陈曦-超低能耗建筑调研与实际检测效果研究

超低能耗建筑调研与实际检测效果研究建筑环境与节能研究院陈曦2016-6-23山东青岛主要内容项目调研超低能耗建筑工程检测及分析小结及下一步工作项目调研2011年，住房和城乡建设部和德国交通、建设和城市发展部共同签署了《关于建筑节能与低碳生态城市建设技术合作谅解备忘录》。建造被动式低能耗建筑是中德两国合作的重要内容。2014年5月-7月，住房和城乡建设部科技司组织开展“被动式超低能耗绿色建筑项目”征集调研活动。由中国建筑科学研究院具体组织落实通过问卷调研方式收集整理截至2014年7月共收到全国上报项目11个，其中住宅项目3个，公共建筑项目8个。从地域分布来看，严寒地区项目2个，寒冷地区项目6个，夏热冬冷地区项目1个，夏热冬暖地区项目2个。序号项目名称性质建筑面积m2项目所在地气候区1“幸福堡”商业综合楼公建4520乌鲁木齐严寒2辰能溪树庭院B4楼住宅7800哈尔滨严寒3CABR近零能耗建筑示范工程公建4025北京寒冷4中新天津生态城公屋展示中心公建3467天津寒冷5河北省建筑科技研发中心办公楼公建14120石家庄寒冷6联合国工发组织国际太阳能中心科研教学综合楼公建13976兰州寒冷7威卢克斯公司办公楼公建2014廊坊寒冷8秦皇岛在水一方C区住宅28050秦皇岛寒冷9长兴朗诗布鲁克公建2445浙江湖州夏热冬冷10中节能美景家园1号楼住宅8078福建南安夏热冬暖11东莞圣融生态幼儿园公建3400东莞夏热冬暖项目调研项目调研2015年底，再次对全国超低能耗被动式项目进行摸底截至2016年2月，全国范围内共收集项目100个，分布在21个省/自治区/直辖市公共建筑66项，居住建筑32项，工业建筑2项项目调研严寒地区13项，寒冷地区62项，夏热冬冷地区14项，夏热冬暖地区11项超低能耗建筑工程检测及分析项目概况测试时间及测试内容测试过程及结果1、外墙和屋面2、热桥内表面温度3、非透光围护结构热工缺陷4、外窗5、建筑/户气密性6、室内环境与供暖空调系统测试对象概况项目名称类型气候分区使用情况测试时间办公楼#1公建寒冷已入住半年以上冬季商业综合楼#1公建严寒未入住冬季高层住宅#1住宅严寒小部分入住冬季高层住宅#2住宅寒冷小部分入住冬季酒店#1公建夏热冬冷间歇入住夏季超低能耗建筑工程测试项目概况:办公楼#1

气候区：寒冷地区项目类型：办公建筑概况：地上2层，入住半年以上能源系统：地源热泵/地板辐射末端/新风热回收设计参数：项目数值项目数值外墙传热系数W/（m2·K）0.25热回收（%）--屋面传热系数W/（m2·K）0.38热源效率（%）--外窗传热系数W/（m2·K）1.5气密性N50--外窗g太阳得热系数0.45项目概况:商业综合楼#1

气候区：严寒C区项目类型：商场、酒店建筑概况：地上6层（地下2层）其中B1层至6层为被动式超低能耗区域能源系统：燃气锅炉设计参数：项目数值项目数值外墙传热系数W/（m2·K）0.14热回收（%）85%屋面传热系数W/（m2·K）0.20热源效率（%）外窗传热系数W/（m2·K）0.80气密性N500.6外窗g太阳得热系数0.50项目概况:高层住宅#1

气候区：严寒B区项目类型：住宅建筑概况：地上11层，地下为非被动区域能源系统：生物质能锅炉/地源热泵设计参数：项目数值项目数值外墙传热系数W/（m2·K）0.1热回收（%）80%屋面传热系数W/（m2·K）0.1热源效率（%）--外窗传热系数W/（m2·K）0.8气密性N500.6外窗g太阳得热系数0.42项目概况:高层住宅#2

气候区：寒冷地区项目类型：住宅项目概况：地上18层能源系统：空气源热泵设计参数：项目数值项目数值外墙传热系数W/（m2·K）0.105热回收（%）75%屋面传热系数W/（m2·K）0.127热源效率（%）--外窗传热系数W/（m2·K）1.0气密性N500.6外窗g太阳得热系数--项目概况:酒店#1

气候区：夏热冬冷地区项目类型：酒店项目概况：地上5层能源系统：空气源热泵设计参数：项目数值项目数值外墙传热系数W/（m2·K）0.15热回收（%）75%屋面传热系数W/（m2·K）0.13热源效率（%）--外窗传热系数W/（m2·K）0.8气密性N500.6外窗g太阳得热系数--测试内容非透光外围护结构传热系数、内表面温度外窗气密性、表面温度建筑/户整体气密性供热/空调设备能耗、新风系统效率热舒适度、室内空气品质（部分）建筑采光（部分）测试过程：1、外墙和屋面

热工测试仪器

热工测试中使用的两种主要仪器：温度与热流巡回自动检测仪、红外摄像仪，温度与热流巡回自动检测仪用以测试墙体和屋顶的传热系数、围护结构内外表面温度，红外热成像仪用于检测房屋的建筑热工缺陷。其它设备包括铜-鏮铜热电偶和热流计等。测试过程1、外墙和屋面热工测试

根据现场建筑情况，测试组随机抽取，办公楼#1选择二层的北向外墙作为外墙传热系数的测试区域，同时选择临近的屋面作为测试区域。

商业综合楼#1测试房间为东北角。测试房间位于顶层东北角根据对实地现场的踏勘，对被测建筑采用随机取样的方法，选取了一单元顶层1102室的北侧卧室外墙进行布点测试。选取满足规范要求的墙体区域作为传热系数的测试区域，墙体内侧布置温度测点（热电偶）两个，热流计片两个；墙体外侧布置温度测点（热电偶）一个。高层住宅#1围护结构热工测试-热桥测试办公楼#1外墙热工测试：热桥

利用红外热像仪确定主体外围护结构内表面最低温度点和温度区域，在最低温度点安装热电偶进行测量。测试区域优先普查选择墙角、外墙屋面结合部等重点区域。在温度最低的红外热像图的相应位置上布置热电偶进行精确测量。

根据JGJ/T132—2009《居住建筑节能检测标准》中第6.1.5条规定的“室内外计算温度条件下热桥部位内表面温度”计算方法，折算标准状态下，热桥内表面温度为15.0℃，高于露点温度10.2℃，因此该建筑围护结构热桥内表面温度满足不结露要求。1月21日至1月23日期间外墙内外表面温度曲线图商业综合楼#1外墙、屋面传热系数1月21日至1月23日期间屋面内外表面温度曲线图商业综合楼#1外墙、屋面传热系数商业综合楼#1围护结构热工测试-热桥测试二层（标准层）南侧外墙红外热成像图一层东侧外强温度分布较均匀，墙边缘与主体位置温差1-3℃，且低温区域面积远小于0.5㎡，无明显的热工缺陷。二层南侧外墙、六层北侧外墙及屋面，边缘附近温度与主体位置温差均在1-2.5℃，且低温区域面积远小于0.5㎡，无明显的热工缺陷。东侧外墙外表面温度分布均匀，说明保温性能较好，无明显的热工缺陷。项目热桥无热工缺陷测试过程及结果一、外墙和屋面传热系数序号项目名称外墙做法屋面做法实测值现行标准要求实测值现行标准要求1办公楼#1

250mm混凝土+200mm厚岩棉保温层0.230.5

250mm混凝土+200mm厚岩棉保温层0.430.452商业综合楼#1200mm加气混凝土块+300mmEPS板、300mm岩棉板保温（首层）0.140.5350mm钢筋混凝土+300mmXPS保温层做法0.200.43高层住宅#1250mm厚混凝土+300mmHS-EPS板0.14300mm厚HS-EPS保温由于是采用了屋顶热辐射，无法进行测试4高层住宅#2180mm厚混凝土砖墙+250mm聚苯保温板0.13180mm厚混凝土楼板+300mm厚聚苯保温板0.12二、热桥内表面温度序号项目名称标准状态下热桥内表面平均温度（℃）是否结露备注（测试部位）1办公楼#115.0不结露测试第二层北墙墙角2商业综合楼#114.6不结露测试第六层北向房间北墙墙角3高层住宅#116.8不结露测试一单元顶层房间北墙墙角4高层住宅#218.1不结露

测试15号楼顶层房间北墙墙角测试结果三、非透光围护结构热工缺陷序号项目名称是否有热工缺陷备注（测试部位）1办公楼#1无测试第二层北墙以及整体建筑外立面2商业综合楼#1无测试第六层北向房间北墙以及整体建筑外立面3高层住宅#1无测试1单元顶层房间北墙以及整体建筑外立面4高层住宅#2无

测试15号楼顶层房间北墙以及整体建筑外立面结果分析1、性能指标保温性能远高于现行标准，外墙性能高于屋面；大多达到设计值，也有屋面未达到设计要求；可以做到无热桥设计：热桥内表面温度与室内空气温度、与主体部位内墙温度差均小于3℃2、保温做法及效果主要采用EPS外保温，保温厚度250—300。有单层粘贴，有双层错缝粘贴——效果无差别无明显热工缺陷，但热桥处理效果有差别：热桥内表面温度（折算到同一条件下）14.6-18.1℃建议：优先采用单层粘贴方式；300厚外保温方式可实施，但耐候性、耐久性需要进一步实验验证；新型外保温体系：保温一体化预制构件，采用轻质、加气混凝土、空心砖等辅助保温结构体系，降低外保温厚度等开展保温系统无热桥结构设计检验和验证。某天14:00外窗内表面温度分布图某天7:30外窗内表面温度分布图外窗内表面温度测点布置图（9为空气测点）外窗内表面温度监测数据（9天完整数据）4、外窗测试：办公楼#1测点3、测点4温度较室内侧其他测点温度有明显偏低，且随着室外温度波动有较大波动，说明玻璃边缘部位保温效果较差。外窗气密性测试内外表面温度监测结露检查4、外窗测试：商业综合楼#1外窗性能满足设计要求外窗的气密性为7级内表面左下角玻璃边缘温度明显偏低，外表面右上角玻璃边缘温度明显偏高，存在热工薄弱环节。外窗玻璃边缘部位存在结露现象。主要原因为工程完工不久建筑物内湿度较大外窗空气严重渗漏分两种情况：

（1）外窗窗扇处空气渗漏（左图）应为外窗型材翘曲变形所致；

（2）外窗与墙体接缝处空气渗漏（右图），应为安装密封缺陷所致。

4、外窗测试：高层住宅#1序号项目名称外窗做法K值气密性1办公楼#1130系列中悬单扇木窗；玻璃：Low-E中空玻璃；型材：130系列铝包木型材K≤1.5W/（m2·K）8级2商业综合楼#190系列内平开塑料窗；玻璃：三玻双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级3高层住宅#1120系列内平开铝木复合窗；玻璃：三玻双Low-E中空玻璃；型材：120系列铝包木复合型材K=0.8W/（m2·K）8级4高层住宅#282系列内平开塑料窗；玻璃：三玻双Low-E中空玻璃；型材：82系列内平开塑料型材K=0.8W/（m2·K）7级注：项目1非被动房设计理念；

传热系数K值不具备现场测试条件，数据为项目单位送检结果。测试结果四、外窗测试结果外窗传热系数K≤1.0W/（m2·K）是可以实现的；有的冬季太阳得热系数偏低。气密性等级达到7级以上；窗密封条密封不严外窗安装有缝隙空气泄漏建议：实现冬夏不同太阳得热系数改善玻璃边缘热工状况严控安装环节五、建筑气密性测试位置选取：建筑入口或每户入户门测试过程：1.测试前对被测建筑物非围护结构渗漏源进行封堵。2.关闭被测建筑物外围护结构中的门、窗等。3.打开建筑内/户内房间的门，保持室内环境空气流通。4.测试室内、外环境温度，可以根据室内、外温度对测试结果进行修正。5.开始测试。五、气密性测试：高层住宅#2名称建筑体积(m³)-50Pa下换气量L(m³/h)50Pa下换气量L(m³/h)-50Pa下换气次数n（次/h）n=L/V50Pa下换气次数n（次/h）n=L/V平均换气次数室内温度（℃）室外温度（℃）（注：室外压力测点所处环境的温度）12#楼1701室433.84755991.11.41.2515.7613#楼802室214.71401820.650.850.7518.23.415#楼101室362.51233110.340.860.619.48.615#楼1801室362.53185620.881.551.2219.15.6测试过程中发现部分外窗有漏风情况，有些房间内的马桶周围漏风明显，跟装修施工对建筑围护结构的影响有关，另外，有些房间还未正式使用，下水管道内没有水，容易漏气，由于条件限制，封堵不严实，如果正常使用时，由于管道内都有水，气密性会比现在好；测出的正压下换气次数与负压下换气次数不同，经分析与其外窗和外门的构造以及对地漏、风口的封堵情况有关；如果对外窗密闭性能进一步改进，装修过程中严格施工，测试时对房间地漏及风口进一步封堵，将会大大提高房间的气密性；测试结果测试结果五、建筑/户整体气密性测试序号项目名称换气次数

(次/h)备注-50Pa50Pa平均值1办公楼#10.781.180.98该办公楼测试之前正常运行。测试期间，关闭新风，对新风口和排风口以及卫生间地漏和通往屋顶的房门进行封堵，关闭外门窗，打开室内房间门，保持室内空气流通，测试位置为该栋楼东门。2商业综合楼#10.210.370.29该商业综合楼还未正式投入使用，房间内各房门还未安装。测试之前已对新风口、排风口、卫生间地漏等进行封堵，测试期间关闭外门窗，打开各层楼梯门、电梯门，保持室内空气流，通测试位置为该栋楼正门。3高层住宅#1典型户1.15-1.920.64-2.181.27-1.92该住宅已装修完成，还未正式入住。测试之前对房间内新风口、排风口、卫生间地漏、厨房油烟机排烟口进行封堵，测试期间关闭外门窗，打开室内各房间门，保持室内空气流通，选取4个典型户，测试位置为入户门。4高层住宅#2典型户0.34-1.100.85-1.550.60-1.25该住宅已装修完成，还未正式入住。测试之前对房间内新风口、排风口、卫生间地漏、厨房油烟机排烟口进行封堵，测试期间关闭外门窗，打开室内各房间门，保持室内空气流通，选取4个典型户，测试位置为入户门。

备注由于气密性测试是测建筑外围护结构的气密性，而房间内地漏以及风口均属于非围护结构渗漏源，所以在测试之前应进行封堵。（参见JGJ/T177-2009附录BB.0.4）根据所测建筑气密性结果，按气密性要求施工，被动房建筑气密性n50≤0.6次/h是可以达到的；装修后典型户实测气密性多数没有达到0.6次/h，可见装修对外围护结构密闭性的影响有关；建议气密性测试结果应以装修后测试数据为准。影响气密性测试结果因素：气密性测试条件、气密性计算范围结果分析室内环境温度相对湿度噪声、CO2、VOC供暖空调系统系统形式及配置运行状况主要参数及运行性能六、室内环境与供暖空调系统房间名称卧室噪声（dB（A））客厅噪声（dB（A））CO2浓度（PPM）房间名称卧室噪声（dB（A））客厅噪声（dB（A））CO2浓度（PPM）12#楼1401房间22.722.730014#楼901房间25.430.255013#楼802房间22.026.749014#楼1802房间22.622.635013#楼1202房间22.528.045015#楼101房间24.328.090013#楼1801房间22.122.128015#楼1801房间25.029.463014#楼103房间20.920.950015#楼1803房间23.923.9670注：噪声及CO2浓度为单次测试结果，15#楼101房间由于测试人员较多，因此CO2浓度较高。典型房间室内噪声及CO2浓度测试结果房间均设有CO2浓度传感器，但测试期间实测浓度均低于1000

PPM，无实际动作。六、室内环境与供暖空调系统测试结果六、室内环境与供暖空调系统测试项目名称空调系统配置测试结果备注热源末端锅炉效率热泵机组cop水泵效率新风机组热交换效率室内温度办公楼#1地源热泵机组2台地板辐射采暖新风热交换机组1台/平均2.08/58%