大連市傳染病醫(yī)院擴建項目綜合服務樓

項目單體實景圖

摘要

大連市傳染病醫(yī)院擴建項目綜合服務樓全面按照中國《近零能耗建筑技術標準》GB/T51350-2019、德國被動房（PHI）認證標準以及綠色建筑評價標準進行設計與建設的綠色低碳節(jié)能建筑。項目作為示范建筑，主要展示中國近零能耗建筑及德國被動房的前沿技術、高新技術的研發(fā)、運用、監(jiān)測和運維，是踐行碳中和理念、推進城市更新行動，以及激發(fā)建筑業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的重點示范工程。

關鍵詞

近零能耗建筑；被動房；公共建筑；外墻保溫集成；TABS智慧蓄能

概況

大連市傳染病醫(yī)院擴建項目綜合服務樓位于大連市結核病醫(yī)院南院區(qū)，毗鄰大連市傳染病醫(yī)院（大連市第六人民醫(yī)院），場址位于大連市甘井子區(qū)檜柏路東側，周邊交通便利，基礎設施條件成熟。北側為現(xiàn)狀山林地，西側緊鄰48m寬城市綠化帶，東側為山林地。項目建筑面積4000m2，配套地上連廊及附屬用房1000m2。半地下1層，地上6層。具備科研教學、辦公休息、遠程會診、后勤保障等功能，主要承載科研任務，如遇重大疫情，可以無縫轉換為醫(yī)護人員休整備勤區(qū)域，滿足緊急情況下（疫情期間）醫(yī)護工作人員休整使用。

項目于2021年9月通過了由中國建筑科學研究院組織的專家評審，在中國建筑節(jié)能協(xié)會官網(wǎng)進行公示并通過。2021年12月20日在北京舉辦的“第八屆全國近零能耗建筑大會”上獲得近零能耗建筑標識證書及獎杯，是遼寧省第一棟獲得近零能耗建筑測評認證的標識項目。

技術方案

本項目具體技術包括：高性能保溫系統(tǒng)；高性能門窗系統(tǒng)；優(yōu)良氣密性；無熱橋設計；自學習樓板蓄能系統(tǒng)；高效熱回收新風系統(tǒng)；置換式地板送風系統(tǒng)；基于物聯(lián)網(wǎng)云平臺的智能遮陽與照明控制系統(tǒng)；可再生能源系統(tǒng)等。

綜合服務樓可保證平時辦公人員工作及緊急情況下醫(yī)護人員休整期間的房間空氣品質(zhì)和舒適性要求。在保證任何條件下無差異化功能切換的前提下，實現(xiàn)全年維持恒溫、恒濕、恒氧、恒靜、恒潔的高標準舒適、健康及安全的室內(nèi)環(huán)境品質(zhì)。

技術措施路徑圖

1 建筑方案設計

通過優(yōu)化空間布局，合理搭配景觀、生態(tài)綠化等措施，滿足夏季、過渡季的自然通風效果，無渦旋、無靜風區(qū)，避免熱島效應。冬季增加日照，避免冷風對建筑以及室外人行區(qū)域的影響。

綜合服務樓外形堅持近零能耗建筑設計理念，力求簡潔規(guī)整，建筑主體呈矩形，減少不必要的轉折或凹凸，體型系數(shù)僅為0.22，建筑表面積的減少利于實現(xiàn)近零能耗能效指標。外立面采用簡潔明亮的現(xiàn)代式風格，外飾面采用淺白色質(zhì)感涂料兼具高反射隔熱，最大程度保證外墻保溫完整連續(xù)、無破損，并帶有耐潮、透汽、自清潔功能。

2 高性能圍護結構

2.1 外墻保溫做法

采用全新的外墻保溫集成系統(tǒng)，于地面或工廠內(nèi)將外墻、保溫及飾面層集成一體，通過吊裝與結構主體連接的裝配方式，有效規(guī)避了傳統(tǒng)薄抹灰保溫系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)脫落、空鼓、開裂、滲漏等現(xiàn)象，大幅度縮短了施工人員高空作業(yè)時間，降低了施工安全風險。外墻外保溫材料采用復合保溫形式，分別為145mm厚導熱系數(shù)為0.032W/（m·K）的GEPS保溫板，鋼骨架內(nèi)填塞80mm厚導熱系數(shù)為0.040W/（m·K）的巖棉板。

2.2 屋面保溫做法

外保溫材料采用最薄處280mm厚，導熱系數(shù)為0.025W/（m·K）的硬泡聚氨酯噴涂；水平防火隔離帶為50mm厚，導熱系數(shù)為0.065W/（m·K）的泡沫玻璃板，寬度為620mm。

2.3 基底保溫做法

建筑底板采用100mm厚導熱系數(shù)為0.025 W/（m·K）的硬泡聚氨酯噴涂。

2.4 外門窗系統(tǒng)

外窗、外門的玻璃采用三玻兩腔5鋼化+Low_E+16（90%氬氣）+5鋼化+16（90%氬氣）+ Low_E + 5鋼化中空玻璃。外窗的SHGC值為0.52（ 西側為0.34 ），K值為0.85W/（m2·K）。

2.5 氣密性設計

采用簡潔的建筑造型和節(jié)點設計，減少或避免出現(xiàn)氣密性難以處理的節(jié)點。選擇適用的氣密性材料做節(jié)點氣密性處理。對門洞、窗洞、電氣接線盒、管線貫穿處等易發(fā)生氣密性問題的部位，進行專項節(jié)點設計。

2.6 無熱橋設計

外墻板拼接處采用巖棉填塞預壓縮膨脹海綿條密封，外表面粉刷耐候涂料的方式，屋面則是采用整體噴涂的方式，避免保溫材料間出現(xiàn)通縫。管道穿外墻部位預留套管并預留足夠的保溫間隙。

3 暖通空調(diào)系統(tǒng)

本項目冷、熱源由一臺空氣源熱泵機組提供，滿足建筑的全年冷、熱負荷需求。采用雙轉輪式熱回收新風機組，分設全熱回收轉輪、顯熱回收轉輪，綜合熱回收效率為76.2%。采用自主研發(fā)的自學習智慧蓄能系統(tǒng)為室內(nèi)提供必要的冷/熱量。借助蓄冷/熱能承壓系統(tǒng)實現(xiàn)削峰填谷的節(jié)能運行策略。

自學習智慧蓄能系統(tǒng)（TABS）是由都市發(fā)展設計集團研發(fā)并持續(xù)優(yōu)化的，基于AI線性回歸算法的可預測自適應蓄熱蓄冷系統(tǒng)，達到國際一流水平。

4 智能光環(huán)境及電氣節(jié)能

本項目辦公、會議、休息大廳等主要功能空間，采用智慧照明，依據(jù)環(huán)境光照情況調(diào)整亮度，并能根據(jù)全天時序與室外天光色溫保持同步運行，智慧節(jié)能無需冗余手動操作，利于使用者身心健康，同時幫助其提升工作效率，大幅降低建筑照明運行能耗。

同時，選用鋁合金外遮陽百葉簾，配備基于物聯(lián)網(wǎng)云平臺的自動控制系統(tǒng)，能夠做到在遮擋太陽直射和眩光的同時將陽光導入室內(nèi)，保證建筑能效和室內(nèi)光熱舒適度的最佳平衡。

辦公室、會議室等室內(nèi)區(qū)域采用自帶光感、人感的智能照明燈具，與外遮陽控制聯(lián)動，依據(jù)環(huán)境光照，燈具自動調(diào)整亮度，保證工作面500lx照度恒定。并結合人員占空狀態(tài)，自動開關，實現(xiàn)自然采光與人工照明的協(xié)調(diào)運行。

外遮陽百葉簾系統(tǒng)采用無線智能控制系統(tǒng)，實時感知天氣陰晴、陰影遮擋、太陽軌跡，自動運行，無需冗余控制布線，大幅改善室內(nèi)光熱環(huán)境。基于物聯(lián)網(wǎng)云平臺，遇到網(wǎng)絡波動故障情況，自動遠程報警，保證使用運行維護，營造健康、節(jié)能、舒適的室內(nèi)光熱環(huán)境。

智能光環(huán)境系統(tǒng)

施工技術創(chuàng)新應用

1 外墻保溫集成系統(tǒng)

通過將外墻保溫系統(tǒng)化設計，將鋼結構骨架、填充巖棉、纖維水泥板、石墨聚苯板、飾面層集成在一起，能夠實現(xiàn)在地面完成大部分保溫作業(yè)，減少了高空作業(yè)，安全可靠。在平面施工完成后進行吊裝，能夠有效控制質(zhì)量，避免造成保溫墻體脫落。本系統(tǒng)突破了墻體原有施工工序限制，不必等到墻體施工完成后才能進行保溫作業(yè)，集成系統(tǒng)的生產(chǎn)加工可以與主體施工的同時進行，主體結構完成可立即進行安裝，鋼結構外維護與薄抹灰保溫集成系統(tǒng)突破傳統(tǒng)施工工序的限制，節(jié)省工期，提高效率。

外墻保溫集成系統(tǒng)

2 AI自學習智慧蓄能系統(tǒng)（TABS）

將輻射式管路預埋于樓板混凝土層中，利用混凝土蓄熱蓄冷及熱惰性能力，通過樓板輻射制冷和采暖。樓板蓄能系統(tǒng)基于氣象預測，擁有自主學習、自我修正的能力。利用微型氣象站及監(jiān)控傳感器實時采集氣象數(shù)據(jù)、建筑本體數(shù)據(jù)、室內(nèi)設計參數(shù)，通過AI算法推算實際供應能耗量及蓄能時間，通過運行數(shù)據(jù)持續(xù)修正，不斷適應系統(tǒng)實際運行中的復雜因素，調(diào)整蓄能樓板的運行方式，使系統(tǒng)的運行趨于節(jié)能化、標準化、定制化。借助峰谷電價差優(yōu)勢，實現(xiàn)低成本、低耗能、高舒適性的使用需求。

AI 自學習智慧蓄能系統(tǒng)

能效控制指標

1 近零能耗建筑技術標準

本項目所在地大連市地處北半球中緯度地帶，屬于暖溫帶大陸性季風氣候，三面環(huán)海，又具有明顯的海洋性氣候特征。氣候分區(qū)屬于寒冷ⅡA地區(qū)。綜合服務樓遵循《近零能耗建筑技術標準》GB/T51350-2019針對公共建筑能效指標的要求進行設計與建造。項目采取“被動為先、主動優(yōu)化、經(jīng)濟適用”的技術原則，使綜合服務樓的使用性能與增量成本達到最佳平衡，大幅度降低項目運行能耗及后期運維成本。項目實現(xiàn)建筑綜合節(jié)能率較現(xiàn)行標準降低68.12%，建筑本體節(jié)能率較現(xiàn)行標準降低55.96%，可再生能源利用率達到27.62%。

2 德國被動房研究所PHI

本項目按照PHPP模擬計算，全年供熱需求=13kWh/（m2a），熱負荷=11W/m2；全年供冷需求=13kWh/（m2a），冷負荷=8W/m2；全年一次能耗消耗量為105kWh/（m2a）；氣密性設計值為在室內(nèi)外±50Pa壓差下?lián)Q氣次數(shù)≤0.6h。以上指標內(nèi)容均滿足被動房PHI標準的設計要求。

結論及展望

大連市傳染病醫(yī)院擴建項目綜合服務樓建設過程中涉及設計、選材、施工、檢測、運維五大板塊，是都市發(fā)展設計集團獨立自主研發(fā)式設計、智能化建設、全過程計算、智慧化運營的系統(tǒng)集成工程。以此為實踐探索與突破口，為關聯(lián)延伸產(chǎn)業(yè)的轉型升級提供了項目示范與實踐基礎，同時也為相關技術規(guī)范及施工質(zhì)量驗收標準的制訂提供了有力依據(jù)。