遼寧中醫(yī)藥大學(xué)附屬第二醫(yī)院時珍樓近零能耗改造項目是既有建筑提質(zhì)改造項目,按照中國《近零能耗建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》GB/T51350-2019進(jìn)行設(shè)計。通過“以修代建、精細(xì)修繕”方式實現(xiàn)該項目室內(nèi)舒適度提高及能耗的大幅降低,并提升了建筑的安全性能。是醫(yī)院類既有建筑首家通過近零能耗建筑設(shè)計認(rèn)證項目,為嚴(yán)寒地區(qū)既有建筑改造提供了示范案例。
項目概況
遼寧省沈陽市于洪區(qū)屬于嚴(yán)寒地區(qū),氣溫年較差大,具有冬季時間長,夏季時間較短且多雨的特點。遼寧中醫(yī)藥大學(xué)附屬第二醫(yī)院時珍樓建成于20世紀(jì)80年代,為普通住院樓。建筑面積7344m²,空調(diào)面積4833.15m²,共8層,體形系數(shù)0.22。
建筑外墻原保溫層為XPS板,未達(dá)現(xiàn)行防火要求,且外墻飾面可見脫落和修補(bǔ)。改造前,項目空調(diào)系統(tǒng)接自院區(qū)中央空調(diào)系統(tǒng),末端是風(fēng)機(jī)盤管送風(fēng),無新風(fēng)系統(tǒng)。院區(qū)冬季采暖和生活熱水主要設(shè)備為溴化鋰直燃機(jī)組,夏季制冷為磁懸浮制冷機(jī)組,冷熱源穩(wěn)定。
技術(shù)方案
按照被動優(yōu)先、主動優(yōu)化,可再生能源補(bǔ)充的總體技術(shù)路線,以氣候特征為引導(dǎo)進(jìn)行建筑方案設(shè)計。在改造時,充分考慮項目原有設(shè)計的特點,綜合確定改造技術(shù)措施,提高改造的經(jīng)濟(jì)性、合理性,使改造措施更具普適性。
1.高性能外保溫
拆除建筑原XPS外墻保溫系統(tǒng),增加60mm厚的真空絕熱板作為外保溫層,傳熱系數(shù)小于0.15W/(m²·K)。與巖棉、擠塑板等保溫材料比較,真空絕熱板更薄,重量更輕,施工更加便捷。同時,真空絕熱板為不燃材料,提高了建筑整體防火級別。安裝采用薄抹灰體系,保溫層分兩層錯縫施工,外飾面層為真石漆涂料。
屋面增加350mm擠塑聚苯板,傳熱系數(shù)不高于0.1W/(m²·K),保溫層下鋪設(shè)隔氣卷材,保溫層上設(shè)置防水卷材。
原窗為2018年更換的三玻兩腔塑鋼窗,性能較好。為減少室內(nèi)側(cè)施工對醫(yī)院的影響,保留原外窗。設(shè)計在原外窗外增加雙玻塑鋼窗,采用5+9A+5Low-E玻璃。綜合傳熱系數(shù)低于1.2W/(m²·K),氣密性8級,太陽得熱系數(shù)0.45。外門窗采用內(nèi)嵌安裝,使用保溫附框,外保溫壓部分窗框。
加強(qiáng)了建筑的氣密性處理,減少冬季冷風(fēng)滲透及夏季熱風(fēng)對空調(diào)能耗的影響,避免因濕氣侵入使建筑出現(xiàn)發(fā)霉、結(jié)露等問題。由于是既有建筑改造,內(nèi)部改造會影響醫(yī)院的正常運作。故在外墻外表面通過抹20mm不間斷水泥砂漿層作為增加的氣密層,對窗戶、穿墻管線、新風(fēng)口等部位做特殊處理。
對建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)中潛在的冷熱橋構(gòu)造進(jìn)行加強(qiáng)保溫隔熱降低傳熱的設(shè)計。外墻連接錨固件采用斷熱橋錨栓,板縫內(nèi)填充硬泡聚氨酯材料;穿圍護(hù)結(jié)構(gòu)的管道洞口與管道間填充保溫材料;與另一棟樓相通的連廊墻壁外側(cè)作保溫;墻壁附作物,如雨水管,改造時臨時拆除,復(fù)原時加裝隔熱墊片、一體斷熱橋固定件等。
2.高效空調(diào)新風(fēng)
由于圍護(hù)結(jié)構(gòu)性能的提升,建筑冷熱需求大幅下降,原建筑的冷熱源作為備用,增加空氣源熱泵機(jī)組對建筑提供冷熱,安裝于一層地面,額定性能(COP)制冷系數(shù)3.4,低溫環(huán)境制熱系數(shù)2.3。末端仍然采用原風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)。
增加熱回收潔凈新風(fēng)系統(tǒng),新風(fēng)經(jīng)過初效、靜電和高效過濾器,PM2.5過濾效率高達(dá)99.95%,同時冬季熱回收效率高達(dá)80%。設(shè)置了CO2檢測與聯(lián)動,新風(fēng)機(jī)頻率可根據(jù)CO2含量自動調(diào)節(jié)。
3.高效照明
將原建筑中非LED照明燈具更換為LED。對照度不達(dá)標(biāo)房間的燈具進(jìn)行更換。
4.可再生能源
屋面設(shè)置光伏發(fā)電系統(tǒng),選用550Wp單晶硅電池組成共計108塊,總裝機(jī)容量為59.4kWp,設(shè)有50kW組串式逆變器1臺。經(jīng)計算,本項目光伏發(fā)電系統(tǒng)年發(fā)電量為70 200kW·h,采用“自發(fā)自用、余電上網(wǎng)”的模式。
5.室內(nèi)空氣品質(zhì)檢測及能源監(jiān)控系統(tǒng)
項目監(jiān)測系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對電耗、冷熱量、室內(nèi)空氣品質(zhì)實時監(jiān)測。分樓層安裝智能遠(yuǎn)傳電表、4G數(shù)據(jù)采集器實現(xiàn)用電量和用電參數(shù)實時采集。對重點用能設(shè)備,如空氣源熱泵、空調(diào)水泵、光伏發(fā)電系統(tǒng),分別單獨計量。各樓層空調(diào)總水管安裝冷熱量計量表,通過數(shù)據(jù)采集器實時采集樓層數(shù)據(jù)。每層安裝1臺可移動式空氣檢測儀,檢測儀通過連接室內(nèi)無線網(wǎng)絡(luò)wifi,將檢測數(shù)據(jù)實時上傳至系統(tǒng)平臺,動態(tài)檢測樓層溫度、濕度、CO2濃度及PM2.5數(shù)據(jù)。
設(shè)計參數(shù)及能效指標(biāo)
室內(nèi)環(huán)境的設(shè)計參數(shù)為冬季≥20℃,夏季≤26℃,主要房間新風(fēng)量2次/h,CO2濃度≤900ppm,室內(nèi)PM2.5濃度比室外低100倍。
按照《近零能耗建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》GB/T51350-2019、《近零能耗建筑測評標(biāo)準(zhǔn)》計算,建筑本體節(jié)能率為49.42%,建筑綜合節(jié)能率為64.43%,可再生能源利用率為49.74%。
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