兰州新区中建大厦项目1号办公楼项目

案例概况

地点：甘肃省兰州市兰州新区；

建设年代：2020年；

建筑功能：办公建筑；

建设规模：2270.01m2；

建筑高度：15.6米；

建筑层数：地上三层（局部四层）；

建筑标识：近零能耗建筑设计、施工标识。

本项目总投1300万元，采用高性能保温技术、高性能外门窗、新风热回收、太阳能光伏系统等节能技术增量成本为216.19万元，单位面积增量成本约为952元/m2，通过应用了一系列绿色节能技术，本项目大大降低了常规能源消耗，具有较好的环境效益。同时项目建立了太阳能光伏储能系统，实现了项目本身能源的“自发自用、余电上网”，带来了显著的经济效益。

项目全面实现了低碳、绿色、环保、高效的目标，并取得了“被动式超低能耗建筑（设计）”标牌、中美清洁能源联合研究中心项目成果——《夏热冬冷地区和严寒寒冷地区“净零能耗建筑”关键技术综合性工程示范》、十三五重点研发专项“近零能耗建筑技术体系及关键技术开发（2017YFC0702600）”超低能耗公共建筑示范工程、甘肃省“被动式超低能耗绿色建筑示范工程”、华夏好建筑示范项目称号及2022年成功入选近零能耗建筑百佳案例集等荣誉。

案例技术清单

1.高效门窗系统与构造技术

外墙采用150mm厚的岩棉保温板，外窗选用奥润顺达PAS130系列铝包木被动窗。三玻两腔，填充氩气，玻璃间隔条采用超柔性暖边条，两层镀膜分别位于2/5面，边部采用暖边条加强保温性能，窗户平开。整窗传热系数为0.8W/(m2•K)，可见光透射比为0.67，太阳能得热系数SHGC为0.45。窗框与结构墙面结合部位是保证气密性的关键部位，在粘贴隔汽膜和防水透气膜时要确保粘贴牢固严密。通过检测外围护结构传热系数为0.24 m2•K，整栋楼的气密性N50=0.42h-1。

2.高效冷源技术

本项目采用了圣戈班集团Elixair浅层地热新风系统。Elixair 是一套浅层地热交换系统，新鲜空气通过进风口被吸入特殊球墨铸铁管道并与浅层土壤进行热交换，然后由出风口引入室内。针对本项目4500m3/h的新风量需求，室外地道风管道均采用DN300的高纯度球墨铸铁管，管间距均为600mm，距地下室外墙均为1500mm，距地面均为1500mm，均采用直埋敷设。共设有4条管线，每条管线长均为30m。

地道的降温效果有一定限度，它取决于当地室外气温与地层温度的差以及地道的换热面积（主要是地道长度）。根据兰州地区气象历史数据，计算得出采暖需求降低11262kWh，制冷需求降低8182 kWh，使用Elixair后热负荷可降低10.9%，冷负荷可降低36.8%。冬季空气通过浅层地热系统后最大温升为7.7℃，夏季最大温降为10℃。

本项目还采用了干空气能间接蒸发冷水机组，充分利用兰州当地气候特点，以干空气能和水蒸发制冷，输出的载冷介质为冷水，冷水温度应低于机组进风的湿球温度，降温极限为机组进风的露点温度。并且在机组进风和水直接接触进行蒸发冷却过程之前，首先采用逆流表冷器对机组进风进行等湿降温，产生的冷水作为冷源提供给建筑环境中空调或通风系统的空气处理机、室内末端、设备循环用冷却水等使用的一类制冷机组。蒸发水冷机组充分利用干空气能，机组COP可达11.5，系统COP可达6.25。具有绿色环保、健康安全、节能显著、管理简便和投资经济等优点。

3.分布式能源技术

项目采用太阳能+空气能供暖系统（简称“太空1号”），“太空1号”供暖机创造性的将“空气式PCM太阳能与高效双级复叠热泵”完美融合，利用太阳能与热泵的“能量直连互通”技术，迸发出“太阳能助力热泵、热泵梯级利用太阳能”的双能组合、高效供暖效果。

4.附加光伏系统（BAPV）

本项目安装光伏板602块，其中70块采用 440W 单晶双面组件，装机 30.8kW；532 块，采用 375W多晶单面组件，装机 199.5kW。单块光伏板面积1.94m2 ，光伏板总面积1167m2，总装机容量230.3kW。采用磷酸铁锂电池，单体规格为3.2V/200Ah，1并24串方式组成一个电池模组（76.8V200Ah），9个电池模组串联组成一个电池簇（691.2V200Ah），2个电池簇并联组成1个276.48kWh的电池储能系统。

特点分析

维度一：典型气候区

1）价值体现：本项目位于兰州，属于寒冷地区。其技术体系的鲜明特色在于深度契合当地“寒冷、干燥、太阳能资源丰富”的气候特征，实现了技术与环境的精准匹配与高效协同。

应对“寒冷”的极致保温与气密性：项目采用了远超常规标准的围护结构保温体系。150mm厚岩棉保温板与传热系数低至0.8 W/(m²·K)的PAS130系列被动窗，共同构建了高效的热工保护壳。更为关键的是，整栋楼气密性N50达到0.42 h⁻¹，这一优异指标极大地减少了因冷风渗透造成的热损失，是寒冷地区实现超低能耗的基石。

利用“干燥”气候的主动制冷技术：项目创造性地采用了干空气能间接蒸发冷水机组。这是一项典型的“气候适应性技术”。兰州干燥的空气为水蒸发制冷提供了绝佳条件，该技术充分利用干空气能，实现了远高于传统压缩机能效比的制冷效果，机组COP高达11.5，系统COP达6.25，在显著降低夏季制冷能耗的同时，避免了传统冷媒的使用，环保且经济。

利用“浅层地温”的免费能源：通过Elixair浅层地热新风系统，将地道埋设在恒温的土壤中。冬季，利用土壤温度高于室外空气的特点，为新风预热（最大温升7.7℃）；夏季，则利用土壤温度低于室外空气的特点，为新风预冷（最大温降10℃）。这一系统充分利用了地热的“夏冷冬暖”特性，是就地取材的典范。

2）借鉴意义：

本项目强有力地证明，最有效的技术是适应当地气候的技术。中国广大的西北地区与兰州气候相似。本项目成功应用的高性能围护结构+浅层地热新风+干空气能制冷的技术组合，为这些地区提供了可直接复制、高度适配、且能效极高的技术路径。

维度二：超低能耗建筑 & 近零能耗建筑 & 零能耗建筑

1）价值体现：本项目是通过卓越的“被动式技术”优先策略，迈向超低/近零能耗建筑的典型范例。其技术体系清晰地遵循了“被动优先、主动优化”的原则。

坚实的被动式技术基础：0.24 W/(m²·K)的外围护结构传热系数和0.42 h⁻¹的气密性，这意味建筑本身的热稳定性极佳，基本冷热需求被降至非常低的水平。

高效创新的主动式能源系统：在被动式基础上，项目选用的主动式系统也以高效和利用自然能源为导向。

√浅层地热新风系统直接降低了建筑10.9%的热负荷和36.8%的冷负荷。

√干空气能冷水机组以极高的COP解决夏季制冷问题。

√“太空1号”太阳能+空气能供暖系统和230.3kW的光伏系统，共同构成了可再生能源供应端，直接替代化石能源和市电。

2）借鉴意义：

明确了实现超低能耗的技术优先级：本项目生动地展示了实现超低能耗的正确路径——首先打造高性能的建筑围护结构。这是实现一切高效能源系统应用的前提。

提供了被动式设计的技术标杆：项目中关于外窗选型、岩棉保温厚度等具体技术和参数，为其他旨在达到类似标准的新建建筑提供了技术参考和性能对标。

展示了“可再生能源+”的多元化应用：项目并未依赖单一技术，而是综合运用了太阳能（光伏、太空一号）、地热能（地道风）、空气能（热泵、干空气能）等多种可再生能源，形成了多能互补的稳定能源结构。

维度三：建筑类型（新建建筑）

1）价值体现：作为一栋新建建筑，本项目最大的特色在于从设计源头就将超低能耗理念与技术体系进行一体化集成。

敢于应用高标准和特殊技术：新建建筑没有既有结构的束缚，可以大胆采用如PAS130系列被动窗这样的高性能部品，以及需要预先埋设管线的浅层地热新风系统。这些技术在改造项目中往往因成本和施工难度而难以实施。

为全生命周期的高性能奠定基础：优异的围护结构气密性和保温性能，是建筑“基因”级的优势，将在建筑长达数十年的使用周期内持续发挥节能作用，降低运营成本，提升室内舒适度。

2）借鉴意义：

本项目所采用的技术，特别是被动式技术和气候适应性技术，完全可以作为寒冷干旱地区新建办公楼的“标准配置”进行推广，从源头上推动建筑领域的低碳转型。

关键技术产品及供应商目录

案例来源：本案例来自住建部“四好”案例