陳曦-超低能耗建筑調(diào)研與實際檢測效果研究

超低能耗建筑調(diào)研與實際檢測效果研究建筑環(huán)境與節(jié)能研究院陳曦2016-6-23山東青島主要內(nèi)容項目調(diào)研超低能耗建筑工程檢測及分析小結(jié)及下一步工作項目調(diào)研2011年，住房和城鄉(xiāng)建設部和德國交通、建設和城市發(fā)展部共同簽署了《關(guān)于建筑節(jié)能與低碳生態(tài)城市建設技術(shù)合作諒解備忘錄》。建造被動式低能耗建筑是中德兩國合作的重要內(nèi)容。2014年5月-7月，住房和城鄉(xiāng)建設部科技司組織開展“被動式超低能耗綠色建筑項目”征集調(diào)研活動。由中國建筑科學研究院具體組織落實通過問卷調(diào)研方式收集整理截至2014年7月共收到全國上報項目11個，其中住宅項目3個，公共建筑項目8個。從地域分布來看，嚴寒地區(qū)項目2個，寒冷地區(qū)項目6個，夏熱冬冷地區(qū)項目1個，夏熱冬暖地區(qū)項目2個。序號項目名稱性質(zhì)建筑面積m2項目所在地氣候區(qū)1“幸福堡”商業(yè)綜合樓公建4520烏魯木齊嚴寒2辰能溪樹庭院B4樓住宅7800哈爾濱嚴寒3CABR近零能耗建筑示范工程公建4025北京寒冷4中新天津生態(tài)城公屋展示中心公建3467天津寒冷5河北省建筑科技研發(fā)中心辦公樓公建14120石家莊寒冷6聯(lián)合國工發(fā)組織國際太陽能中心科研教學綜合樓公建13976蘭州寒冷7威盧克斯公司辦公樓公建2014廊坊寒冷8秦皇島在水一方C區(qū)住宅28050秦皇島寒冷9長興朗詩布魯克公建2445浙江湖州夏熱冬冷10中節(jié)能美景家園1號樓住宅8078福建南安夏熱冬暖11東莞圣融生態(tài)幼兒園公建3400東莞夏熱冬暖項目調(diào)研項目調(diào)研2015年底，再次對全國超低能耗被動式項目進行摸底截至2016年2月，全國范圍內(nèi)共收集項目100個，分布在21個省/自治區(qū)/直轄市公共建筑66項，居住建筑32項，工業(yè)建筑2項項目調(diào)研嚴寒地區(qū)13項，寒冷地區(qū)62項，夏熱冬冷地區(qū)14項，夏熱冬暖地區(qū)11項超低能耗建筑工程檢測及分析項目概況測試時間及測試內(nèi)容測試過程及結(jié)果1、外墻和屋面2、熱橋內(nèi)表面溫度3、非透光圍護結(jié)構(gòu)熱工缺陷4、外窗5、建筑/戶氣密性6、室內(nèi)環(huán)境與供暖空調(diào)系統(tǒng)測試對象概況項目名稱類型氣候分區(qū)使用情況測試時間辦公樓#1公建寒冷已入住半年以上冬季商業(yè)綜合樓#1公建嚴寒未入住冬季高層住宅#1住宅嚴寒小部分入住冬季高層住宅#2住宅寒冷小部分入住冬季酒店#1公建夏熱冬冷間歇入住夏季超低能耗建筑工程測試項目概況:辦公樓#1

氣候區(qū)：寒冷地區(qū)項目類型：辦公建筑概況：地上2層，入住半年以上能源系統(tǒng)：地源熱泵/地板輻射末端/新風熱回收設計參數(shù)：項目數(shù)值項目數(shù)值外墻傳熱系數(shù)W/（m2·K）0.25熱回收（%）--屋面?zhèn)鳠嵯禂?shù)W/（m2·K）0.38熱源效率（%）--外窗傳熱系數(shù)W/（m2·K）1.5氣密性N50--外窗g太陽得熱系數(shù)0.45項目概況:商業(yè)綜合樓#1

氣候區(qū)：嚴寒C區(qū)項目類型：商場、酒店建筑概況：地上6層（地下2層）其中B1層至6層為被動式超低能耗區(qū)域能源系統(tǒng)：燃氣鍋爐設計參數(shù)：項目數(shù)值項目數(shù)值外墻傳熱系數(shù)W/（m2·K）0.14熱回收（%）85%屋面?zhèn)鳠嵯禂?shù)W/（m2·K）0.20熱源效率（%）外窗傳熱系數(shù)W/（m2·K）0.80氣密性N500.6外窗g太陽得熱系數(shù)0.50項目概況:高層住宅#1

氣候區(qū)：嚴寒B區(qū)項目類型：住宅建筑概況：地上11層，地下為非被動區(qū)域能源系統(tǒng)：生物質(zhì)能鍋爐/地源熱泵設計參數(shù)：項目數(shù)值項目數(shù)值外墻傳熱系數(shù)W/（m2·K）0.1熱回收（%）80%屋面?zhèn)鳠嵯禂?shù)W/（m2·K）0.1熱源效率（%）--外窗傳熱系數(shù)W/（m2·K）0.8氣密性N500.6外窗g太陽得熱系數(shù)0.42項目概況:高層住宅#2

氣候區(qū)：寒冷地區(qū)項目類型：住宅項目概況：地上18層能源系統(tǒng)：空氣源熱泵設計參數(shù)：項目數(shù)值項目數(shù)值外墻傳熱系數(shù)W/（m2·K）0.105熱回收（%）75%屋面?zhèn)鳠嵯禂?shù)W/（m2·K）0.127熱源效率（%）--外窗傳熱系數(shù)W/（m2·K）1.0氣密性N500.6外窗g太陽得熱系數(shù)--項目概況:酒店#1

氣候區(qū)：夏熱冬冷地區(qū)項目類型：酒店項目概況：地上5層能源系統(tǒng)：空氣源熱泵設計參數(shù)：項目數(shù)值項目數(shù)值外墻傳熱系數(shù)W/（m2·K）0.15熱回收（%）75%屋面?zhèn)鳠嵯禂?shù)W/（m2·K）0.13熱源效率（%）--外窗傳熱系數(shù)W/（m2·K）0.8氣密性N500.6外窗g太陽得熱系數(shù)--測試內(nèi)容非透光外圍護結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)、內(nèi)表面溫度外窗氣密性、表面溫度建筑/戶整體氣密性供熱/空調(diào)設備能耗、新風系統(tǒng)效率熱舒適度、室內(nèi)空氣品質(zhì)（部分）建筑采光（部分）測試過程：1、外墻和屋面

熱工測試儀器

熱工測試中使用的兩種主要儀器：溫度與熱流巡回自動檢測儀、紅外攝像儀，溫度與熱流巡回自動檢測儀用以測試墻體和屋頂?shù)膫鳠嵯禂?shù)、圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)外表面溫度，紅外熱成像儀用于檢測房屋的建筑熱工缺陷。其它設備包括銅-鏮銅熱電偶和熱流計等。測試過程1、外墻和屋面熱工測試

根據(jù)現(xiàn)場建筑情況，測試組隨機抽取，辦公樓#1選擇二層的北向外墻作為外墻傳熱系數(shù)的測試區(qū)域，同時選擇臨近的屋面作為測試區(qū)域。

商業(yè)綜合樓#1測試房間為東北角。測試房間位于頂層東北角根據(jù)對實地現(xiàn)場的踏勘，對被測建筑采用隨機取樣的方法，選取了一單元頂層1102室的北側(cè)臥室外墻進行布點測試。選取滿足規(guī)范要求的墻體區(qū)域作為傳熱系數(shù)的測試區(qū)域，墻體內(nèi)側(cè)布置溫度測點（熱電偶）兩個，熱流計片兩個；墻體外側(cè)布置溫度測點（熱電偶）一個。高層住宅#1圍護結(jié)構(gòu)熱工測試-熱橋測試辦公樓#1外墻熱工測試：熱橋

利用紅外熱像儀確定主體外圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面最低溫度點和溫度區(qū)域，在最低溫度點安裝熱電偶進行測量。測試區(qū)域優(yōu)先普查選擇墻角、外墻屋面結(jié)合部等重點區(qū)域。在溫度最低的紅外熱像圖的相應位置上布置熱電偶進行精確測量。

根據(jù)JGJ/T132—2009《居住建筑節(jié)能檢測標準》中第6.1.5條規(guī)定的“室內(nèi)外計算溫度條件下熱橋部位內(nèi)表面溫度”計算方法，折算標準狀態(tài)下，熱橋內(nèi)表面溫度為15.0℃，高于露點溫度10.2℃，因此該建筑圍護結(jié)構(gòu)熱橋內(nèi)表面溫度滿足不結(jié)露要求。1月21日至1月23日期間外墻內(nèi)外表面溫度曲線圖商業(yè)綜合樓#1外墻、屋面?zhèn)鳠嵯禂?shù)1月21日至1月23日期間屋面內(nèi)外表面溫度曲線圖商業(yè)綜合樓#1外墻、屋面?zhèn)鳠嵯禂?shù)商業(yè)綜合樓#1圍護結(jié)構(gòu)熱工測試-熱橋測試二層（標準層）南側(cè)外墻紅外熱成像圖一層東側(cè)外強溫度分布較均勻，墻邊緣與主體位置溫差1-3℃，且低溫區(qū)域面積遠小于0.5㎡，無明顯的熱工缺陷。二層南側(cè)外墻、六層北側(cè)外墻及屋面，邊緣附近溫度與主體位置溫差均在1-2.5℃，且低溫區(qū)域面積遠小于0.5㎡，無明顯的熱工缺陷。東側(cè)外墻外表面溫度分布均勻，說明保溫性能較好，無明顯的熱工缺陷。項目熱橋無熱工缺陷測試過程及結(jié)果一、外墻和屋面?zhèn)鳠嵯禂?shù)序號項目名稱外墻做法屋面做法實測值現(xiàn)行標準要求實測值現(xiàn)行標準要求1辦公樓#1

250mm混凝土+200mm厚巖棉保溫層0.230.5

250mm混凝土+200mm厚巖棉保溫層0.430.452商業(yè)綜合樓#1200mm加氣混凝土塊+300mmEPS板、300mm巖棉板保溫（首層）0.140.5350mm鋼筋混凝土+300mmXPS保溫層做法0.200.43高層住宅#1250mm厚混凝土+300mmHS-EPS板0.14300mm厚HS-EPS保溫由于是采用了屋頂熱輻射，無法進行測試4高層住宅#2180mm厚混凝土磚墻+250mm聚苯保溫板0.13180mm厚混凝土樓板+300mm厚聚苯保溫板0.12二、熱橋內(nèi)表面溫度序號項目名稱標準狀態(tài)下熱橋內(nèi)表面平均溫度（℃）是否結(jié)露備注（測試部位）1辦公樓#115.0不結(jié)露測試第二層北墻墻角2商業(yè)綜合樓#114.6不結(jié)露測試第六層北向房間北墻墻角3高層住宅#116.8不結(jié)露測試一單元頂層房間北墻墻角4高層住宅#218.1不結(jié)露

測試15號樓頂層房間北墻墻角測試結(jié)果三、非透光圍護結(jié)構(gòu)熱工缺陷序號項目名稱是否有熱工缺陷備注（測試部位）1辦公樓#1無測試第二層北墻以及整體建筑外立面2商業(yè)綜合樓#1無測試第六層北向房間北墻以及整體建筑外立面3高層住宅#1無測試1單元頂層房間北墻以及整體建筑外立面4高層住宅#2無

測試15號樓頂層房間北墻以及整體建筑外立面結(jié)果分析1、性能指標保溫性能遠高于現(xiàn)行標準，外墻性能高于屋面；大多達到設計值，也有屋面未達到設計要求；可以做到無熱橋設計：熱橋內(nèi)表面溫度與室內(nèi)空氣溫度、與主體部位內(nèi)墻溫度差均小于3℃2、保溫做法及效果主要采用EPS外保溫，保溫厚度250—300。有單層粘貼，有雙層錯縫粘貼——效果無差別無明顯熱工缺陷，但熱橋處理效果有差別：熱橋內(nèi)表面溫度（折算到同一條件下）14.6-18.1℃建議：優(yōu)先采用單層粘貼方式；300厚外保溫方式可實施，但耐候性、耐久性需要進一步實驗驗證；新型外保溫體系：保溫一體化預制構(gòu)件，采用輕質(zhì)、加氣混凝土、空心磚等輔助保溫結(jié)構(gòu)體系，降低外保溫厚度等開展保溫系統(tǒng)無熱橋結(jié)構(gòu)設計檢驗和驗證。某天14:00外窗內(nèi)表面溫度分布圖某天7:30外窗內(nèi)表面溫度分布圖外窗內(nèi)表面溫度測點布置圖（9為空氣測點）外窗內(nèi)表面溫度監(jiān)測數(shù)據(jù)（9天完整數(shù)據(jù)）4、外窗測試：辦公樓#1測點3、測點4溫度較室內(nèi)側(cè)其他測點溫度有明顯偏低，且隨著室外溫度波動有較大波動，說明玻璃邊緣部位保溫效果較差。外窗氣密性測試內(nèi)外表面溫度監(jiān)測結(jié)露檢查4、外窗測試：商業(yè)綜合樓#1外窗性能滿足設計要求外窗的氣密性為7級內(nèi)表面左下角玻璃邊緣溫度明顯偏低，外表面右上角玻璃邊緣溫度明顯偏高，存在熱工薄弱環(huán)節(jié)。外窗玻璃邊緣部位存在結(jié)露現(xiàn)象。主要原因為工程完工不久建筑物內(nèi)濕度較大外窗空氣嚴重滲漏分兩種情況：

（1）外窗窗扇處空氣滲漏（左圖）應為外窗型材翹曲變形所致；

（2）外窗與墻體接縫處空氣滲漏（右圖），應為安裝密封缺陷所致。

4、外窗測試：高層住宅#1序號項目名稱外窗做法K值氣密性1辦公樓#1130系列中懸單扇木窗；玻璃：Low-E中空玻璃；型材：130系列鋁包木型材K≤1.5W/（m2·K）8級2商業(yè)綜合樓#190系列內(nèi)平開塑料窗；玻璃：三玻雙Low-E中空玻璃；型材：瑞好90系列六腔塑料型材K=0.8W/（m2·K）7級3高層住宅#1120系列內(nèi)平開鋁木復合窗；玻璃：三玻雙Low-E中空玻璃；型材：120系列鋁包木復合型材K=0.8W/（m2·K）8級4高層住宅#282系列內(nèi)平開塑料窗；玻璃：三玻雙Low-E中空玻璃；型材：82系列內(nèi)平開塑料型材K=0.8W/（m2·K）7級注：項目1非被動房設計理念；

傳熱系數(shù)K值不具備現(xiàn)場測試條件，數(shù)據(jù)為項目單位送檢結(jié)果。測試結(jié)果四、外窗測試結(jié)果外窗傳熱系數(shù)K≤1.0W/（m2·K）是可以實現(xiàn)的；有的冬季太陽得熱系數(shù)偏低。氣密性等級達到7級以上；窗密封條密封不嚴外窗安裝有縫隙空氣泄漏建議：實現(xiàn)冬夏不同太陽得熱系數(shù)改善玻璃邊緣熱工狀況嚴控安裝環(huán)節(jié)五、建筑氣密性測試位置選?。航ㄖ肟诨蛎繎羧霊糸T測試過程：1.測試前對被測建筑物非圍護結(jié)構(gòu)滲漏源進行封堵。2.關(guān)閉被測建筑物外圍護結(jié)構(gòu)中的門、窗等。3.打開建筑內(nèi)/戶內(nèi)房間的門，保持室內(nèi)環(huán)境空氣流通。4.測試室內(nèi)、外環(huán)境溫度，可以根據(jù)室內(nèi)、外溫度對測試結(jié)果進行修正。5.開始測試。五、氣密性測試：高層住宅#2名稱建筑體積(m3)-50Pa下?lián)Q氣量L(m3/h)50Pa下?lián)Q氣量L(m3/h)-50Pa下?lián)Q氣次數(shù)n（次/h）n=L/V50Pa下?lián)Q氣次數(shù)n（次/h）n=L/V平均換氣次數(shù)室內(nèi)溫度（℃）室外溫度（℃）（注：室外壓力測點所處環(huán)境的溫度）12#樓1701室433.84755991.11.41.2515.7613#樓802室214.71401820.650.850.7518.23.415#樓101室362.51233110.340.860.619.48.615#樓1801室362.53185620.881.551.2219.15.6測試過程中發(fā)現(xiàn)部分外窗有漏風情況，有些房間內(nèi)的馬桶周圍漏風明顯，跟裝修施工對建筑圍護結(jié)構(gòu)的影響有關(guān)，另外，有些房間還未正式使用，下水管道內(nèi)沒有水，容易漏氣，由于條件限制，封堵不嚴實，如果正常使用時，由于管道內(nèi)都有水，氣密性會比現(xiàn)在好；測出的正壓下?lián)Q氣次數(shù)與負壓下?lián)Q氣次數(shù)不同，經(jīng)分析與其外窗和外門的構(gòu)造以及對地漏、風口的封堵情況有關(guān)；如果對外窗密閉性能進一步改進，裝修過程中嚴格施工，測試時對房間地漏及風口進一步封堵，將會大大提高房間的氣密性；測試結(jié)果測試結(jié)果五、建筑/戶整體氣密性測試序號項目名稱換氣次數(shù)

(次/h)備注-50Pa50Pa平均值1辦公樓#10.781.180.98該辦公樓測試之前正常運行。測試期間，關(guān)閉新風，對新風口和排風口以及衛(wèi)生間地漏和通往屋頂?shù)姆块T進行封堵，關(guān)閉外門窗，打開室內(nèi)房間門，保持室內(nèi)空氣流通，測試位置為該棟樓東門。2商業(yè)綜合樓#10.210.370.29該商業(yè)綜合樓還未正式投入使用，房間內(nèi)各房門還未安裝。測試之前已對新風口、排風口、衛(wèi)生間地漏等進行封堵，測試期間關(guān)閉外門窗，打開各層樓梯門、電梯門，保持室內(nèi)空氣流，通測試位置為該棟樓正門。3高層住宅#1典型戶1.15-1.920.64-2.181.27-1.92該住宅已裝修完成，還未正式入住。測試之前對房間內(nèi)新風口、排風口、衛(wèi)生間地漏、廚房油煙機排煙口進行封堵，測試期間關(guān)閉外門窗，打開室內(nèi)各房間門，保持室內(nèi)空氣流通，選取4個典型戶，測試位置為入戶門。4高層住宅#2典型戶0.34-1.100.85-1.550.60-1.25該住宅已裝修完成，還未正式入住。測試之前對房間內(nèi)新風口、排風口、衛(wèi)生間地漏、廚房油煙機排煙口進行封堵，測試期間關(guān)閉外門窗，打開室內(nèi)各房間門，保持室內(nèi)空氣流通，選取4個典型戶，測試位置為入戶門。

備注由于氣密性測試是測建筑外圍護結(jié)構(gòu)的氣密性，而房間內(nèi)地漏以及風口均屬于非圍護結(jié)構(gòu)滲漏源，所以在測試之前應進行封堵。（參見JGJ/T177-2009附錄BB.0.4）根據(jù)所測建筑氣密性結(jié)果，按氣密性要求施工，被動房建筑氣密性n50≤0.6次/h是可以達到的；裝修后典型戶實測氣密性多數(shù)沒有達到0.6次/h，可見裝修對外圍護結(jié)構(gòu)密閉性的影響有關(guān)；建議氣密性測試結(jié)果應以裝修后測試數(shù)據(jù)為準。影響氣密性測試結(jié)果因素：氣密性測試條件、氣密性計算范圍結(jié)果分析室內(nèi)環(huán)境溫度相對濕度噪聲、CO2、VOC供暖空調(diào)系統(tǒng)系統(tǒng)形式及配置運行狀況主要參數(shù)及運行性能六、室內(nèi)環(huán)境與供暖空調(diào)系統(tǒng)房間名稱臥室噪聲（dB（A））客廳噪聲（dB（A））CO2濃度（PPM）房間名稱臥室噪聲（dB（A））客廳噪聲（dB（A））CO2濃度（PPM）12#樓1401房間22.722.730014#樓901房間25.430.255013#樓802房間22.026.749014#樓1802房間22.622.635013#樓1202房間22.528.045015#樓101房間24.328.090013#樓1801房間22.122.128015#樓1801房間25.029.463014#樓103房間20.920.950015#樓1803房間23.923.9670注：噪聲及CO2濃度為單次測試結(jié)果，15#樓101房間由于測試人員較多，因此CO2濃度較高。典型房間室內(nèi)噪聲及CO2濃度測試結(jié)果房間均設有CO2濃度傳感器，但測試期間實測濃度均低于1000

PPM，無實際動作。六、室內(nèi)環(huán)境與供暖空調(diào)系統(tǒng)測試結(jié)果六、室內(nèi)環(huán)境與供暖空調(diào)系統(tǒng)測試項目名稱空調(diào)系統(tǒng)配置測試結(jié)果備注熱源末端鍋爐效率熱泵機組cop水泵效率新風機組熱交換效率室內(nèi)溫度辦公樓#1地源熱泵機組2臺地板輻射采暖新風熱交換機組1臺/平均2.08/58%