周宇辰，蔣航軍，張新賀

（中國(guó)建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院有限公司，北京 100048）

0 引言

我國(guó)建筑節(jié)能工作以JGJ 26—86《民用建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（采暖居住建筑部分）》（已廢止）的頒布為起點(diǎn)，經(jīng)歷了30余年的發(fā)展，現(xiàn)階段節(jié)能65%的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)已在全國(guó)普及，建筑節(jié)能工作減緩了我國(guó)建筑能耗隨城鎮(zhèn)建設(shè)發(fā)展而持續(xù)高速增長(zhǎng)的趨勢(shì)，并提高了人們居住、工作和生活環(huán)境質(zhì)量。

北京地區(qū)在2012年和2020年陸續(xù)出臺(tái)了DB11/891—2012《居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》和DB11/891—2020《居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》等有關(guān)節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，其節(jié)能目標(biāo)（節(jié)能率）較1980年住宅標(biāo)準(zhǔn)超過75%和80%。此外，隨著《北京市超低能耗示范項(xiàng)目技術(shù)導(dǎo)則》（京建發(fā)〔2018〕183號(hào)）、《超低能耗居住建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》DB11/T 1665—2019等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的頒布和實(shí)施，北京地區(qū)建筑節(jié)能水平已全國(guó)領(lǐng)先。

1 項(xiàng)目概況

本項(xiàng)目位于北京市朝陽區(qū)，總建筑面積10萬m2，其中地上建筑面積7萬m2，容積率3.0，綠地率35%，建筑密度30%。項(xiàng)目全部6棟住宅實(shí)施高標(biāo)準(zhǔn)節(jié)能策略，依據(jù)《居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》、《超低能耗居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》等標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)、施工和建設(shè)，節(jié)能率在90%以上，并滿足舒適性要求。

2 總平面設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目的住宅在規(guī)劃上分為南北兩區(qū)，南區(qū)為120m2套型，樓座無周邊遮擋；北區(qū)為160m2套型，局部受南側(cè)及西側(cè)建筑的影響。項(xiàng)目的總平面設(shè)計(jì)在確保建筑采光、通風(fēng)等技術(shù)要求的同時(shí)，充分考慮了建筑在冬季的太陽輻射得熱。北京地區(qū)中心緯度為39°54′，一年四季的太陽光均從南向入射。在冬季，太陽運(yùn)行軌跡從東南向西南方向運(yùn)行，相對(duì)于夏季太陽高度角較低。因此，項(xiàng)目通過不同朝向角度對(duì)能耗影響的對(duì)比確定建筑主朝向?yàn)槟掀珫|小于5°，有利于在冬季將更多的陽光引入室內(nèi)，以降低采暖能耗。

3 建筑單體設(shè)計(jì)

住宅套型分布如圖1～3所示。建筑形體規(guī)整，有利于降低能耗，便于節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)。除交通核外，無凸窗、凸陽臺(tái)等凹凸變化，使建筑具有良好的外表系數(shù)。6棟住宅樓的外表系數(shù)≤0.78。套型設(shè)計(jì)功能布局分區(qū)明確，緊湊合理，流線清晰，充分利用自然采光及通風(fēng)，各套型門窗位置合理布置，便于室內(nèi)形成穿堂風(fēng)，過渡季及夏季夜間溫濕度適宜時(shí)采用自然通風(fēng)，從而有效降低空調(diào)能耗。

圖1 1號(hào)住宅樓標(biāo)準(zhǔn)層平面——160m2套型組合

圖2 2號(hào)住宅樓標(biāo)準(zhǔn)層平面——160m2套型組合

圖3 3～6號(hào)住宅樓標(biāo)準(zhǔn)層平面——120m2套型組合

本項(xiàng)目的立面設(shè)計(jì)如圖4所示，在兼顧建筑風(fēng)格、舒適性和降低能耗的前提下，合理設(shè)計(jì)窗墻比，滿足《居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》的要求。東、西、南向外窗全部設(shè)置活動(dòng)遮陽，盡量提高南向窗墻比，降低其他方向的窗墻比。在降低夏季制冷負(fù)荷的前提下，冬季盡量引入太陽輻射得熱。

圖4 典型立面效果

4 節(jié)能專項(xiàng)方案設(shè)計(jì)

4.1 圍護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

4.1.1 差異化的保溫厚度處理

6棟住宅樓消防高度均不大于54m，屬于二類高層住宅，外墻外保溫采用燃燒性能B1級(jí)的石墨聚苯板。

1，2號(hào)樓位于基地北側(cè)，距南側(cè)的3號(hào)樓約32m，冬季全時(shí)太陽得熱受南側(cè)建筑物影響，其采暖能耗相對(duì)基地南側(cè)的3～6號(hào)樓稍大。經(jīng)EnergyPlus（9.0.0）計(jì)算，考慮日照條件的差異性，對(duì)南北側(cè)建筑外墻保溫厚度進(jìn)行差異化處理，1～2號(hào)樓保溫厚度250mm，3～6號(hào)樓保溫厚度240mm，在達(dá)到同樣節(jié)能效果的同時(shí)兼顧項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性原則。

4.1.2 連續(xù)覆蓋的保溫層

區(qū)別于傳統(tǒng)項(xiàng)目（75%或80%節(jié)能），本項(xiàng)目所有住宅樓座的地上部分、地下夾層全部（采暖地下室）和地下層的交通核區(qū)域均設(shè)定為保溫連續(xù)覆蓋范圍（見圖5），沿這些區(qū)域外圍設(shè)置連續(xù)的保溫層。其中屋頂及露臺(tái)處設(shè)置250mm擠塑聚苯板，采暖地下室外墻與周邊土壤接觸處設(shè)置200mm擠塑聚苯板，核心筒外圍設(shè)置100mm巖棉板，核心筒底部設(shè)置150mm擠塑聚苯板，采暖地下室與其相鄰的下層房間交接處的樓板采用150mm巖棉。保溫層的連續(xù)設(shè)置有效防止了局部區(qū)域熱橋的產(chǎn)生。

圖5 連續(xù)保溫覆蓋范圍

4.2 高效節(jié)能外門窗設(shè)計(jì)

住宅地上及地下夾層的外窗采用木包鋁內(nèi)平開復(fù)合窗（5mmLow-e+16mmAr+5mmLow-e+16mmAr+6mm），耐火完整性0.5h，整窗傳熱系數(shù)K≤0.8W/（m2·K），綜合太陽得熱系數(shù)SHGC冬季≥0.45，夏季≤0.3。外門（單元門、出屋面門）的傳熱系數(shù)K≤1.0W/（m2·K），戶門傳熱系數(shù)K≤1.5W/（m2·K）。

外門窗采用外掛式安裝，如圖6所示，門窗框內(nèi)表面與基層墻體外表面齊平，門窗位于外墻外保溫層內(nèi)。外門窗與基層墻體的連接件均采用隔熱墊片和斷橋錨栓等處理措施。門窗框與門窗扇間采用3道耐久性良好的密封材料密封，每個(gè)開啟門窗扇至少設(shè)3個(gè)鎖點(diǎn)，門窗與洞口之間采用氣密膠帶連接，保證建筑整體氣密性。外窗上口設(shè)滴水，下口設(shè)金屬窗臺(tái)板。

圖6 外窗安裝構(gòu)造

4.3 無熱橋設(shè)計(jì)

4.3.1 女兒墻與挑檐節(jié)點(diǎn)

女兒墻與挑檐雖未與頂層采暖房間直接接觸，但如果不加保溫防護(hù)，會(huì)形成局部熱橋，影響樓棟能耗和頂層房間舒適度。挑檐距采暖房間較遠(yuǎn)，經(jīng)計(jì)算采用100mm擠塑聚苯板覆蓋。而女兒墻內(nèi)側(cè)采用150mm擠塑聚苯板，屋頂部位與采暖房間直接相鄰則需要完整的保溫厚度，本項(xiàng)目選用250mm擠塑聚苯板。女兒墻的上部、內(nèi)側(cè)全部包裹在防水層保溫層內(nèi)。女兒墻上部安裝2mm厚金屬蓋板，并向內(nèi)傾斜，兩側(cè)向下延伸至少150mm，設(shè)滴水，加強(qiáng)密封，防止雨水滲入保溫層，提高系統(tǒng)的耐候性（見圖7）。

圖7 女兒墻和挑檐節(jié)點(diǎn)

4.3.2 空調(diào)板節(jié)點(diǎn)

空調(diào)板部位是住宅建筑中容易形成冷橋的重點(diǎn)部位。本項(xiàng)目對(duì)空調(diào)板其中一邊實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)斷板，使外保溫連續(xù)。挑出構(gòu)件進(jìn)行完整的保溫鋪設(shè)，經(jīng)計(jì)算設(shè)置100mm厚聚苯板包裹整個(gè)空調(diào)板挑出構(gòu)件。墻面保溫直接與空調(diào)板保溫相連，實(shí)現(xiàn)無熱橋設(shè)計(jì)。欄桿通過隔熱墊片與建筑主體相連，避免熱橋。

4.3.3 地下夾層窗井?dāng)酂針蚬?jié)點(diǎn)

由于窗井內(nèi)部直接接觸室外環(huán)境，同時(shí)窗井底板結(jié)構(gòu)的阻斷使地下外墻保溫?zé)o法連續(xù)從而形成熱橋區(qū)域，因此本項(xiàng)目采用將地下外墻保溫層在窗井底板上下延長(zhǎng)1m的做法降低熱量傳遞（見圖8）。

圖8 地下夾層窗井?dāng)酂針蚬?jié)點(diǎn)

4.3.4 與主體相鄰的地下進(jìn)風(fēng)井

通過風(fēng)井地上結(jié)構(gòu)與主體建筑脫離從而有效避免熱橋的產(chǎn)生，同時(shí)因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)脫離保證了主體結(jié)構(gòu)外保溫的連續(xù)性。在地下部分風(fēng)井結(jié)構(gòu)直接與主體結(jié)構(gòu)相連，因此對(duì)風(fēng)井的擋土墻兩側(cè)設(shè)置保溫，從而隔斷熱橋（見圖 9）。

圖9 與主體相鄰的地下進(jìn)風(fēng)井節(jié)點(diǎn)

4.3.5 風(fēng)管穿外墻節(jié)點(diǎn)

穿墻管是外墻的一個(gè)熱工薄弱環(huán)節(jié)，容易造成較大的熱橋效應(yīng)和較差的氣密性結(jié)果。風(fēng)管穿外墻做法按圖10進(jìn)行設(shè)計(jì)。管道與孔洞或套管間填充發(fā)泡聚氨酯，待發(fā)泡聚氨酯干燥后，將突出于墻體表面的發(fā)泡聚氨酯切除，基墻兩側(cè)粘貼防水透汽膜（外）和防水隔汽膜（內(nèi)）。

圖10 風(fēng)管穿外墻節(jié)點(diǎn)

4.4 氣密性設(shè)計(jì)

建筑物氣密性是影響建筑供暖能耗和空調(diào)能耗的重要因素，良好的氣密性可以減少冬季冷風(fēng)滲透，降低夏季非受控通風(fēng)導(dǎo)致的供冷需求增加，避免濕氣侵入造成的建筑發(fā)霉、結(jié)露和損壞，減少室外噪聲和室外空氣污染等不良因素對(duì)室內(nèi)環(huán)境的影響，提高居住者的生活品質(zhì)。

本項(xiàng)目結(jié)構(gòu)氣密層連續(xù)并包圍整個(gè)外圍護(hù)系統(tǒng)，地上部分全部位于氣密層之內(nèi)，地下部分的夾層及交通核區(qū)域位于氣密層之內(nèi)。氣密層設(shè)在熱表皮邊界內(nèi)部并保證連續(xù)，最終使建筑達(dá)到N50≤0.6次/h的要求。氣密層主體由鋼筋混凝土構(gòu)件、氣密性抹灰、密閉門窗等構(gòu)成。不同建筑材料交界處采用氣密膠帶進(jìn)行封堵，保證氣密層連續(xù)。局部管道、電線穿墻處也采用氣密性膠帶封堵。穿過氣密層的風(fēng)管設(shè)置電控密封閥，僅在需要有氣流流通時(shí)開啟。

5 高效熱回收新風(fēng)系統(tǒng)

本項(xiàng)目設(shè)置分戶獨(dú)立熱回收新風(fēng)系統(tǒng)，1，2號(hào)樓每戶設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)新風(fēng)量160m3/h，3～6號(hào)樓每戶設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)新風(fēng)量120m3/h，風(fēng)機(jī)單位風(fēng)量耗功率耗電＜0.45W/（m3·h）。采用全熱交換風(fēng)機(jī)，設(shè)計(jì)全熱回收效率≥70%（顯熱回收效率≥75%）。新風(fēng)熱回收系統(tǒng)采取防凍措施，風(fēng)機(jī)與外墻相連的新風(fēng)管和排風(fēng)管道采用40mm厚橡塑保溫。起居室和臥室等主要活動(dòng)區(qū)為送風(fēng)區(qū)，衛(wèi)生間和廚房門口設(shè)回風(fēng)口，過道和餐廳為過流區(qū)。

6 空調(diào)冷熱源系統(tǒng)

由于良好的圍護(hù)結(jié)構(gòu)及氣密性設(shè)計(jì)，有效地降低了建筑的冷熱負(fù)荷需求，本項(xiàng)目冷熱源系統(tǒng)能耗顯著低于常規(guī)建筑，冬季主要依靠被動(dòng)得熱和熱回收裝置，供熱負(fù)荷很小。由于北京市夏季的空調(diào)除濕需求較高，無法通過提高圍護(hù)結(jié)構(gòu)性能及新風(fēng)熱回收系統(tǒng)完全消除，且冬季需要滿足應(yīng)對(duì)極端天氣下的制熱負(fù)荷，因此仍設(shè)置供冷供熱系統(tǒng)。本項(xiàng)目采用變制冷劑流量多聯(lián)分體空調(diào)系統(tǒng)，外機(jī)設(shè)于室外空調(diào)機(jī)位。提高制冷、制熱性能系數(shù)是降低建筑供暖、空調(diào)能耗的主要途徑之一，本項(xiàng)目空調(diào)機(jī)組的制冷綜合性能系數(shù)≥6.0。

7 生活熱水系統(tǒng)

本項(xiàng)目采用燃?xì)鉄崴髦苽渖顭崴?。燃?xì)鉄崴黝~定熱效率95%，不低于GB 20665—2015《家用燃?xì)饪焖贌崴骱腿細(xì)獠膳癄t能效限定值及能效等級(jí)》中節(jié)能等級(jí)（1級(jí)）的規(guī)定值；燃?xì)鉄崴鲙О踩Ｗo(hù)裝置。燃?xì)鉄崴鞑捎米云胶馐剑苊飧邷貧怏w與室內(nèi)空氣接觸并保證氣密性。

8 照明與其他

本項(xiàng)目照明設(shè)備采用高效節(jié)能燈具，并采用智能照明控制系統(tǒng)。公共區(qū)域采用紅外探測(cè)人體移動(dòng)感應(yīng)加光控延時(shí)自熄開關(guān)；地庫區(qū)域照明采用時(shí)間繼電器控制；電梯能效等級(jí)為1級(jí)；變壓器及用電設(shè)備能效等級(jí)不低于2級(jí)；循環(huán)泵、通風(fēng)機(jī)等采用變頻調(diào)速控制方式。

9 可再生能源發(fā)電

本項(xiàng)目屋頂設(shè)置太陽能光伏板作為可再生能源利用措施，光伏板面積約每戶1.5m2。以1號(hào)樓為例，光伏面積84m2，年產(chǎn)電量約16 777kW·h。

10 能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與分類計(jì)量

能耗監(jiān)測(cè)選擇南側(cè)樓棟120m2套型的邊套、中間套及北側(cè)160m2套型的邊套作為3個(gè)基本套型種類，每個(gè)套型種類在高度上再分別選擇底層、頂層、中間層3種不同的位置共計(jì)9戶進(jìn)行能耗監(jiān)測(cè)。能耗監(jiān)測(cè)范圍包含采暖、制冷、照明、插座；舒適性監(jiān)測(cè)包含室內(nèi)溫度、濕度、二氧化碳濃度、VOC濃度等。住宅樓及地庫公共區(qū)域?qū)?dòng)力設(shè)備用電、照明用電進(jìn)行分項(xiàng)計(jì)量，每個(gè)住宅樓電力柜內(nèi)設(shè)置照明、動(dòng)力分項(xiàng)計(jì)量總表并實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)傳、地下車庫按照照明、動(dòng)力分項(xiàng)計(jì)量要求配置配電系統(tǒng)及計(jì)量表具并實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)傳。

11 建筑節(jié)能設(shè)計(jì)發(fā)展方向及意義

目前，低碳、環(huán)保、綠色、可持續(xù)發(fā)展的理念成為全社會(huì)的共識(shí)。2030年“碳達(dá)峰”和2060年“碳中和”的目標(biāo)對(duì)建筑行業(yè)的發(fā)展提出了新的要求。據(jù)統(tǒng)計(jì)，建筑行業(yè)占全社會(huì)碳排放總量的22%，近5年平均增速達(dá)到6.9%。另據(jù)研究，單體建筑的全生命期中，建筑材料生產(chǎn)期的碳排放量占10%～30%，建造期間的碳排放約占1%，運(yùn)行期間的碳排放占70%～90%，拆除期間的碳排放約1%，因此，減少運(yùn)營(yíng)期間能耗，降低碳排放，對(duì)實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰”“碳中和”目標(biāo)具有決定性作用。