寒冷地区近零能耗公共建筑气密性分析_王富谦.pdf

第 37 卷第 1 期粉 煤 灰 综 合 利 用Vol37No12023 年2 月FLY ASH COMPEHENSIVE UTILIZATIONFeb.2023建筑节能寒冷地区近零能耗公共建筑气密性分析*Air Tightness Analysis of Nearzero Energy Consumption Public Buildings in Cold Areas王富谦1，李庆晓2，汪妮1，陈彩苓1(1.河北省建筑科学研究院有限公司，河北 石家庄 050227;2.邢台市建设工程招投标和绿色建筑发展中心，河北 邢台 054005)摘要:近零能耗建筑以其优异的室内环境和极低的建筑能源消耗，近几年在我国得到了快速的推广应用，并且为我国的碳中和、碳达峰在建筑领域中的贡献占据了重要的地位。基于此，本文根据近零能耗公共建筑的主要指标，包括室内环境、建筑能耗、气密性要求，及寒冷地区既有普通建筑气密性调查现状，结合河北省寒冷地区近零能耗公共建筑实际项目案例，分析了气密性对近零能耗公共建筑能耗的影响。研究结果表明:当建筑气密性 N501.0 h1时，气密性数值逐渐增加时，气密性对建筑能耗影响较小;当建筑气密性 N50从1.0 h1数值逐渐增加时，气密性对建筑能耗影响较大;最后从建筑外门窗选择及施工过程角度给出了提高近零能耗公共建筑气密性的措施。关键词:气密性;近零能耗公共建筑;建筑能耗中图分类号:TU723.3文献标志码:A文章编号:10058249(2023)01010805DOI:1019860/jcnkiissn10058249202301019WANG Fuqian1，LI Qingxiao2，WANG Ni1，CHEN Cailing1(1.Hebei Academy of Building esearch Co.，Ltd，Shijiazhuang 050227，China;2.Xingtai Construction Project Bidding and Green Building Development Center，Xingtai 054005，China)Abstract:Nearzero energy consumption buildings with its excellent indoor environment and very low building energy consumption havebeen rapidly popularized in recent years，and it has played an important role for carbon neutralization and carbon peak in the buildingfield.Based on this，this paper is based on the main indicators of nearzero energy consumption public buildings，including indoorenvironment，building energy consumption，air tightness requirements，and this paper introduces the investigation status of air tightnessof existing common buildings in cold areas，analyzes the impact of air tightness on the energy consumption of nearzero energy publicbuildings in cold areas of Hebei Province，the results show that when building air tightness N501.0 h1and the air tightness valueincreases gradually，the impact of air tightness on building energy consumption is small;when building air tightness N50graduallyincreases from 1.0 h1，air tightness has a great impact on building energy consumption.Finally，some measures to improve the airtightness of public buildings with nearzero energy consumption are given from the perspective of the selection of external doors andwindows and the construction process.Keywords:air tightness;nearzero energy consumption buildings;building energy consumption*基金项目:河北省重点研发计划项目(21374501D)。作者简介:王富谦(1983)，男，硕士，高级工程师，研究方向为近零能耗建筑、被动式超低能耗建筑、绿色建筑相关技术研究。收稿日期:202204210引言国内近零能耗建筑、被动式超低能耗建筑理念起源于上世纪 80 年代德国的被动房理念，19881 期王富谦等:寒冷地区近零能耗公共建筑气密性分析109建筑节能年瑞典隆德大学(Lund University)的阿达姆森教授(Bo Adamson)和德国的菲斯特博士(WolfgangFeist)首先提出这一概念，他们认为“被动房”建筑应该是不用主动的采暖和空调系统就可以维持舒适室内热环境的建筑。1991 年在德国的达姆施塔特(Darmstadt)建成了第一座“被动房”建筑(Passive House Darmstadt Kranichstein)，在建成至今的三十余年里，一直按照设计的要求正常运行，取得了很好的效果。2006 年，中德两国政府共同参与，德国能源署与中国住房和城乡建设部科技与产业发展中心成立了“德中促进中国建筑节能工作小组”，2009 年住房城乡建设部科技发展促进中心和德国能源署决定开展“中国被动式 低能耗建筑示范建筑项目”，2011 年中国住房和城乡建设部与德国联邦交通、建设和城市发展部在德国签署 关于建筑节能与低碳生态城市建设技术合作谅解备忘录，被动式超低能耗建筑在中国得到了很快的发展。2012 年开始，被动房项目在河北落地开工建设，近几年尤其在我国寒冷地区得到发展和推广。近零能耗建筑除了优异的室内环境质量及高效的节能指标要求外，其建筑气密性也有严格的指标规定，因此对被动式超低能耗建筑气密性进行分析研究有着重要的意义，本文重点结合河北省寒冷地区近零能耗公共建筑项目，对气密性气密性与能耗之间的关系进行分析，给出寒冷地区近零能耗建筑的提高气密性的措施及建议。1被动式低能耗建筑概述近零能耗建筑是指适应气候特征和场地条件，通过被动式建筑设计最大幅度降低建筑供暖、空调、照明需求，通过主动技术措施最大幅度提高能源设备与系统效率，充分利用可再生能源，以最少的能源消耗提供舒适的室内环境1。近零能耗建筑技术原理为:在满足建筑内部舒适度要求的前提下，充分利用自然通风、采光及建筑自身结构形式等被动式技术手段，保证外围护结构具有良好的保温隔热效果和气密性，采用高效的新风系统及其热回收，让能源得到充分的利用，最大限度的利用太阳能、风能、地热能等可再生能源和节能技术及设备，在建筑的整个生命周期内，以消耗极低的能源来运行2。概括起来讲，近零能耗的五大技术要点为:一是良好的外围护结构保温性能;二是无热桥设计施工;三是良好的气密性;四是高效新风系统及其排风热回收;五是充分利用可再生能源。寒冷地区近零能耗公共建筑指标要求如下1:(1)室内环境要求:温度宜为 2026，室内 CO2浓度不宜大于 1000 ppm;(2)建筑能耗要求:建筑本体节能率不小于30%，建筑综合节能率不小于60%，可再生能源利用率不小于 10%，通常全年综合能耗年一次能源总需求不大于 120 kWh/(m2a);(3)通风系统的热回收效率大于等于 75%;(4)气密性要求:在室内外压差 50 Pa 的条件下，每 小 时 换 气 次 数 不 超 过 1.0 次，即N501.0 h1。2近零能耗公共建筑气密性气密性是衡量围护结构密封得是否严实，是否存在空气泄漏的指标术语。房屋的气密性可以理解为外门窗正常关闭状态下阻止空气渗透的能力。良好的建筑气密性是实现近零能耗建筑能效目标的核心要素之一。提高建筑气密性存在以下优点3:(1)提高建筑能效，减少建筑通过围护结构缝隙散失的冷热量。在寒冷地区，冬夏季室内外温差较大，通过外围护结构的渗透造成的冷热量损失，增加了建筑能耗，提高建筑气密性能有效较少冷热量损失，降低建筑能耗4。(2)能够有效避免因室外潮气入侵，进而造成凝结在建筑构件上的产生的结露发霉，影响建筑构件的使用寿命。(3)能够有效提高建筑密封性，减少室外灰尘的渗入，保持室内清洁干净。(4)能够有效提高保温隔热效果，降低穿堂风，提高建筑隔声性能，显著提高室内舒适度。110粉煤灰综合利用37 卷建筑节能我国在中德技术合作项目 中国既有建筑节能改造基础数据调查中利用“鼓风门”检测设备对唐山、天津、乌鲁木齐、鹤壁四个城市的 26 栋典型建筑(建于 19652002 年)进行建筑整体气密性测试，测试结果:N50=4.420.7 h1。近零能耗建筑要求 N501.0 h1，远低于上述典型建筑的气密性，下面我们以寒冷地区某近零能耗公共建筑为例，来分析一下气密性对其建筑能耗的影响。2.1项目工程概况及主要做法该项目位于河北省保定市，地上三层，层高3.6 m，总建筑面积为 1769.71 m2，建筑基底面积为 648.28 m2，主要功能房间为活动室、寝室、办公室、计算机室、图书阅览室及厨房，建筑高度11.30 m，钢筋混凝土框架结构，体型系数及窗墙比见表 1。表 1建筑体形系数及各朝向窗墙面积比Table 1Building shape coefficient and area ratio ofeach direction window wall体形系数窗墙面积比南北东西0.330.440.300.200.22依据近零能耗建筑技术标准及该工程建筑整体设计方案，建筑地上三层均为被动区域，被动区域(红色虚线包围的范围内)气密层标示示意图如图 1 所示，采用的外围护做法及新风系统形式见表 2。(a)平面(b)剖面图 1被动房气密层示意图Fig.1Schematic diagram of airtight layer marking表 2建筑外围护结构保温做法及传热系数Table 2Insulation method and heat transfer coefficient ofbuilding outer protective structure外围护结构做法参数指标要求外墙200 mm 厚加气混凝土砌块+250 mm 厚岩棉带200 mm 厚钢筋混凝土+250 mm 厚岩棉带高于室外地坪 500mm 以下外墙保温采用 250 mm 厚挤塑聚苯板K=0.17 W/(m2K)屋面100 mm 厚钢筋混凝土楼板+220 mm 厚挤塑聚苯板K=0.14 W/(m2K)地面80 mm 厚 C15 细石混凝土垫层+180 厚挤塑聚苯板K=0.18 W/(m2K)接触室外架空楼板100 mm 厚钢筋混凝土楼板+250 mm 厚岩棉带K=0.19 W/(m2K)外门窗外门窗框料:多腔塑钢型材，玻璃配置:5 单银 low e+16Ar 暖边+5 单银 low e+16Ar 暖边+5C;玻璃部分太阳能得