passivehouse.kcpc.com.cn 主办：住房和城乡建设部科技与产业化发展中心
1 前言
山东省位于夏热冬冷气候区，在 2013 年启动了十余个示范项目，是国内开展被动式超低能耗建筑相关工作规模较大，起步较早的省份。
如图 1、图 2 所示，青岛被动房技术体验中心项目是中德生态园与荣恩建筑事务所、德国被动房研究所（PHI）、中国建筑科学研究院合作设计的被动房示范项目，并借此进行中国（青岛）气候带研究。作为园区被动房产业发展的先行项目，与德国著名被动房设计师荣恩教授、德国被动房研究所菲斯特教授达成合作协议，被动房技术体验中心项目建成后，将作为园区被动房技术展示、研发设计、样板体验、交流培训的服务中心。本项目总建筑面积约 13000 平方米，地上建筑面积约 8200 平方米，地下建筑面积约 4900 平方米，已于2016 年 5 月竣工。目前，项目已正式启用并对公众开放。
图 1 项目鸟瞰图
图 2 项目人视图
2 项目节能设计要点
（1）建筑外墙保温采用 250mm 厚岩棉保温板，外墙传热系数（K 值）达到 0.17 W/(m·K)；屋面采用 300mm厚挤塑聚苯板，屋面传热系数（K 值）达到 0.12 W/(m·K)；
（2）建筑按照德国被动房设计标准进行气密性处理，结构密闭性好；
（3）建筑空调采用地源热泵，通过高效设备统一控制整楼的温湿度，废气经过能量回收后方排出室外，达到了能源的高效利用；
（4）屋面设置有太阳能光伏发电及太阳能热水设备，可以最大程度地利用可再生能源；
（5）建筑设计中每层设置有室外挑台，挑台板与建筑主体楼板分离设计，解决了挑板断桥的问题；
（6）建筑中庭屋面设置采光窗，充分利用自然光，日间使用不需开灯即可满足室内照度要求，减少了建筑的能源消耗。
具有代表性的建筑平面图如图 3 ～图 5 所示。
建筑地下二层设计为车库，满足办公楼停车需求（非被动房区域）；地下一层为半地下空间，东南侧设置有下沉广场，建筑可直接对外采光。沿广场一侧布置建筑主出入口，室内以展示功能为主，另设有一处可容纳 300 人的报告厅；一至五层布置办公、展示及员工活动用房。本项目建筑设计打破了常规被动房采用的方盒子的形态，结合青岛当地的环境特性，在设计理念上借鉴了海洋、河流、卵石等自然形态，并结合周边地形，赋予了建筑优雅的外观，如图 6、图 7 所示。四层屋面及各层挑台布置了大量的绿化，可有效降低屋面温度，节约能耗。
图 3 项目地下一层平面图
图 4 项目一层平面图
图 5 项目五层平面图
图 6 项目竣工照片
图 7 室内竣工照片
3 机电系统节能措施
3.1 冷热源
冷热源采用高能效的带热回收式埋管地源热泵机组共两台，机组能效等级为 1 级。其中 1# 冷水机组为涡旋式机组，额定制冷量为 120 kW，可提供空调季 7℃ /12 ℃的空调冷水和供暖季 45℃ /40 ℃的空调热水，机组采用部分热回收式，可以制备生活热水。1# 机组主要用于新风热回收机组和首层地板辐射供暖系统。2# 冷水机组为螺杆式机组，额定制冷量为 300 kW，可提供空调季 15℃ /20℃的空调冷水和供暖季 45℃ /40 ℃的空调热水。过渡季节可采用地下水换热直接供冷，可有效减少机组耗能。空调冷热源系统原理如图 8 所示。
图 8 空调冷热源系统原理图
3.2 新风处理
该工程新风热回收机组采用两级热回收方式，且内置冷、热水盘管。在供暖季，新风和排风只通过转轮式换热器进行全热交换；在空调季，新风在经过转轮式换热器同排风进行全热交换后，再进入板式换热器同经过冷却除湿盘管后的新风进行显热交换，用于解决新风冷却除湿后的二次加热问题。新风热回收机组的全热交换效率可以达到 80% 以上。
新风量控制措施：室内设置 CO2 浓度传感器，新风系统根据室内 CO2 浓度控制新风量。过渡季节运行在直通工况，不进行热回收。
末端送风方式优化：根据室内空间形式的不同分别选用冷梁、百叶送风口、旋流风口、喷口等末端送风形式，使送风效率达到最优。
3.3 空调末端
空调末端使用无动力冷梁，无风机耗能，制冷效率高，送风速度低，噪声低，没有冷凝水，卫生条件好。冷梁房间内设置房间温湿度控制器和露点开关。房间温湿度控制器可以设定房间温度值和测量实际室内温度值，根据实际温差信号控制冷梁水阀的通断，以此调节房间的温度。
3.4 生活热水
项目屋顶设太阳能集热器，可为楼内提供生活热水，并设置蓄热水箱，可实现热量的蓄积。
4 关键节点设计
被动房节点设计强调无热桥、高气密性设计原则，本项目完全按照德国被动房的设计标准，严格控制：
(1) 外墙保温要求连续无热桥，由于外墙保温较厚，普通粘结方式很难保证强度可靠性，在保温层安装时采用断热桥锚栓固定。
(2) 幕墙及外窗安装时，采用外挂方式，窗框与结构墙体通过断热桥构件进行连接，保温层压在窗框上，实现外窗安装的无热桥设计，窗户选用 u 值为 0.8 W/（m∙k）的三玻两中空铝包木高效保温窗。
如果窗户安装方式不正确，会产生明显的热桥效应。本项目窗户采用外挂安装，窗户位于墙体的保温层范围内，用保温材料包裹住窗框与墙体连接点，力求将热桥效应降至最低。在寒冷的气候条件下，这有助于减少热损失，提高节点的内表面温度。在炎热气候下，采用重叠的保温层可以降低建筑内表面温度，从而保持室内凉爽。
(3) 管道材料及保温材料的选择：本工程中的送风管、回风管、新风管均做保温，保温材料采用难燃B1 级闭孔橡塑保温材料，导热系数不得大于 0.034W/（m∙k），保温厚度 30mm。
(4) 此项目外墙在保温层外设置一层干挂铝塑板装饰面，龙骨通过断桥锚固件固定，锚固件通过锚栓处的塑料垫片，达到了断桥保温的效果如图 9 所示。
图 9 外墙保温、窗户安装节点
图 10 四层顶露台保温处理
图 11 地下车库顶板及结构柱顶保温做法
此外，室内围护结构所有的边、角、连接点和渗漏点等细部节点，都通过气密层（图中红色虚线）无缝地包围了整个建筑。对于每个节点来说，在规划设计阶段都明确了所用的材料和做法，例如墙内侧全部抹灰使建筑获得良好的气密性。
悬挑阳台处楼板采用分离式设计，梁挑出，板则断开，减少了冷桥范围，挑出的梁用保温进行包裹，将热传导效应降到了最低，这种做法同样采用到了四层顶露台的断桥处理如图 10 所示。
通过屋面挑板与建筑主体楼板分离设计，保证了外墙保温和屋面保温之间的连续性，有效避免了冷桥的存在。
由于项目地下车库部分与室外连通，出于经济性考虑，车库设置为非被动房区域，因此在车库顶部设置了保温层，从而减少与上层被动房区域房间之间的热传导。
由于车库在地下，且属于室内空间，所以即使在冬季车库内温度也可以达到 10℃以上，柱子部分结构虽然连通，没有完全做断桥处理，对于室内温度的影响也可以忽略不计，如图 11 所示。
5 结论
与其他各类给人印象深刻的建筑相比，依据被动式房屋标准建造的建筑无疑是最吸引人的。对于被动房特殊的节点处理，对应的工艺要求较为严格，所以在实际施工过程中严把质量关是相当重要的一个环节。即使是被动房建筑建成之后仍然有一套严格的标准对其各项指标进行检测，在完全达到设计标准后才能进行正常使用，这也是被动式建筑能够在节能方面发挥出色作用的原因之一。
参考文献
[1] 菲斯特等 .Passive House Planning Package 手 册
[M]. 达姆施塔特，被动房研究所，2015,12.
作者
中国建筑科学研究院有限公司建筑环境与节能研究院 马健 潘玉亮 张晓东
欢迎订阅《建设科技》杂志（半月刊）
国内邮发代号：2-543
账 号：0200049309201072985
单位全称：北京康居认证中心
定 价：15元/本
开户银行：中国工商银行股份有限公司四道口支行
邮 箱：kcpc409@126.com
