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世界最大最高的装配式被动房住宅项目

2020-05-30  zhaxx

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01

被动房的关键特征就是可以实现建筑的超低能耗或近零能耗,无需通过建筑机械的主动供暖、通风、照明等就能达到高度的热舒适性,同时大大降低了建筑在运营和维护期间的成本,为人类的可持续发展做出贡献。


而装配式建筑则利用场外制造的元素,将构件质量控制在工厂生产环境中,同时使项目在施工阶段减少了对场址周围的环境影响。



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02

项目概况


项目名称:康奈尔大学科技学院公寓(The House at Cornell Tech)
项目地点:纽约市罗斯福岛
建筑高度:82.3米,26层
建筑面积:25269.6平方米
公寓间数:352间

项目总览
 


项目团队认为,被动房建筑背后的基本理论很简单。它们具有高度绝缘,紧密的建筑围护结构,再加上节能的机械设备,可显著减少建筑加热,冷却和通风所需的能量。

经过Steven Winter Associates和BuroHappold Engineering及其他参与各方的研究后,决定使用紧凑的建筑形式,通过降低建筑物的表面积与体积比去减少建筑物内部与外部之间的热传递,从而有助于建筑物在夏季保持凉爽而在冬季保持温暖。




  西立面  



  南立面  

外围护结构在被动房的“使用最少的能量维持舒适的室内环境”目标方面起着至关重要的作用。


从概念上讲,与单元式幕墙(unitized curtain wall)相比,镶板墙(panelized wall)固有地在建筑物周边上的接缝更少,因此更易于实现气密性。高度预制的外围护结构还具有成本效益优势,且工厂中更好的质量控制带来了项目质量的提高及更快的现场施工速度。


在外围护结构安装和密封的过程中,项目团队密切协调了结构中的机械设备和热桥切断的位置,以确保外围护结构的无热桥处理。

除了做到外墙的连续隔热,项目团队在主体混凝土结构连接(立面,屋顶,地基,入口雨棚)和阳台的连接处均安装了Sch?ck Isokorb? 的隔热装置。

同时在屋顶设备基础上使用承重的隔热装置,并使用了切断热桥的混凝土砌体单元。确保了无热桥设计与施工。


针对被动房的高效新风热回收系统元素,康奈尔大学科技学院公寓安装了Energy Recovery Ventilation (ERV)系统来服务于大楼的通风和加热/冷却,安装在屋顶的ERV单元服务于公寓单元楼层的通风,安装在二楼的单元则负责一、二两层。

ERV系统可以从楼内排出的废气中提取热能和冷能用于处理新鲜空气的供应,当进入和排出的空气通过ERV时,热量和湿气便会交换,从而不断产生干燥的新风。


因为在一个26层的高层建筑中,有500多名居住者和许多不定期的租约,更换组合式通风系统中许多单个过滤器的维护成本过高,且每个单元都需要定期更换空气过滤器。而中央空气分配系统仅有屋顶的ERV中存在少量空气过滤器,易于维护,也不会打扰住户。
 
楼宇的供暖和制冷则采用了Variable Refrigerant Flow (VRF) 可变制冷剂流量系统,它就像典型的空调一样,但在两个方向上都起作用:它可以在凉爽的月份从外部空气中吸收热量以提供热量,而在温暖的月份可以从室内空气中提取热量。


尽管订单超过500个蒸发器,但可用的供应商仍未准备提供定制的蒸发器单元。由此可见市场对被动房所需的产品尚未准备充分,希望随着低能耗或近零能耗建筑的发展,市场可以在未来作出回应。


预制规模

主要项目特征



康奈尔大学科技学院公寓通过细致的朝向/光照设计、超高气密性和连续隔热的外围护系统、结构连接处的热桥切断处理和ERV/VRF系统从多个环节满足了被动房的认证要求,作为第一个高层被动房住宅,我们可以从项目

下面我们就来详细地看看采用了高度预制外围护墙板的康奈尔大学科技学院公寓是出色地实现隔热和气密性的。




该系统还具有排湿功能,使用湿膜和内膜作为防潮的第二道防线。同时该系统重量较低,减轻了主体结构的负担。


而纤维水泥实为建筑高性能混凝土,具有很强的抗压和抗拉能力,可以承受一定程度的变形而不会开裂或断裂。这种材料可视为低孔隙率水泥混合物,由细骨料形成,并与纤维混合以增加强度。


每个面板的高度为9到11米,高一层。窗框采用三玻两腔玻璃进行隔热。EEWS在工厂生产面板时安装了窗户,以确保气密性。巨型面板通过塔式起重机吊起,并固定在预留在建筑的锚上。


最终,总面积近13935.5平方米的大型外墙面板作为一个完整的外围护系统(被交付到现场完成了安装。经过完成安装后的鼓风机门测试(确认外壳的气密性)后,发现建筑物的性能已经超出了允许气流率的25%的预期水平,从而确保了被动房的认证。


在被动房中,消除热桥(这种情况是由金属或混凝土制成的裸露元素将热量传导至建筑物内部或从建筑物内部传导出去)与密封性一样重要。


康奈尔大学科技学院公寓项目在处理外围护和楼顶设备的热桥时,采用了一系列的产品来缓解热桥和空气的渗透,其中主要包括:



这些产品都在创造连续的隔热保温层方面发挥了巨大的作用。


这是一个非常成熟的混凝土结构连接处的热桥处理方案,目前已在国外多个著名被动房和装配式项目中使用处理相关问题。其断桥构件保证了立面保温的连续性,同时也达到承重的作用。


最典型Isokorb?K型隔热装置由防火板、THE(高热效率)抗压模块、抗拉与抗剪力钢筋及保温材料组成。在形成断热的同时,该系统还能转移负载和保持结构完整。



不锈钢直杆和弯杆的布置是通过EPS模塑和轴承块作为拉伸和剪切加固;这些都是工厂焊接的钢筋条,以提供阳台和楼板结构之间的连续性。

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03


从康奈尔大学科技学院公寓项目来看,作为在降低建筑能耗方面发挥最主要作用的外围护结构是十分适合通过高度预制的外墙板来达到气密性和隔热的要求的。

犀点希望通过借鉴康奈尔大学科技学院项目,为国内被动房及各类超低/近零能耗建筑的发展带来一些启示,共同建设一个可持续发展的未来建筑生态环境。

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