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【既有建筑超低能耗改造】北京騰美騏科技研發(fā)中心20#辦公樓
時間:2024-12-21 10:44:44 作者:GBWindows 來源:行業(yè)網(wǎng)站 閱讀:325內(nèi)容摘要: 隨著城市化步伐的加快,建筑能耗日益成為國家能源消耗的重要組成部分,尤其住宅建筑,直接影響民眾的生活質(zhì)量與幸福感。建筑改造與城市更新,作為城市進化的重要篇章,旨在通過系統(tǒng)性改造與優(yōu)化,煥發(fā)城市新貌。這一過程不僅限于物理空間的翻新,更在于通過精細(xì)化管理與創(chuàng)新設(shè)計,激活城市經(jīng)濟潛能,......隨著城市化步伐的加快,建筑能耗日益成為國家能源消耗的重要組成部分,尤其住宅建筑,直接影響民眾的生活質(zhì)量與幸福感。建筑改造與城市更新,作為城市進化的重要篇章,旨在通過系統(tǒng)性改造與優(yōu)化,煥發(fā)城市新貌。這一過程不僅限于物理空間的翻新,更在于通過精細(xì)化管理與創(chuàng)新設(shè)計,激活城市經(jīng)濟潛能,促進資源高效利用,引領(lǐng)綠色低碳轉(zhuǎn)型,是實現(xiàn)城市可持續(xù)發(fā)展不可或缺的一環(huán)。建筑改造與城市更新對于提升城市綜合競爭力、吸引投資與人才具有深遠(yuǎn)影響,是推動經(jīng)濟社會全面進步的關(guān)鍵力量。它標(biāo)志著城市發(fā)展邁入新階段,開啟了構(gòu)建宜居、宜業(yè)、宜游理想城市的宏偉篇章,并通過不懈努力,為全球應(yīng)對氣候變化、保護地球環(huán)境貢獻積極力量。
為實現(xiàn)低能耗與高居住舒適度的雙重目標(biāo),北京康居認(rèn)證中心參與項目改造全過程,并對項目中使用的關(guān)鍵產(chǎn)品進行嚴(yán)格認(rèn)證,確保產(chǎn)品性能滿足超低能耗要求,以下為該項目超低能耗改造的技術(shù)及運行情況。
01.
▼ 項目基本情況
項目位于北京市通州區(qū)環(huán)科中路二號院,地上5 層,地下1層,建筑面積1492.87㎡,建筑高度19.70m,鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu),加氣混凝土砌塊作為填充墻體。2020年將該棟建筑按照超低能耗建筑標(biāo)準(zhǔn)進行改造,并結(jié)合既有建筑特點,在不破壞外立面整體性效果的前提下,采用外墻內(nèi)保溫系統(tǒng)的被動式低能耗建筑技術(shù),有效降低建筑運營碳排放,授予高能效建筑——被動式改造示范項目稱號。
▲ 項目狀況
02. ▼ 改造技術(shù)方案
1.方案概述
在滿足物業(yè)關(guān)于保持外立面整體美觀性要求的前提下,改造的核心技術(shù)聚焦于采用外墻內(nèi)保溫系統(tǒng)優(yōu)化建筑本體的效能,從需求層面顯著削減建筑的供暖與制冷能源消耗;而在供應(yīng)端,則力求精簡機械設(shè)備配置,采用最為精簡高效的供暖與制冷解決方案,以實現(xiàn)低能耗與高居住舒適度的雙重目標(biāo)。
為了實現(xiàn)這一目標(biāo),項目采納了超低能耗建筑設(shè)計策略,集成了多項先進節(jié)能技術(shù)。這包括構(gòu)建卓越的建筑氣密性體系,以減少能源損失;部署高效的圍護結(jié)構(gòu)保溫系統(tǒng),增強建筑的隔熱性能;選用高性能門窗系統(tǒng),進一步提升能源利用效率;采用無熱橋設(shè)計的建筑節(jié)點構(gòu)造,消除熱傳導(dǎo)的薄弱環(huán)節(jié);以及配置高效熱回收通風(fēng)系統(tǒng),循環(huán)利用能源。
這些措施共同作用于建筑,確保在維持室內(nèi)環(huán)境高度舒適性的同時,實現(xiàn)了建筑能效的顯著提升,達到了節(jié)能與舒適的完美平衡。
2. 主要技術(shù)措施
(1)卓越的建筑氣密性 I 整棟建筑具有包繞整個采暖體積的、連續(xù)完整的氣密層。被動區(qū)范圍邊界上,保溫層室內(nèi)一側(cè)均設(shè)置防水隔汽膜,外墻保溫、屋面保溫、地面保溫室內(nèi)一側(cè)的防水隔汽膜連續(xù)包繞,在交接位置形成可靠搭接,形成閉合的氣密層;被動區(qū)范圍邊界上的門窗均為符合氣密性要求的被動窗、被動門,且安裝方式符合氣密性要求;在外墻、屋面開洞的位置,需要采用符合氣密性要求的施工方法進行處理。
▲ 氣密性檢測
(2)高效的圍護結(jié)構(gòu)保溫系統(tǒng) I 外墻、接觸土壤的地下室外墻、分隔采暖與非采暖空間的隔墻、屋面和地下室地面等外圍護結(jié)構(gòu)采用的內(nèi)保溫材料選用100mm+100mm燃燒性能達到B1級的雙層石墨聚苯板,其導(dǎo)熱系數(shù)≤0.032。確保在不破壞外立面整體性效果的前提下,改造后的圍護結(jié)構(gòu)具有均衡的保溫性、隔熱性、熱惰性和透汽性,同時兼顧保溫系統(tǒng)的系統(tǒng)性、相容性、耐久性。
▲ 圍護結(jié)構(gòu)保溫
(3)高性能門窗系統(tǒng) I 外窗采用鋁木復(fù)合型材,三玻兩腔中空填充氬氣耐火玻璃,并采用耐久性良好的暖邊間隔條。外窗整窗傳熱系數(shù)K≤1.0 W/(㎡·K),型材傳熱系數(shù)K≤1.3 W/(㎡·K),玻璃傳熱系數(shù)K≤0.8 W/(㎡·K),玻璃的太陽能總透射比g=0.35,玻璃選擇性系數(shù)LSG≥1.25。外窗氣密性8級,水密性6級,空氣聲隔聲性能3級。耐火完整性不低于0.50h。首層入口門整門傳熱系數(shù)K≤1.0 W/(㎡·K),采用三道耐久性良好的密封材料密封,氣密性8級,水密性等級不低于4級。外門窗采用內(nèi)掛式安裝方式,外窗框與結(jié)構(gòu)墻體之間形成無熱橋構(gòu)造,并做好氣密性和水密性處理。
▲ 高效門窗
(4)無熱橋建筑節(jié)點構(gòu)造 I 執(zhí)行無熱橋設(shè)計理念與建筑節(jié)點構(gòu)造方式,在金屬樓承板與混凝土量之間填充保溫,縫隙用發(fā)泡膠處理。保證被動區(qū)范圍邊界上,外墻、屋面、地面的保溫層連續(xù)包繞,不產(chǎn)生斷點;有內(nèi)隔墻或者樓板打斷外墻的內(nèi)保溫鋪設(shè)時,外墻的內(nèi)保溫層沿內(nèi)隔墻或者樓板向室內(nèi)延伸1m以上;管道穿外墻、管道穿屋面洞口位置和外門窗按照無熱橋的安裝方式安裝處理。
▲ 門下口的斷橋處理
(5)高效熱回收通風(fēng)系統(tǒng) I 采用空調(diào)系統(tǒng)+新風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計,含有完善的自控措施,可以根據(jù)室內(nèi)機的負(fù)荷變頻調(diào)節(jié)壓縮機的轉(zhuǎn)速,以自動調(diào)節(jié)室外機的能量輸出,保證系統(tǒng)安全可靠、便捷、節(jié)能的運行。
▲ 智能全效空氣質(zhì)量控制機組
03. ▼ 改造效果
1.室內(nèi)舒適度
室外溫度變化差異大的情況下,室內(nèi)溫度始終保持20~26℃,室內(nèi)濕度保持在40%-50%左右;二氧化碳含量≤600ppm,PM2.5濃度平均濃度處≤10μg/m3;門窗關(guān)閉的情況下室內(nèi)噪聲≤30dB。
▲ 超低能耗建筑室內(nèi)舒適度示意圖
2.建筑能效與排放
改造后,建筑的采暖終端能耗1.39 kWh/(㎡·a),制冷終端能耗6.05 kWh/(㎡·a),包括采暖、制冷、通風(fēng)、照明、電器全部在內(nèi)的總終端能耗為38.93kWh/(㎡·a)。
本項目2020年冬季采暖能耗情況為:采暖用電費用6.5元,整個冬季采暖用電費用共約0.97萬元,合0.7元/㎡。 2021年12月18日,騰美騏研發(fā)辦公樓被動式改造項目獲得住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部科技與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展中心、北京康居認(rèn)證中心有限公司、被動式低能耗建筑產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟聯(lián)合頒發(fā)的“高能效建筑-被動式改造示范項目”牌匾、“高能效建筑一被動式低能耗建筑質(zhì)量標(biāo)識”和“康居產(chǎn)品認(rèn)證”證書。本項目同時獲得德國能源署低碳認(rèn)證。
▲ 項目所獲牌匾和證書
04.
▼改造成本及回收期 運行后節(jié)約能效情況如下表2所示。 熱力管網(wǎng)費、夏季制冷費用、空調(diào)補給費用和設(shè)備及維修工費用等各項年節(jié)約金額的總計為33.8361萬元。按照以上節(jié)約能效計算,大約5年可以收回投資。以上不包括政府補貼和因為被動式改造帶來的社會影響力,給企業(yè)帶來的機會效益,以及在被動式辦公區(qū)享受到的清新的空氣和舒適的辦公環(huán)境給人帶來的身體健康而增加的壽命延長,這些都是無價的。
▼既有建筑超低能耗改造產(chǎn)業(yè)分析
超低能耗建筑及其關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)發(fā)展契合新時代高質(zhì)量發(fā)展理念,具有產(chǎn)業(yè)覆蓋面廣、產(chǎn)業(yè)鏈條長、產(chǎn)品附加值高等特點,在拉動內(nèi)需、擴大消費等方面具有十分重要的意義,是極具發(fā)展?jié)摿Φ漠a(chǎn)業(yè)。 從建造全過程和全生命期角度出發(fā),以超低能耗建筑為核心,發(fā)揮被動式技術(shù)對上下游產(chǎn)業(yè)的帶動作用,實施改造和提升,建立由生產(chǎn)、建造和運維三個維度的超低能耗建筑全產(chǎn)業(yè)鏈體系。 一是積極發(fā)展上游生產(chǎn)鏈條,包括保溫材料、保溫系統(tǒng)配件、超低能耗裝配式構(gòu)件、防水/隔汽材料、被動式門窗系統(tǒng)、被動式幕墻系統(tǒng)、高性能玻璃、遮陽系統(tǒng)、氣密性材料、斷熱橋構(gòu)件、高效熱回收新風(fēng)系統(tǒng)、氣密性閥門、太陽能設(shè)備、儲能設(shè)備等,夯實產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展基礎(chǔ)。 二是大力發(fā)展中游建造產(chǎn)業(yè)鏈條,包括超低能耗工程設(shè)計、咨詢、監(jiān)理、檢測、項目開發(fā)管理、軟件開發(fā)、綠色金融、建筑保險等細(xì)分行業(yè)組成的技術(shù)服務(wù)業(yè)產(chǎn)業(yè),以及由建筑施工、建筑裝飾等細(xì)分行業(yè)組成的建筑業(yè)產(chǎn)業(yè),為超低能耗建筑提供全面技術(shù)支撐。 三是大力發(fā)展下游運維產(chǎn)業(yè)鏈條,包括超低能耗建筑運維管理、設(shè)施維護、智能家居等細(xì)分行業(yè),推進產(chǎn)業(yè)鏈條的全生命期閉環(huán)運行,提高行業(yè)資源利用效率和環(huán)境友好程度。 按照超低能耗建筑改造綜合成本1400元/平方米測算,目前我國城鎮(zhèn)既有建筑面積超過600億平方米,約70%以上屬于高耗能建筑,按照其中50%進行超低能耗改造考慮,將實現(xiàn)29萬億產(chǎn)業(yè)規(guī)模。
06. ▼既有建筑超低能耗改造產(chǎn)業(yè)模式
超低能耗建筑領(lǐng)域及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)正處于蓬勃興起、加速發(fā)展的黃金時期,盡管在此進程中,既有建筑的超低能耗改造項目相較于新建項目起步較晚,但隨著建筑能效標(biāo)準(zhǔn)的持續(xù)提升以及建筑行業(yè)減碳脫碳任務(wù)的深化,這一細(xì)分市場正蓄勢以待,準(zhǔn)備迎來爆發(fā)式增長。
當(dāng)前,既有建筑超低能耗改造領(lǐng)域顯現(xiàn)出三種主要的產(chǎn)業(yè)運作模式:一是沿襲傳統(tǒng)模式,即由總承包商主導(dǎo),輔以各單項技術(shù)(如外墻保溫、高性能門窗、防水系統(tǒng)等)的專業(yè)分包;二是創(chuàng)新性的總包+超低能耗專項分包模式,此模式下總承包商與專門負(fù)責(zé)超低能耗改造的專項分包商緊密合作,共同承擔(dān)項目實施;三是涌現(xiàn)出一批專注于既有建筑超低能耗改造的新興企業(yè),它們正逐步成長為能夠全面承攬超低能耗建筑改造工程的專業(yè)總承包商。
然而,值得注意的是,由于超低能耗建筑發(fā)展的整體政策框架尚不健全,特別是在土地供應(yīng)、財稅激勵、金融支持、項目審批等關(guān)鍵環(huán)節(jié)仍需加大系統(tǒng)性政策支持,加之改造項目面臨的非強制性要求、建筑產(chǎn)權(quán)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、融資渠道受限等挑戰(zhàn),導(dǎo)致當(dāng)前改造項目數(shù)量有限。
面對這些障礙,上述三種產(chǎn)業(yè)模式下的各類參與單位,因?qū)嵺`經(jīng)驗不足且改造技術(shù)難度遠(yuǎn)超新建項目,往往難以獨立承擔(dān)項目。因此,亟需引入具備深厚技術(shù)實力和嚴(yán)格監(jiān)督管理能力的咨詢機構(gòu),以承擔(dān)技術(shù)指導(dǎo)和質(zhì)量控制的重任,確保改造項目的高標(biāo)準(zhǔn)實施與推進。
07. ▼既有建筑超低能耗改造前景分析
既有建筑超低能耗改造產(chǎn)業(yè)正迎來前所未有的黃金發(fā)展期,其深遠(yuǎn)意義與廣闊前景體現(xiàn)在多個維度:
一是提升居住品質(zhì)與健康標(biāo)準(zhǔn):通過先進的節(jié)能技術(shù)與材料應(yīng)用,顯著改善室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量,不僅提高了居住與工作的舒適度,還積極響應(yīng)了公眾對健康生活空間日益增長的需求,為居民創(chuàng)造了更加安全、健康、宜居的環(huán)境。
二是加速雙碳目標(biāo)實現(xiàn):面對全球氣候變化的挑戰(zhàn),對既有建筑進行超低能耗改造成為降低建筑領(lǐng)域能耗與碳排放的關(guān)鍵路徑。這一舉措不僅能夠有效減少建筑運營過程中的能源消耗,還為實現(xiàn)碳達峰、碳中和目標(biāo)奠定了堅實基礎(chǔ),是推動綠色低碳發(fā)展的重要一環(huán)。
三是驅(qū)動建材產(chǎn)業(yè)綠色轉(zhuǎn)型:超低能耗改造要求使用高性能、低能耗的建筑材料與產(chǎn)品,這直接促進了建材行業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)升級,催生了綠色建材的廣泛應(yīng)用,為建材產(chǎn)業(yè)注入了新的活力與增長點,引領(lǐng)行業(yè)向更加環(huán)保、可持續(xù)的方向發(fā)展。
四是促進建筑業(yè)高質(zhì)量發(fā)展:改造過程強調(diào)精細(xì)化設(shè)計與施工,推動了建筑行業(yè)向技術(shù)密集型、質(zhì)量效益型轉(zhuǎn)變。這不僅提升了建筑的整體能效水平,還帶動了相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈上下游的協(xié)同發(fā)展,為建筑業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展開辟了新路徑,創(chuàng)造了新的經(jīng)濟增長點。
五是優(yōu)化能源利用結(jié)構(gòu):以電動熱泵為代表的清潔能源采暖系統(tǒng)應(yīng)用,推動了建筑能源的深度電氣化,為實現(xiàn)建筑部門全面脫碳奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。同時,規(guī)模化改造有助于平衡區(qū)域電力供需,減輕電網(wǎng)調(diào)峰壓力,減少基礎(chǔ)設(shè)施投資,提升能源系統(tǒng)的整體效率與穩(wěn)定性。
六是增強能源系統(tǒng)靈活性與韌性:在可再生能源占比日益提高的未來電力系統(tǒng)中,既有建筑超低能耗改造后的低采暖負(fù)荷特性,有效緩解了冬季電網(wǎng)壓力,提升了能源系統(tǒng)的季節(jié)適應(yīng)性。在電力短缺時,超低能耗建筑憑借其出色的熱惰性能,成為寶貴的能源緩存,為電網(wǎng)提供重要的靈活性支持,增強了區(qū)域氣候變化的應(yīng)對能力,保障了能源供應(yīng)的安全與穩(wěn)定。
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