吉林建筑科技学院工程训练中心超低能耗建筑设计研究
张彰
[摘?要]高校建筑环境影响着学生的日常生活和学习质量，因此对高校建筑环境有更高的要求。超低能耗建筑是我国建设行业十三五规划力推的建筑节能新方向，本文以吉林建筑科技学院工程训练中心为例，介绍严寒地区高校建筑被动式技术的具体应用成果及其主要意义。
[关键词]吉林建筑科技学院;工程训练中心;超低能耗建筑设计
文章编号：2095-4085（2019）12-0058-02
1?研究的主要内容
近年来我国经济飞速发展，建筑行业同样发展迅速，但建筑行业仍然是高能源消耗行业，其中高耗能建筑占整个建筑行业的85%。因冬季需要采暖，寒地建筑日常维护耗能十分严重。我国十三五规划政策实施以来，建筑行业中超低能耗及近零能耗建筑是力推的建筑节能新方向。而处于严寒地区的东北相比南方而言，节能建筑发展较慢，被动式建筑实例较少，气候环境也相对恶劣。
吉林建筑科技学院工程训练中心于2017年建成并投入使用，填补了严寒地区建筑节能及能源供应技术的空白，为同地区同类型的建筑提供了一些参考和示范。
吉林建筑科技学院工程训练中心项目结合严寒地区的气候特征，参考了国家的《被动式超低能耗绿色建筑技术导则》及《吉林省超低能耗绿色建筑技术导则》，采用最新的建筑节能技术：高保温性能的围护结构，高气密性和避免热桥。最新的建筑能源应用技术：带有太阳能辅助和补偿的多能互补型地源热泵，带有热回收的新风系统，毛细管辐射供热/冷系统。最新可再生能源利用技术：风光互补并网发电，光伏与建筑一体化技术。集成打造了越发节能，越发舒适，越发良好的空气质量，更高的质量保障的人居环境，且创新形成了适宜的产业化，规模化推广的技术体系。
2?主要被动式技术的应用
2.1?高保温围护结构
本项目外墙设计为苯板配合岩棉板复合形式：140mm厚苯板+80mm厚岩棉+50mm厚保温砂浆+外饰面。外墙平均传热系数K<0.10W/m2·k。
窗采用内为实木外包铝构造的哈尔滨森鹰的被动式窗，中间为三玻璃隔离出两腔，腔内为氩气，两侧为low-E玻璃，同时配备瑞士产Swisspacer高性能密封暖边间隔条。整窗热工性能极佳。被动窗安装时与传统安装手法不同，窗户位于主体墙外侧，借用角钢或小钢板固定住，整个窗的三分之二包裹在保温层中，形成无热桥构造，之后窗体与墙的连接缝处加装防水隔汽密封布密封，强化窗的整体保温性能。
屋顶的保温板厚度提高至300mm，以保证屋顶平均传热系数k<0.10W/m2·k，
该建筑项目为了满足超低能耗的需求，降低地面的传导热量，将项目所在地面及附近周边挖开，沿建筑底层外墙内侧2m范围内加铺聚苯板，外墙标高以下做防水保温，避免产生热桥产生，同时地梁部分用保温隔热材料包裹。
2.2?多能互补性地源热泵技术
该项目建筑面积约4000m2，經计算共需要打地源井122口，位于建筑东侧区域，分为三个井群，1号井群38孔（双U型）2号井群42孔（单U型）3号井群42孔（单U型），每个井群设1个测温井，根据需要检测土壤温度变化，井均深100m，平井间距5m，井孔径150mm。地源热泵工作原理为冬季气温较低且日照不足导致太阳能热水不足时，全热回收地源热泵启动制热模式制取热水，通过毛细管末端和新风系统为被动式建筑供暖，同时开启标准地源热泵机组来满足工程训练中心和门厅的空调负荷，被动建筑冬季室内设计温度为22℃;夏季开启全热回收地源热泵机组，通过毛细管末端和新风系统为被动式建筑制冷，同时回收全热机组的热量来供应热水负荷，开启标准地源热泵机组来满足训练中心和门厅的空调负荷。夏季室内设计温度为23℃。
2.3?风光互补发电及光伏与建筑一体化技术
利用太阳能+风能互补并网发电，采用光伏与建筑一体化设计，兼顾充分吸收阳光的同时又能保证建筑的美观实用，光伏发电和风力发电系统就近直接接于配电室低压侧的主配电箱内，并入校园电网。风光互补发电系统主要由风力发电机，光伏方阵，智能控制器，多功能逆变器，输送线路和辅助配件组成，将由风光获得的电力并网送入常规电网。晴天主要由太阳能发电，夜间和雨天由风能发电。
3?价?值
（1）理论价值?该项目填补了严寒地区多能互补型的超低能耗建筑的空白，为严寒地区超低能耗建筑的相关设计标准，施工工艺，验收规范提供了理论依据。
（2）实践价值?通过采用建筑节能成套的相关技术，对建筑能耗，使用舒适度情况，土壤全年用能，补能，自恢复，风光发电情况的动态监测及记录数据，得出项目所在区域有关的变化规律，为持续研究提供了大量的数据资料，为严寒地区被动房建筑技术应用及推广打下了基础。
（3）环境价值?经测算，该建筑每年可减少耗能469144kW·h，节约标煤168.89t，减少烟尘和有害物排放折合约10.8t。其节能减排，改善人居环境和质量，具有良好的环境效益，风光互补平均日发电量约100kWh，在过渡季节该建筑日均用量为80kWh，实现了真正意义上的零能耗甚至“产能建筑”。
4?结?语
项目工程总造价约为6627336元，折合建筑面积总成本3591/m2，被动式建筑初期投资略高，但节能，舒适，环保，其增量成本可在运行3年内收回。
本项目目前投入使用两年以来仍存在一些缺陷，由于长春所处严寒地区，每年供暖期长达六个月之久，在冬季训练中心除办公区域外其他区域室内温度较低，只有10℃左右，新换风系统目前还不是很成熟;多能互补性地源热泵管路维护复杂困难，由于管道深入地下约100m且管道为成组群设计无法单独维修，所以给日后维护带来了很大不便，目前发现故障管路但不能及时修缮，只能关闭整个井群的所有管路，这就给多能互补地源热泵系统及新风系统的循环造成了很大的影响，也是造成室内温度较低的重要因素之一。
参考文献：
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