地源熱泵系統(tǒng)通過深埋地下的管道進行熱交換，達到室內(nèi)冬暖夏涼的效果

(相關(guān)資料圖)

高保溫密閉系統(tǒng)讓北京實創(chuàng)醫(yī)谷產(chǎn)業(yè)園東區(qū)15號科研樓實現(xiàn)四季恒定溫度

科技創(chuàng)新系列報道之三

像造飛機一樣造房子，將大數(shù)據(jù)、云計算等數(shù)字技術(shù)融入房屋建造領(lǐng)域、打造“被動式建筑”……十年前，這些詞聽上去還像是天方夜譚，現(xiàn)如今，這些科技卻都已經(jīng)變成了現(xiàn)實：裝配式技術(shù)讓高樓大廈短期內(nèi)平地起不再是夢，數(shù)字技術(shù)讓房子像電子設(shè)備一樣充滿高科技，“被動式建筑”讓老百姓不用開空調(diào)照樣能過個舒服的夏天。科技的日新月異不僅在重大工程、公共建筑領(lǐng)域表現(xiàn)亮眼，而且推動了居民住宅的建設(shè)和更新，讓老百姓住得舒適又經(jīng)濟。

裝配式技術(shù)

像造飛機一樣造房子

在亦莊地區(qū)，有一個像魔方一樣的建筑，這就是北京亦莊藍領(lǐng)公寓。這座9層32米高的建筑，是由一個個黃綠相間的箱式房屋吊裝而成，整體裝配率92%，抗震烈度八級，是北京市AAA級超高裝配率模塊化示范工程。

由中建科技集團有限公司承建的北京亦莊藍領(lǐng)公寓，是國內(nèi)樓層最高、建筑規(guī)模最大的模塊化建筑，可提供1810間住房。其中，1504間為模塊化箱式房屋。與傳統(tǒng)建造方式相比，模塊化建造可大幅縮短投資周期，每個房間的機電、管線、家具、裝飾、幕墻等90%在工廠完成預制生產(chǎn)，運到現(xiàn)場可直接吊裝，實現(xiàn)了“像造飛機一樣造房子”。

據(jù)中建科技亦莊藍領(lǐng)公寓項目執(zhí)行經(jīng)理李志鵬介紹，從開工到施工結(jié)束，項目歷時9個月時間，而傳統(tǒng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的建筑一般要花費兩年半的時間。依托中建科技的裝配式建筑智慧建造平臺和銜接箱體的BM板連接技術(shù)，現(xiàn)場10名工人配合1臺塔吊，每小時可完成4個箱式房屋吊裝，如果4臺塔吊40名工人同時作業(yè)，一天可完成88個箱式房屋的吊裝，而且吊裝精度可控制在5毫米之內(nèi)，建造速度比傳統(tǒng)建造速度快60%。

北京青年報記者了解到，模塊化的智能建造是未來城市新的綠色建造方式，不僅建造速度更快、精度和質(zhì)量更高，而且具有高效節(jié)能的特點：項目建造過程中的零濕作業(yè)，可節(jié)水70%并實現(xiàn)零污水排放；“積木”現(xiàn)場搭接，免搭建腳手架和模板，可減少80%的建筑垃圾；免焊接等工序，可節(jié)電70%；可循環(huán)材料利用率達到90%，實現(xiàn)零材料損耗。同時，其可拆卸、可更換、可回收的部件屬性，極大降低了入住后的維護成本。

模塊建筑其實是裝配式建筑發(fā)展的新模式。裝配式建筑，通俗說就是“像搭積木一樣地造房子”，將梁、板、柱、墻等結(jié)構(gòu)構(gòu)件在工廠預制生產(chǎn)，然后在施工現(xiàn)場搭“積木”式裝配，再通過現(xiàn)澆帶形成整體結(jié)構(gòu)。

朝青知筑項目是北京城建集團首個自主開發(fā)的裝配式建筑。在科技方面它實現(xiàn)了幾個“創(chuàng)新”：在研發(fā)建設(shè)過程中，就提高裝配適宜性進行設(shè)計研究，形成模塊化戶型的解決方案；開展裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)體系的系統(tǒng)化研究，提高了主體結(jié)構(gòu)的整體工業(yè)化建造程度，成為該結(jié)構(gòu)體系的代表性項目；實踐了預制混凝土和裝飾混凝土為主體的建筑外立面技術(shù)，呈現(xiàn)工業(yè)化建造的同時提升了建筑外立面效果；在剪力墻結(jié)構(gòu)體系下實現(xiàn)了戶型內(nèi)部結(jié)構(gòu)大空間，為全生命周期可變戶型創(chuàng)造了結(jié)構(gòu)條件。據(jù)悉，整個朝青知筑項目施工中需要各類型構(gòu)件4200多件，裝配率達到90%以上。

標準化設(shè)計、工廠化生產(chǎn)、裝配化施工、一體化裝修、信息化管理、智能化應(yīng)用……裝配式建筑作為工業(yè)化建造及智慧建造的代表，不僅高效、節(jié)能，而且還具有保溫、抗震等優(yōu)點，近年來在北京民用住宅及重大工程領(lǐng)域都得到大規(guī)模使用。2022年北京冬奧會期間，極具科技感和中國風的冬奧場館是一大亮點。冰立方、冰絲帶、雪飛天、雪如意等場館在建設(shè)和改造的過程中，都充分應(yīng)用了智能建造和裝配式技術(shù)，展示了智能建造和裝配式建筑廣闊的發(fā)展前景。

數(shù)字化技術(shù)

解決城市更新中的“痛點”

近年來，隨著建筑設(shè)計水平的不斷提升，數(shù)字化技術(shù)等智能智造技術(shù)已經(jīng)不再是“紙上談兵”，而是在建造施工過程中的應(yīng)用越來越廣。城市副中心三大建筑中體量最大的城市副中心劇院工程，就是一個大數(shù)據(jù)、云計算等數(shù)字技術(shù)充分融入項目設(shè)計施工建設(shè)過程的代表。副中心劇院包括音樂廳、歌劇院、戲劇院三座單體建筑，建筑造型理念源于通州古糧倉，外觀采用中國傳統(tǒng)單脊雙坡屋頂設(shè)計，被稱為“文化糧倉”。

數(shù)字化技術(shù)在該項目設(shè)計施工過程中得到了充分應(yīng)用。據(jù)北京建工北京城市副中心劇院項目經(jīng)理吳良良介紹，副中心劇院工程外立面采用擰扭鋁板幕墻構(gòu)筑“大幕拉開”意象，4000多塊幕墻板無一完全相同。面對復雜精細的施工挑戰(zhàn)，項目團隊依托大數(shù)據(jù)、云計算和BIM技術(shù)，探索智能建造，創(chuàng)新“5G+BIM”應(yīng)用場景，通過構(gòu)建多專業(yè)交叉的大數(shù)據(jù)模型，預先模擬施工過程中可能出現(xiàn)的各類場景，確保工程建設(shè)高質(zhì)量、高標準推進。

在復雜度比較高以及危險性比較大的工程施工作業(yè)中，智能設(shè)備應(yīng)用尤其有效。在副中心劇院的公共空間里，有的柱子高達40多米，為了解決安全問題，柱子之間的焊接就需要由“焊接機器人”來實現(xiàn)。為了便于第三方機構(gòu)在高空進行探傷（即無損檢測）作業(yè)，副中心劇院項目還研發(fā)了一種高空探傷機器人，工作人員可以在地面通過自動控制來實現(xiàn)高空探傷作業(yè)?！敖鼉赡晷畔⒒腔刍ㄔ彀l(fā)展速度很快，智慧化建造在建筑領(lǐng)域已經(jīng)實現(xiàn)了突破。”相關(guān)負責人表示。

近年來，北京城市更新速度不斷加快，在此過程中數(shù)字化技術(shù)等“智造”技術(shù)也有充分應(yīng)用。以萬科時代中心·望京改造項目為例，其前身為“望京國際商業(yè)中心”。改造過程中，北京城建設(shè)計發(fā)展集團所屬北京住宅院運用“一平臺、四系統(tǒng)”對其進行綜合綠色低碳改造。

這其中的“一平臺”就是“智慧之芯”管理平臺，連接智慧停車、綠色節(jié)能、小街商圈、社區(qū)公約、小街安防等五大運營場景，可對旁邊望京小街的商戶人流、車流、溫度、濕度、能耗、消費指數(shù)等進行實時數(shù)據(jù)分析，形成智慧生態(tài)閉環(huán)。針對車位緊張問題，北京住宅院通過合理利用信息技術(shù)和大數(shù)據(jù)，開發(fā)了“智慧之芯”智能停車管理系統(tǒng)，對停車場出入車輛進行實時分析，對空余車位區(qū)域及車位數(shù)進行顯示，做到停車資源可視化，在街區(qū)四角以及出入口關(guān)鍵位置設(shè)有交通引導指示屏，實現(xiàn)了“共享停車”。同時，將空余車位向周邊住宅及商業(yè)中心開放，實現(xiàn)錯時停車，提高停車場使用效率，解決了周邊停車難的問題。

老舊小區(qū)改造是城市更新中的一個重要組成部分。市住建委公布的數(shù)據(jù)顯示，今年北京將新開工老舊小區(qū)改造項目301個，新完工老舊小區(qū)改造項目143個。業(yè)內(nèi)人士認為，老舊小區(qū)改造面臨“折舊嚴重、資源有限”等“痛點”，想要解決這些問題，就必須把數(shù)字科技手段和老舊小區(qū)改造結(jié)合起來。比如，在基礎(chǔ)類改造中，通過數(shù)字新基建的改造，建立數(shù)字化檔案系統(tǒng)，記錄社區(qū)維護清單，提供監(jiān)測數(shù)據(jù)、實時評估、流量控制等，實現(xiàn)減耗提效。

超低能耗技術(shù)

20項技術(shù)實現(xiàn)100%節(jié)能、減排

去年10月，北京市首個既有公共建筑改造的零碳建筑——光熙門北里29號樓在朝陽區(qū)亮相。該建筑由一座建成于1987年的既有公共建筑改造而成，整體建筑采用磚混結(jié)構(gòu)，建筑高度為8米。項目采用了20項國際先進零碳技術(shù)、比傳統(tǒng)非被動式公共建筑節(jié)能60%以上、通過光伏發(fā)電甚至可實現(xiàn)建筑全年負能源消耗。

據(jù)北京住總集團技術(shù)開發(fā)中心黨支部書記龔海光介紹，改造過程中，項目采用高性能非透明圍護結(jié)構(gòu)保溫技術(shù)、高性能門窗技術(shù)、無熱橋處理措施、高效熱回收新風系統(tǒng)、建筑氣密性措施、可再生能源綜合利用及建筑電氣化七大類、二十項節(jié)能技術(shù)，將建筑本體的能耗降至改造前的66%，同時設(shè)置多種形式的光伏設(shè)施，使建筑全年耗電量與光伏全年發(fā)電量達到平衡，最終實現(xiàn)100%節(jié)能、100%減排。

“我們將‘光伏發(fā)電，電車儲電，直流供電，柔性用電’相結(jié)合。通過屋頂單晶硅光伏板，并結(jié)合立面的BIPV光伏系統(tǒng)實現(xiàn)直流發(fā)電，利用直流電向室內(nèi)直流用電設(shè)備供電，實現(xiàn)能源的高效利用。同時，考慮特殊情況，接入市政電力，當連續(xù)陰雨天或光伏用電不滿足時使用市政電力，在光伏發(fā)電量較高時將多余電量并入市政電力，實現(xiàn)建筑的柔性用電。”龔海光介紹，這座建筑的太陽能光伏板面積515平方米，每年發(fā)電量約56000度，項目全年預計總用電量約為54000度。按綜合電價為1.2元/度計算，每年電費可節(jié)省64800元。通過零碳改造顯著降低了后期運營成本。

在光熙門北里29號樓，整個樓里找不到燈的開關(guān)，這是因為這里采用的是智能照明系統(tǒng)，人們可以通過手機APP和智能化系統(tǒng)控制和調(diào)節(jié)燈具的開關(guān)、亮度與色溫。建筑的機房內(nèi)雖然有一個個圓形的“大燈”，但卻沒有接電源，而是通過折射、反射陽光，將室外光線引入室內(nèi)，不僅節(jié)能，而且比電燈更自然、更柔和?！拔覀儾捎脤Ч夤埽ü鈱д彰飨到y(tǒng)），利用高反射的光導管，將陽光從室外引進到室內(nèi)，不僅可以穿越吊頂、覆土層，還可以拐彎延長繞開障礙，將陽光送到任何地方。這是一種綠色、健康、環(huán)保、無能耗的照明產(chǎn)品?！饼徍９饨榻B。此外，項目還采用了高效新風熱回收系統(tǒng)，保證室內(nèi)氣流組織的定向流動及舒適性。

超低能耗技術(shù)在焦化廠公租房項目里也有充分展現(xiàn)。由北京城鄉(xiāng)建設(shè)集團承建的朝陽區(qū)垡頭地區(qū)焦化廠公租房項目是北京市第一批超低能耗示范項目，也是國內(nèi)首批高層超低能耗建筑。據(jù)城鄉(xiāng)集團相關(guān)負責人介紹，實現(xiàn)超低能耗的秘訣就隱藏在建筑的門窗、外墻和新風系統(tǒng)中。建筑室內(nèi)外空氣交換的最關(guān)鍵部分是門窗，該項目選用的門窗導熱系數(shù)不到普通斷橋鋁門窗導熱系數(shù)的三分之一，保溫效果非常好。同時，建筑采用了14厘米厚的外墻保溫層，相當于給房子裹了一件厚實的“外套”。

至于通風問題，城鄉(xiāng)集團項目團隊在建設(shè)中研發(fā)出一套新風及地道風系統(tǒng)，室外空氣會經(jīng)地道風循環(huán)后再進入新風系統(tǒng)。冬天時，新風系統(tǒng)通過蓄熱裝置把熱量截住，涼空氣被抽進來時會提前預熱，提升室內(nèi)溫度；夏天時，新風系統(tǒng)則發(fā)揮制冷功能，把涼空氣吹到屋子里，最終實現(xiàn)“冬暖夏涼”的效果。據(jù)了解，整個項目建筑面積超過2.8萬平方米，一個采暖季需約87噸標準煤炭。按照每公斤煤炭產(chǎn)生2.77千克二氧化碳排放量計算，項目所含的三棟建筑可減少240噸二氧化碳排放，相當于700個成年人一年呼吸產(chǎn)生的二氧化碳。

案例

“高保溫的被動房”：冬天不用通暖氣夏天不用開空調(diào)

今年1月，坐落于海淀區(qū)蘇家坨鎮(zhèn)翠湖科技園的北京實創(chuàng)醫(yī)谷產(chǎn)業(yè)園東區(qū)項目正式竣工交付使用。整個東區(qū)項目包括6棟科研樓及配套設(shè)施，其中有一座“神奇的被動式超低能耗建筑”——它不依賴暖氣、空調(diào)等主動設(shè)備，而是通過建筑自身的空間設(shè)計、圍護結(jié)構(gòu)、建筑材料等被動式的維持、調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度，可較傳統(tǒng)建筑節(jié)能85％以上，這就是15號科研樓。

據(jù)項目承建方中建一局總承包公司項目執(zhí)行經(jīng)理張代卿介紹，該樓也被譽為“高保溫的被動房”。實現(xiàn)神奇效果主要依靠兩大“法寶”：高保溫密閉系統(tǒng)實現(xiàn)建筑四季恒定溫度、高效新風設(shè)備保證空氣清新流通。

在建設(shè)過程中，項目團隊采用高保溫密閉等多個系統(tǒng)保證四季恒定溫度。以外墻保溫材料為例，普通建筑的厚度為8至10厘米，而15號科研樓則達到20多厘米。其外窗還采用了特制的三層玻璃窗，并在三層玻璃相隔形成的兩個密閉腔室內(nèi)填充了隔熱效果好的惰性氣體，“這種外窗能在有效阻斷熱能流失的基礎(chǔ)上保證建筑對光能的吸收利用，提高冬日室內(nèi)溫度?！睆埓浣榻B，整棟樓還用保溫性能更高的圍護結(jié)構(gòu)防止熱量散失，比如用專用的膨脹密封條對門洞、窗洞等部位進行密封，保證極佳的密閉性，從而達到保溫效果。不僅如此，這座神奇的樓還設(shè)置了地源熱泵系統(tǒng)，通過深埋地下的管道進行熱交換，使室內(nèi)溫度與地下常溫土壤和地下水的溫度保持一致，維持在人體最舒適的20℃至26℃之間，達到室內(nèi)冬暖夏涼的效果。

此外，在建設(shè)過程中，項目團隊還為建筑安裝了高效的新風設(shè)備，持續(xù)保持屋內(nèi)空氣清新的同時，新風系統(tǒng)還設(shè)有逆流板式的高效率熱交換器，可以通過回收利用排風中的能量，降低供暖制冷需求，保持室內(nèi)恒溫，真正實現(xiàn)夏天不用開空調(diào)，冬天不用通暖氣。

本版文/本報記者 趙婷婷

攝影/本報記者 袁藝

攝像/本報記者 趙婷婷

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