郁琦桐
(上海和卓置業(yè)有限公司,上海 201114)
2020年9月22日,國家主席習近平首次向世界宣示,中國將力爭在2030年前實現(xiàn)碳達峰,在2060年前實現(xiàn)碳中和。在“雙碳”時代背景下,超低能耗建筑應運而生。許多國家都在積極制定超低能耗建筑發(fā)展目標和技術政策,建立適合本國特點的超低能耗建筑標準及相應技術體系[1-4],超低能耗建筑所代表的綠色、智慧、健康的居住體驗正在成為全世界居住標準的進化趨勢[5]。隨著《上海市超低能耗建筑項目管理規(guī)定(暫行)》[6]的發(fā)布,2021年2月,由旭輝集團開發(fā)建設,并由通州建總集團有限公司承建的世紀古美項目(閔行區(qū)七寶鎮(zhèn)古美北社區(qū)S110501單元27-01地塊,以下簡稱“本項目”)順利通過上海市住建委超低能耗方案評審,成為上海首個超低能耗住宅項目,對我國夏熱冬冷地區(qū)未來進一步推廣超低能耗建筑起到技術引領示范作用。筆者有幸參與本項目全周期的管理工作,因此本文以本項目為例,提煉超低能耗住宅項目技術實施路徑和管理體系,為后續(xù)更多超低能耗建筑全周期管理貢獻思路。
超低能耗建筑是指適應氣候特征和場地條件,在利用被動式建筑設計和技術手段大幅降低建筑供暖、照明、空調需求的基礎上,通過主動技術措施提高能源設備與系統(tǒng)效率,以更少的能源消耗提供舒適室內(nèi)環(huán)境的建筑。依據(jù)《上海市超低能耗建筑技術導則(試行)》[7],現(xiàn)行要求其供暖、空調、照明、生活熱水、電梯能耗水平應較2016年建筑節(jié)能設計標準降低50%以上。本項目為新建住宅,規(guī)劃用地面積3.75萬m2,總建筑面積12.42萬m2,容積率2.2。超低能耗建筑實施范圍為12棟17~18層高層住宅,采用裝配整體式剪力墻結構。為滿足相關要求,本項目超低能耗建筑總體技術措施分為被動式、主動式兩部分,以下分別介紹。
被動式技術措施包括建筑本體節(jié)能措施、圍護結構節(jié)能措施、建筑氣密性控制措施和圍護結構熱橋控制措施4部分。
建筑本體節(jié)能措施包括規(guī)劃布局、建筑朝向、建筑體形、窗墻比、自然采光與通風等部分。本項目各單體建筑朝向均為南偏東18.75°,具有良好的日照條件,平面規(guī)整,體形系數(shù)在0.37~0.40;項目在保證采光通風的前提下,對窗墻比進行適當控制,減少東西向房間的外窗設置。
圍護結構節(jié)能措施分為屋面、墻體和門窗3部分。
(1)本項目屋面采用倒置式屋面,保溫層采用150mm擠塑聚苯乙烯泡沫(XPS)板,屋面?zhèn)鳠嵯禂?shù)達到0.26W/(m2·K)。
(2)本項目采用3種外墻保溫體系,其中兩種屬于外墻保溫一體化形式。一種是預制混凝土夾心保溫外墻板,將65mm聚氨酯硬泡沫塑料用不銹鋼連接件固定在55mm外葉板和200mm內(nèi)葉板之間;一種是免拆保溫模板一體化墻體保溫系統(tǒng),在現(xiàn)澆混凝土外墻外側應用100mm硅墨烯免拆模保溫板;對于局部采用加氣混凝土砌塊的部位,外側采用保溫裝飾一體板,其中保溫材料為60mm熱固復合聚苯板。同時,所有外墻內(nèi)側均采用10~15mm無機保溫膏料做內(nèi)保溫,組合保溫系統(tǒng)使得外墻平均傳熱系數(shù)達到規(guī)定[8]中不超過0.4W/(m2·K)的要求。
(3)本項目外窗選用高性能系統(tǒng)窗,三玻兩腔中空Low-E玻璃,窗框采用斷橋鋁合金,型材隔熱腔內(nèi)填充保溫材料,最終使得整窗熱傳系數(shù)滿足凸窗不大于1.6W/(m2·K),平窗及陽臺門不大于1.8W/(m2·K),遠低于常規(guī)住宅外窗傳熱系數(shù)2.2W/(m2·K)。
建筑氣密性控制措施包括門窗、穿墻洞口等部位的氣密性處理。本項目戶內(nèi)門氣密性達到7級,外窗氣密性達到8級,外門窗和結構墻之間的縫隙采用耐久性良好的材料密封,室內(nèi)一側使用防水隔汽膜,室外一側使用防水透汽膜。穿墻管道與洞口之間的縫隙采用巖棉填實,穿墻管道處外墻內(nèi)側粘貼防水隔汽膜,外墻外側粘貼防水透汽膜。
圍護結構熱橋控制措施包括陽臺及設備平臺、凸窗板、外窗與結構墻體連接節(jié)點、屋面(包括女兒墻和出屋面立管)等部位,均采用熱固復合聚苯板、XPS板或無機保溫砂漿保溫。
主動式技術措施包括供暖空調與新風系統(tǒng)方案、電氣節(jié)能方案、生活熱水系統(tǒng)(包含可再生能源)和能耗監(jiān)測與控制4部分。
供暖空調方案分為兩種,3棟樓采用風冷熱泵型地暖空調兩聯(lián)供系統(tǒng),9棟樓采用多聯(lián)式空調(熱泵)機組和一級能效的燃氣熱水地板輻射地暖。本項目每戶單獨設置一套帶全熱回收裝置的新風系統(tǒng),制冷工況焓效率達70%以上,供熱工況焓效率達75%以上。
電氣節(jié)能方案包括節(jié)能照明和節(jié)能電梯。本項目采用節(jié)能LED燈具,設計照明功率密度不大于現(xiàn)行標準[9]的70%。采用帶能量反饋的變頻調速(VVVF)驅動系統(tǒng)類型且待機功率不大于120W的節(jié)能電梯,以降低電梯能源消耗。
生活熱水方案采用太陽能與燃氣組合式熱水供應方式,其中太陽能熱水采用集中集熱分戶儲熱的形式,集熱器集中布置在各棟樓屋面,太陽能集熱效率為55%。采用風冷熱泵型地暖空調兩聯(lián)供系統(tǒng)的3棟樓單獨配置燃氣熱水器,其余9棟樓利用燃氣壁掛爐兼做生活熱水供應。
能耗監(jiān)測與控制方案包括公共區(qū)域計量、戶內(nèi)計量和可再生能源計量3部分。
通過上述被動式、主動式兩類措施,即可完成本項目超低能耗建筑技術路線。區(qū)別于常規(guī)裝配式混凝土建筑,本項目為達到超低能耗標準,應用了更加復雜的門窗系統(tǒng)、保溫系統(tǒng)、電器系統(tǒng)等,這無疑對項目的現(xiàn)場管理提出了更高要求。接下來,筆者通過在本項目全周期管理的經(jīng)驗,總結超低能耗住宅項目管理體系。
本項目作為上海市首個超低能耗住宅項目,保溫材料新穎,施工節(jié)點復雜,且現(xiàn)場管理無章可依,無例可循,這要求除施工承建單位外,項目建設方需更多參與到項目現(xiàn)場管理過程中。彼得·德魯克在其著作《卓有成效的管理者》[10]提出過一個經(jīng)典的管理學觀點,即“做對的事情”比“把事情做對”更重要。因此作為項目建設方需深刻理解超低能耗實施方案,主動賦能“把事情做對”——構建超低能耗住宅項目現(xiàn)場管理體系,從而多幫扶共提效,協(xié)助和指導承建單位“做對的事情”。本項目實踐中,筆者構建出一套適合超低能耗住宅項目現(xiàn)場管理體系——即“精細管理、智慧管理、綠色管理三位一體”的有效管理模式。
精細管理體現(xiàn)在項目全周期的各個階段,包括施工準備、過程管控、成果沉淀等。
施工準備階段,建設方多次組織多家設計院參加審圖會,確保圖紙及節(jié)點做法的一致性。之后要求施工方樣板先行,大區(qū)施工前異地施工了兩層的足尺實體樣板,以試驗3種外墻保溫體系的交接節(jié)點、硅墨烯免拆模保溫板支模、副框預埋、立面弧形線條梁等做法,提前進行節(jié)點深化,關注施工重難點,確保大區(qū)施工一次做對,減少拆改。
過程管控階段的精細管理包括強化工人交底、聯(lián)合巡檢常規(guī)化、做法優(yōu)化日?;取9P者通過現(xiàn)場的實際管理過程,優(yōu)化了相應工序及做法,如優(yōu)化熱固復合聚苯板排版圖,采用“粘—錨—掛”三重固定方式,確保熱固復合聚苯板與砌筑墻體基層結合牢固,避免后期開裂、脫落風險。
成果沉淀階段的精細管理包括建設方內(nèi)部協(xié)同,每雙周一次復盤會總結超低能耗管理經(jīng)驗并最終形成超低能耗工程管理手冊。本項目還專門打造上海市首個超低能耗工法間面向社會開放以宣傳超低能耗,起到良好的社會示范作用。
本項目除了應用建筑信息模型(BIM)、實名制門禁系統(tǒng)、車輛識別系統(tǒng)、綠色施工系統(tǒng)等常規(guī)智慧工地管理方式外,還專門針對超低能耗管控應用了3項特殊的智慧化管理手段。
(1)利用組合工具解決套筒灌漿難題。不同于常規(guī)項目夾心保溫PC構件墻腳為混凝土封閉結構,超低能耗PC墻腳為開放式保溫夾層,灌漿料會滲入保溫材料縫隙中,造成套筒內(nèi)漿面回落。本項目采用全自動智能灌漿機和PC灌漿飽滿度指示器二者的組合應用解決了該技術難題,同時減少人工25%。使用全自動智能灌漿機,預設灌漿壓力和灌漿速度,避免壓力過大沖破坐漿層;采用PC灌漿飽滿度指示器封堵出漿孔,透明管顯示灌漿料溢出情況,活塞將多余灌漿料壓入套筒,避免回落。
(2)應用智慧管理軟件(班佑APP)進行日常輔助管理。將材料報驗、工序檢查、停止檢查點檢查等日常管理手段集成在軟件中,可隨時確保無遺漏并可回溯。相對于常規(guī)項目,過程管理中增加超低能耗相關停止檢查點,如PC預埋節(jié)能副框,門窗框四周防水隔汽膜、透氣膜粘貼,穿墻洞口封堵等。
(3)可視化工具開發(fā)和應用。筆者在工程管控過程中,開發(fā)停止點可視化表格,確保重要停止點檢查無遺漏;開發(fā)外立面網(wǎng)格化圖表,確保螺桿洞封堵和穿墻洞封堵無遺漏;開發(fā)實測實量可視化表格,提升實測實量效率及土建移交精裝效率。
本項目作為超低能耗住宅項目,正式運營后每年CO2減排超過1200t,能耗相比常規(guī)建筑節(jié)約50%以上。除此之外,項目在建造過程中也注重綠色管理,全過程踐行超低能耗理念。本項目光是應用硅墨烯免拆模保溫板一項就節(jié)約了木模板2萬m2。此外,在PC廠將立面線條與夾心保溫墻板一體預制,不僅減少了現(xiàn)場混凝土澆筑量,也將立面線條的熱橋效應降到最低,又保證了成型效果,并節(jié)省1d/層的工期。
應用上述超低能耗住宅項目現(xiàn)場管理體系,即“精細管理、智慧管理、綠色管理三位一體”的管理模式,取得了較為良好的實際效果,也為超低能耗住宅項目的全周期管理提供了一種可參考的范式。
發(fā)展超低能耗建筑新技術,將是未來建筑發(fā)展的必然趨勢。在上海市提出要在2025年實現(xiàn)碳達峰的戰(zhàn)略背景下,本項目是上海市首個超低能耗住宅項目,具有技術導向、政策導向的雙重意義。本文基于管理實踐,構建出一套適合超低能耗住宅項目現(xiàn)場管理體系——即“精細管理、智慧管理、綠色管理三位一體”的有效管理模式,為超低能耗住宅項目的全周期管理提供了一種可參考的范式。