高层住宅被动房施工技术应用

1工程概况

北京（曹妃甸）现代产业发展试验区（生态城先行启动区） 一期住宅工程，项目位于曹妃甸新城核心区域，地处渤海湾 中心地带。是目前国内在建住宅小区面积最大的被动房建筑。 包括 28 栋 3 层别墅，框架结构，12 栋 9 层花园洋房，剪力墙结构，总建筑面积 152 914 m2。

2工程技术特点

北京（曹妃甸）现代产业发展试验区（生态城先行启动区） 一期住宅工程采用德国被动房技术体系，具体为保温隔热性 能更高的非透明围护结构 ；保温隔热性能和气密性能更高的 外窗 ；无热桥的设计与施工 ；建筑整体的高气密性 ；高效新 风热回收系统 ；充分利用可再生能源。

本工程高层住宅全部采用被动房建筑体系，非透明外围 护结构为 300 mm 厚石墨聚苯板，门窗采用铝包木被动式门窗， 玻璃为三玻两腔双 Low-e 玻璃，新风系统采用集加热、新风、 净化、热交换、恒氧五位一体机，突出建筑物的阳台板、空调板、 女儿墙、管道支架等全部进行保温无冷热桥处理，所有拼缝、 孔洞、穿墙管线采用内贴防水隔汽膜外贴防水透气膜处理， 保证了被动房建筑的高效保温、气密性良好、能耗极低的 特点。

3关键技术

3.1高效保温技术

高层被动房建筑采用完整的保温层，从基础底板到墙到 屋面，全封闭式保温，外墙、地面、屋面等不透明围护结构传热系数 K ≤ 0.15 W/（m2  · K）。保温材料为石墨聚苯板、挤塑聚苯板、岩棉板、真空板等。外墙双层石墨聚苯板保温材料施工采用粘贴和锚钉相结合的安装方法，严格控制板间缝 隙确保板缝小于 2 mm，超过 2 mm 部分采用聚氨酯发泡封堵， 保证双层保温板严密性。锚钉采用专用的保温钉，既保证了保温板的固定强度又减小了热桥效应。

3.2气密性技术

气密层连续且包围整个外围护结构。良好的气密性可以 减少冬季冷风渗透，降低夏季非受控通风导致的供冷需求增 加，避免湿气侵入造成的建筑发霉和损坏，减少室外噪声和 空气污染等不良因素对室内环境的影响，提高居住者的生活 品质。被动房的施工标准中要求在室内外 50 Pa 压力差的情况 下，每 h 的空气渗透量不能超过建筑总容积的 60%，即每 h 的 换气次数小于 0.6 次。为达到以上要求，需加强门窗洞口的气 密性处理、各种穿外墙管线的气密性处理、内外墙抹灰质量、 现浇混凝土墙体上的开关、插座线盒的气密性处理穿外墙各 种锚固件的气密性处理等几个方面，气密性处理主要采用内 贴防水隔汽膜，外贴防水透气膜进行处理。

3.3无热桥技术

热桥以往又称冷桥，可分为系统热桥和结构热桥。是指 在建筑外围护结构中的传热能力强、热流较密集的部位，对 这些部位进行传热阻断或全封闭包裹。主要是对突出建筑物 的阳台板、空调板、女儿墙、管道支架等全部进行保温无冷 热桥处理，处理材料为保温材石墨聚苯板、挤塑聚苯板、岩 棉板、真空板等进行封闭包裹处理。

3.4被动式门窗技术

被动房外门窗以及采暖区与非采暖区全部采用被动式门 窗，被动式门窗为特殊的铝包木门窗，采用复合式集成材，提升材料的保温性能，传热系数 K ≤ 0.69 W/（m2  · K），新型铝木复合结构，提高门窗的气密、水密等级，实木窗与铝包木窗的完善结合，独特的排水结构，外挂式安装，减少热桥耗热。 门窗安装采用外挂式安装和保温覆盖（被动房要求门窗框未 被保温覆盖部分不超过 10 mm），门窗采用专门的被动式门窗， 被动式门窗传热系数 U ≤ 0.85 W/（m2 · K）。

3.5高效热回收技术

采用集加热、新风、净化、热交换、恒氧的五位一体机， 热回收效率不小于 75%，通风耗电量不大于 0.45 W · h/m3，同 时加强风管的合理布置，减少热量损失。从新风主机、过滤器、 风管的安装着手并通过 BIM 技术优化新风系统管网及出、回风口设置进行优化，回风与送风进行热交换，提高热回收效率。

3.6充分利用可再生能源

充分利用一次清洁能源，如太热能、地热能，采用太阳 能电路板，地泵热循环，提供室内所需热能，减少二次能源 的消耗。

4技术应用

4.1外围护结构保温气密施工技术应用

4.1.1外墙石墨聚苯板150 mm双层保温的固定

采用首层点框式粘贴（图 1）、第二层满粘 + 锚钉（图 2）的安装方法，既保证了保温板安装强度也解决了耐久性问题。

图1    第一层点框式粘贴     图2   第二层满粘+锚钉安装

4.1.2采用分层错缝安装工艺

为提高被动房外墙保温的绝热性能，采用分层错缝安装工艺并严格控制板间缝隙确保板缝小于 2 mm，超过 2 mm 部分 采用聚氨酯发泡封堵，保证双层保温板严密性。

4.1.3锚钉安装

采用带塑料外套的绝热锚钉，并在安装锚钉时将锚钉圆形托盘进入保温板外层以下 30 mm，然后用保温板圆形保温 块盖住圆形槽口，阻断了锚钉的冷桥现象。并具有施工简易， 提高保温效果，劳动强度低，材料消耗小，投资少，耐久性 好等优点。

4.1.4现浇混凝土墙体上的开关、插座线盒的气密性处理

砌块墙体上的开关、插座线盒，应在砌筑墙体时预留孔位，安装线盒时用石膏砂浆封堵孔位，再将线盒底座嵌入孔内， 使其密封。必要时采用气密性插座，气密性配电箱。

4.1.5穿外墙各种锚固件的气密性处理

穿外墙的各种锚固件在安装之前，必须在钻头形成的孔洞内注入聚氨酯发泡剂，然后立即安装锚固件。

4.1.6孔洞封堵技术

孔洞采用一种发泡胶压力灌注孔洞气密性封堵方法，保证孔洞封堵达到被动房关键指标气密性要求，利用发泡胶压 力灌注封堵孔洞施工技术完成被动房所有孔洞的封堵作业。 有效地解决了孔洞气密性封堵，采用压力灌注，发泡胶容重 达到 30 kg/m3，保证了孔洞封堵的严密性和耐久性，操作简单， 效果好（图 3）。

图3    气密性封堵效果

4.2无冷热桥技术应用

对突出建筑物的阳台板、空调板、女儿墙、管道支架等 全部进行保温无冷热桥处理，处理材料为保温材石墨聚苯板、 挤塑聚苯板、岩棉板、真空板等进行封闭包裹处理。室外支架与墙体采用挤塑聚苯板隔开，阻断冷热桥发生（图 4）。

图4    室外支架断冷热桥处理措施

管道穿屋面、排风道、透气管防热桥处理，采用外层加 套管保温断桥处理，中间填塞岩棉或发泡胶等保温材料（图 5）。

图5    管道穿屋面防热桥处理措施

（a）远视；（b）近视

4.3被动式门窗施工技术应用

门窗安装应在外墙大面积抹灰后，弹出每层水平线、平 窗中线（或窗边线）及洞转角窗的转角线，安装时复核洞口 尺寸，对不合格洞口及时处理 ；被动窗需在室内侧及室外侧 进行 2 道防水膜的施工，所以需现场洞口的侧面及室外侧距洞 口边部 200 mm 以内的范围，保证表面光滑平整，如果为水泥 抹灰层面，需采用高强度等级水泥进行压光处理（图 6）。

图6    门窗洞口及外侧光面处理

（a）门窗洞口；（b）外侧光面

门窗安装采用一种被动房外挂式窗施工方法，窗体利用镀 锌挂件、支撑木垫块、膨胀螺栓进行固定 ；窗框与洞口缝隙 采用室内侧粘贴防水隔汽膜、室外侧粘贴防水透汽膜的方法， 既保证了被动房整体气密性也避免了湿气侵入造成的发霉和 损坏 ；窗框采用保温层覆盖且覆盖率不低于窗框面积的 85%， 显著减少热桥效应（图 7）。

图7    门窗外挂式安装

4.4新风热交换施工技术应用

利用 BIM 技术在风管、冷媒管安装前对风管位置、标高、 走向进行三维建模模拟新风系统安装，优化管路路由、合理 设置支吊架位置提高安装精度。风管安装注意事项如下。

（1）风管系统的安装，宜在建筑物围护结构施工完毕、 安装部位和操作场所清理后进行。

（2）搬运风管或风管板材，应防止碰、撬、摔等机械损伤， 安装时严禁攀登倚靠风管。

（3）风管安装前应对其外观进行质量检查，并清除其内 外表面灰尘及管内杂物。

（4）风管接头不得安装在墙内或楼板中。

（5）风管底板不得采用拼板，边料拼接的板材只可以用 做风管上板，且必须横向使用。

（6）风管与建筑结构风道相接的联接口，应顺着气流方 向插入，并应采取密封措施。

（7）风管与风机、风机盘管、空气处理机等设备的联接 应采用减振接头。

风道末端安装如下。

（1）各种风口及矩形散流器的安装。风口及矩形散流器 采用平面法兰加专用法兰胶水、自攻螺丝安装（图 8）。平面 法兰两端须切割成 45° 拼角，上风口时法兰与风口接触面须涂 法兰胶水。风口、散流器的表面原则上不允许直接正面攻丝 固定，须采取内侧面固定的方式斜向攻丝固定。

图8    风口及散热器安装示意

（2）圆形散流器及伸缩管的安装。采用镀锌铁皮制作的圆形紧固环，实现圆形散流器及伸缩管的安装（图9）。如圆形散流器或伸缩管需直接安装在风管上，可在风管上开等径的圆口，然后用法兰胶粘接。 

图9 圆形散热器及伸缩管安装示意

采用一种新风机组减振降噪施工方法，通过对新风机组 增加弹簧吊杆、增加机组与主风管的软连接、增加室外机橡胶减振垫，使新风机组产生的噪声、振动大幅降低，起到室内居住环境安静舒适，进、排风口穿墙隔热耐久性好的效果 （图10）。

图 10    新风机组减振降噪措施

1—带减振弹簧吊杆 ；2—新风机组的新风机 ；3—专用橡胶减振垫 ；

4—新风机组的室外机 ；5—带保温的双层铝箔软连接

4.5 采用BIM技术进行项目管理

工程前期利用 BIM 建模，经碰撞分析、漫游检查等发现建筑、结构、电气、管道等相关的图纸问题，并利用 BIM 技术对风管进行优化布置，提高热交换效率，减少热损失（图11）。

图11    BIM建模

通过搭建 PKPM-BIM 施工协同管理平台，进行了碰撞检 查，实现了各专业之间的协同工作，将设计问题消化在了初 步阶段，为后续施工的顺利进行奠定了基础。

建立全专业模型，生成 NWC 格式的文件，做全专业管线综合，出现问题点进行调整与优化。通过 BIM 的调整，能够精确定位管线与管件，做到零碰撞。为施工建造过程节省了返工时间，节约了时间成本和经济成本。

5    结束语

本工程 PHI 认证数据（以1栋为例）：整个建筑的采暖区 面积为3 781.90 m2 ；整个建筑的单位采暖需求12.6 kW·h/m2a ＜ 15 kW · h/m2a 标准 ；单位采暖负荷10.27 W/m2 ；单位制冷以 及除湿的能源需求是16.2 kW · h/m2a ；单位制冷及除湿负荷6.23 W/m2 ；气密性 n50≤0.15h–1＜ n50≤0.6h–1的标准 ；建 筑一次能源需求（包括热水及生活用电）103.60 kW · h/m2a ＜ 120 kW · h/m2a 的标准 ；通过 PHI 认证数据对比，工程应用各项技术指标均优于 PHI 认证标准，也是国内第一个通过 PHI认证的高层住宅项目，处于国际先进水平。

工程采用本技术，节约能源，减少碳排放量，无需传统热力供暖、传统空调和空气净化系统，即可实现居室内恒温恒湿恒氧恒净，打造低碳、低尘、低噪的居住环境，让住户 彻底告别暖气空调时代，享受健康舒适的生活。为环境的改进做出应有的贡献，同时建成后的被动房更适合人类居住，有益于人们的身心健康，具有积极的社会意义。