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宁夏第一栋被动式建筑示范工程介绍

供稿:中国工控网 2016/4/27 10:05:03

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4月24日,由宁夏建筑科学研究院有限公司建造的“宁夏绿色建筑工程技术研究中心”在银川举行奠基仪式。作为该工程技术研究中心的一部分,将着力打造“宁夏第一栋被动式建筑示范工程”(以下简称“示范工程”)。


“示范工程”是2014年国家中小企业发展专项资金中欧国际合作项目——《宁夏被动式建筑技术合作研发与示范》的主要研究任务,该项目由宁夏建筑科学研究院有限公司、宁夏建筑设计研究院有限公司、宁夏清洁发展机制环保服务中心、宁夏大学、上海格瑞卡低碳科技发展有限公司、哈尔滨鸿盛集团六家中方团队,联合挪威GK公司、挪威大使馆创新署共同承担。


“示范工程”结合“宁夏绿色建筑行动”及“美丽乡村建设”等重大工程建设,从宁夏经济发展状况、民族特色、地方风俗及发展绿色低碳建筑的实际需求出发,充分利用当地的气候资源和技术条件,引进挪威被动式建筑设计、研发工程建设领域的专家,及被动式建筑外保温系统、高效节能外窗、热回收新风系统、气密性设计和无热桥设计、被动式太阳能利用、天然采光与自然通风,能源控制系统等方面的先进技术与成果,在消化吸收再创新的基础上进行宁夏本地化改造。


“示范工程”总建筑面积为2196m2,共4层,将根据挪威“被动式建筑和低能耗建筑标准(非住宅建筑)”建设成为被动式建筑,于2016年内建设完成。



宁夏被动式示范建筑外观效果图


(中间最小的一栋为被动式示范建筑)


目前,通过应用挪威GK公司被动式建筑能耗模拟软件计算,“示范工程”的净能源消耗和能源供应模拟计算结果分别为72 kWh /m2/年和39 kWh/ m2/年,远远低于国内节能建筑能耗标准。模拟结果也表明,“示范工程”将达到能效标签“绿色A级”,是挪威能效标签认证制度中的最高级别,而且净能源消耗和能源供应都会比挪威被动式建筑标准的限值要低。“示范工程”节省的能耗产生的减排量将被开发为碳资产,带来额外的、可观的经济效益。


通过“示范工程”的实施,将填补宁夏在被动式建筑人才及技术与建设方面的空白,同时为区内外开展被动式建筑设计、开发、建设提供示范与借鉴。


附:被动式建筑技术与发展动态


一、被动式建筑技术


1、什么是被动式建筑


“被动式建筑”作为当今世界领先的低碳节能建筑,是将自然通风、自然采光、太阳能辐射和室内非供暖得热等各种被动式节能手段与建筑围护结构的高效节能技术相结合而建造的建筑,在显著提高室内环境舒适性的同时,可大幅度减少建筑使用能耗,最大限度地降低对主动式机械采暖和制冷系统的依赖。



2、被动式建筑优越性


(1)能耗低


被动式建筑最核心的部分就是:降低能耗,最大程度减小热损失,最大程度提高能源转换和使用效率,剩余需能量用风能、太阳能等可再生能源逐步覆盖或完全替代。


(2)舒适性


在降低能耗的同时,被动式建筑并未以牺牲舒适性为代价。相反,在严寒的冬天和炎热的夏天也能保持室内温度恒定,达到“冬暖夏凉”的效果。同时通过室内的新风系统提供足够的、清洁的新鲜空气保证室内空气质量。


(3)可持续性


极低的能源消耗,使得被动式建筑大大降低了非可再生能源的消耗,再通过利用风能和太阳能等可再生能源,从而使得被动式建筑有效的减少了二氧化碳的排放,对大气保护做出重要的贡献。


(4)经济性


为保证被动式建筑的质量,在初始建造过程中进行了周密的设计以及采用了高性能的建筑组件,因此其建造费用会相对传统建筑较高一些,然而纵观建筑的全寿命周期,由于被动式建筑极低的运营及维护费用使得整个成本相对传统建筑更经济。


3、被动式建筑技术要点



(1)高效的外保温系统


被动式建筑的最核心技术是建筑围护结构保温隔热设计。凭借高保温隔热与高密闭性的建筑围护结构,来抵御冬天室外低温与夏天太阳辐射、室外高温给室内热环境造成的影响。


室内墙体采用高蓄热重质建筑材料,这也是建筑隔热设计的最关键技术,凭借超厚外保温材料隔绝室内通过围护墙体传热与外界环境的热交换作用。内部的高蓄热重质墙体,一方面可以在冬天吸收、储存透过窗户辐射进室内的太阳能,给室内供热;另一方面可以在夏天夜晚低温时,通过通风散热,储存冷负荷,到了白天,吸收室内人体散热和室外传热,使建筑室内夜暖昼凉、冬暖夏凉。


(2)被动式建筑节能外窗


外窗是建筑得热与失热的集中部位,外窗的能耗约占围护结构总能耗的25%~30%,由于建筑门窗与采取节能措施的屋面及墙体相比保温性能较差,同时加上日常使用中的频繁开启,使其成为影响建筑物能耗的主要因素。


被动式建筑对外窗的性能要求极高,窗框体采用超级保温复合框体,玻璃采用三玻两腔结构(双LOW-E、双暖边、充氩气),使其具有超强的保温性能,才可以满足“被动式建筑”的保温要求。


(3)良好的通风


被动式建筑的通风设计,通过采用热回收新风系统,一方面能将冬季白天太阳辐射进入室内的热量,分散传递到其他室内(北房),尽可能储存更多热量,另一方面在夏季夜晚,尽可能充分调动室外凉爽空气,给室内高蓄热墙体散热,储存冷负荷。


(4)极佳的气密性设计


被动式建筑的高密闭性,既可以减少空气渗透所导致的冷热负荷损失,也是发挥其通风设计的重要保证。被动式建筑的气密性必须满足n50≤0.6/h,即在室内外压差50帕的条件下,每小时的换气次数不得超过0.6次。


(5)无热桥设计


被动式建筑设计中应尽量避免热桥效应。热桥效应是由于梁、柱、板等结构构件穿入保温层而造成保温层减薄或不连续所造成的热桥,这种热桥能量损失较大,可能会造成结露、发霉现象,应在设计和施工中避免出现。


二、国内外被动式建筑发展


1、国外被动式建筑发展


被动式建筑的概念是在德国上世纪80年代低能耗建筑的基础上建立起来的,1988年瑞典隆德大学的Bo Adamson教授和德国的Wolfgang Feist博士首先提出这一概念;1991年,在德国的达姆施塔特建成了世界上第一座被动式建筑;1996年,在德国达姆施塔特创建了被动式房屋研究所(PHI),该研究所是目前被动式建筑研究最权威的机构之一。


从世界范围看,欧盟等发达国家为应对气候变化、实现可持续发展战略,不断提高建筑能效水平。欧盟2002年通过并于2010年修订的《建筑能效指令》(EPBD),要求欧盟国家在2020年前,所有新建建筑都必须达到近零能耗水平。丹麦要求2020年后居住建筑全年冷热需求降低至20 kWh/(m2�a)以下;英国要求2016年后新建建筑达到零碳,2019年后公共建筑达到零碳;德国要求2020年12月31日后新建建筑达到近零能耗,2018年12月31日后政府部门拥有或使用的建筑达到近零能耗。德国“被动房”(passive house)是实现近零能耗目标的一种技术体系,它通过大幅度提升围护结构热工性能和气密性,同时利用高效新风热回收技术,将建筑供暖需求降低到15 kWh/(m2�a)以下。美国要求2020-2030年“零能耗建筑”应在技术经济上可行;韩国提出2025年全面实现零能耗建筑目标。许多国家都在积极制定超低能耗建筑发展目标和技术政策,建立适合本国特点的超低能耗建筑标准及相应技术体系,超低能耗建筑正在成为建筑节能的发展趋势。


2、国内被动式建筑发展


我国政府高度重视以被动式建筑为代表的绿色建筑的发展,将其作为建筑领域“推动能源消费革命,控制能源消费总量”的重要抓手。通过引进国外先进被动式建筑节能技术,先后建设了河北秦皇岛在水一方、黑龙江哈尔滨溪树庭院、新疆幸福堡、上海汉堡之家、长兴布鲁克酒店、河北省建筑科技研发中心等被动式超低能耗绿色建筑示范工程。


为了建立符合中国国情的超低能耗建筑技术及标准体系,并与我国绿色建筑发展战略相结合,更好地指导我国超低能耗被动式建筑和绿色建筑的推广,中国被动式超低能耗建筑联盟组织中国建筑科学研究院等单位编制了《被动式超低能耗绿色建筑技术导则》,并于2015年11月发布。河北、山东等省份也先后出台了地方政策或标准,推动被动式建筑的发展。


目前,国内整个被动式建筑项目已覆盖到11个省份,涉及住宅、办公楼、幼儿园、实验楼、学生宿舍等建筑类型。


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