耗。太阳能在建筑上的应用主要包括以下几部分。（1）利用太阳能满足室内冬季得热要求。房屋的主朝 向宜为南向。中国北方地区夏季太阳角高，阳光不易晒入室 内，冬季太阳角低，阳光可以很容易照射进室内，使室内得 到来自太阳辐射带来的热量。（2）利用太阳光照射满足采光和日间照明要求。利用 光导装置将阳光导入地下车库满足照明需求。完全节省了车 库的照明用电。（3）利用太阳能解决生活热水需求。如利用房屋的日 照时间长且太阳光充足的建筑表面，安装太阳能热水器。2.7
6、保障房屋耐久性的材料与技术被动式房屋从构造上使外围护主体结构处在保护层里 面，免受风霜雨雪的侵蚀。这样的房屋会比普通房屋有更好 的耐久性。它应该可以正常使用200300年，甚至更长的时间。这就要求被动式房屋所用材料必须具有良好的耐久 性。被动式房屋所用的窗与墙的密封材料、防水材料必须有 良好的老化性能；移动遮阳系统必须有耐紫外线和防风雨措 施；墙体保温系统的材料均要有良好的耐久性等。这样才性 保证房屋的性能不丧失。2.8 高厚度外墙外保温防火技术 被动房的外墙外保温材料厚度一般超过 200mm 。确保外 墙外保温系统没有火灾隐患。采取两方面的技术，一方面采 用外保温材料不会在施工过程中被电焊引
7、燃，在火灾中过程 本身不会加大火灾蔓延，无毒气释放；另一方面采用防火构 造阻止火灾蔓延，每层设置环绕型的岩棉防火隔离带，或在 门窗洞口三侧设置防火隔离带。2.9 智能化控制 住户可以根据自己的喜好设定室内温度和 CO2 浓度。空 调机根据室内 CO2 浓度和室内温度自动运行。 这种方式一方 面保障了室内的舒适度另一方面也避免了新风机的持续运 行，达到了节能的目的。2.10 噪声防护 示范工程达到了通过管网和辅助通道传递声音限值，满足机房w 35dB、卧室和起居室w 30dB目标要求。为了实现这一目标，我们采取了一系列技术措施。主要包括：采用隔 声性能良好的外窗、楼板之间的隔声、管道隔声、邻户之
8、间 隔声和邻室之间的隔声等。3 施工与质量控制秦皇岛“在水一方” C15 楼主要采用了被动式节能技术 和绿色建筑技术，达到了被动式超低能耗绿色建筑的示范要 求，节能、节水的效果卓越。其主要的被动式节能技术包括 高效的围护结构保温隔热和防水系统、防热桥技术、气密性 措施和带热回收的新风系统。3.1 外墙外墙采用250mm厚石墨聚苯板，导热系数入=0.033W/(m?K)尺寸为 500*600，厚度为 70mm，100mm，150mm。 建筑每层设置了环绕性岩棉防火隔离带。外墙保温系统还配 备各种配件，如窗口连接线条、滴水线条、护角线条、伸缩 缝线条、断热桥锚栓、止水密封带，从而提高了外保温系统
9、保温、防水和柔性连结的能力，保证了系统的耐久性、安全 性和可靠性。外墙导热系数 K=0.13W/(m2?K)。3.2地下室外墙和散水冻土层以下 0.5m 自室外地坪以上 300mm 处的地下室外 墙，粘接连续的沥青防水层，防水层上面铺设耐水防潮、耐 腐蚀且具有高抗压性的的泡 ?i 玻璃。墙基处泡沫玻璃可以抵 抗冲击，增强对墙基的保护。地坪以上 300mm 以上的建筑 外墙粘接 B1 级的石墨聚苯板，泡沫玻璃和 EPS 板交接处设 置长约 1m 的折叠性金属的雨水导流板，以避免对墙基处保 温系统的侵蚀。散水采用渗水的鹅卵石。从而将雨水导入土 壤，同时防止雨水溅射到外墙上，增强散水美观性。3.3
10、屋面和女儿墙屋面采用了 300mm 厚石墨聚苯板， 导热系数为 0.033W/(m?K),保温层上下各铺设一层防水层，靠近室内一侧设置 的防水隔气层。屋面与外墙的保温层连续无间隙。屋面传热 系数 K=0.10W/ (m2?K)。屋面女儿墙的上部、内侧全部包裹在防水层保温层里。 女儿墙上部安装 2mm 后金属盖板抵御外力撞击。金属板向 内倾斜，两侧向下延伸至少 150mm，并有滴水鹰嘴，从而加 强密封，防止雨水渗入保温层，提高系统的耐候性。3.4 外窗的保温防水系统外窗玻璃为双 Low-E 中空充氩气的三层玻璃， 传热系数为0.650.88W/ ( m2K); g=0.5;外窗框采用多腔塑料型材
11、， 传热系数 1.5W(/ m2 ? K ) 。整窗传热系数为 K=1.00W/( m2?K)。被动房窗户是安装在主体外墙外侧，窗框外侧落在木质 支架上实现更好的隔热效果。外窗借助于角钢或小钢板固 定，整个窗户的三分之二被包裹在保温层里，形成无热桥的 构造。窗框与窗洞口之间凹凸不平的缝隙填充了自粘性的预 压自膨胀密封带，窗框与外墙连接处必须采用防水隔汽膜和 防水透气膜组成的密封系统。室内一侧采用防水隔汽密封 布，室外一侧应使用防水透气密封布，从而从构造上完全强 化了窗洞口的密封与防水性能。与传统泡沫胶相比，此类密 封布具有不变形、抗氧化、延展性好、不透水、寿命长等特 点。保温系统上设计安装了金
12、属窗台板，窗台板有滴水线造 型，从而既保护保温层不受紫外线照射老化，也导流雨水， 避免雨水对保温层的侵蚀破坏。3.5 防热桥的构造（1）外挑阳台与连廊。 阳台和连廊是外挑构件，是建筑最薄弱的热桥环节，处 理方式是将阳台（连廊）与主体墙结构断开，阳台板靠挑梁 支撑，保温材料将挑梁整体包裹。断开面填充与外墙保温层 同厚度的保温材料。（2）穿墙管线。穿墙管不应直接穿过结构墙， 应外包 PVC 套管，套管与 墙洞之间填充岩棉或发泡聚氨酯，实现隔热保温。（3）外墙金属支架（空调支架、太阳能热水器支架、 雨落管等）。外墙上的各种支架如空调支架、太阳能热水器支架和雨水管支架都是容易产生热桥的部位，应作合理的
13、隔热桥处 理。金属构件不宜直接埋入外墙，应在基墙上预留支架的安 装位置，金属支架与墙体之间垫装 20mm 的隔热垫层，如硬 质塑料、石膏板，减少金属支架的散热面积。3.6 气密性措施（1）墙面、顶棚、地面气密性：采用水泥腻子刮一遍， 封堵缝隙，地面刮水泥浆一遍。（2）钢筋混凝土墙体中对穿螺栓孔洞的密封性。 钢筋混凝土墙体中模板对穿螺栓孔洞用发泡剂封堵后， 内外用抗裂砂浆封堵。（3）穿墙套管与外保温系统之间的气密性。 穿墙套管发泡后内外用网格布抗裂砂浆封堵或者采用 专用气密性套管密封抹抗裂砂浆，套管与外保温系统接口处 采用止水密封带。（4）集线盒及电线套管内气密性。 用石膏填充预留孔洞，将集线盒
14、挤压入石膏填充的孔 洞。电线套管穿完电线后采用密封胶封堵。3.7 新风、供暖和制冷（1）被动房屋专用热回收空气源热泵机组，是由清华 同方人工环境只能有限公司专门研发生产的，每户一台，分 户安装独立使用。该机组能冬季辅助供热，夏季制冷。新风 系统热回收率达75%以上，新风温度16C,过滤器效率等 级 G4 级。能效比达 2.8 。2）室内温度、 CO2 浓度控制模式。室内温度控制模式一客厅和主卧室各设一个温度探头，同时控制温度，温度 可以自动设定。 客厅和主卧各设一组 CO2 探头测试， 控制新 风机组，用户自设控制范围。4 结语 秦皇岛“在水一方”从方案策划、设计、施工到完工历 经三年达到了预期目标。实践证明，在中国现有条件下推广 被动式低能耗建筑，居住环境改善是明显的，建筑能耗降低 是显著的，技术上是可行的，经济上是可承受的。