11月的哈爾濱，寒風凜冽，氣溫早已低至冰點。然而，在黑龍江建筑職業(yè)技術(shù)學院內(nèi)，格園3號宿舍樓卻呈現(xiàn)出一派溫暖如春的景象。這棟建筑在未采用集中供暖的情況下，室內(nèi)溫度依然保持在20多攝氏度，溫暖而舒適。這棟因此也被稱為嚴寒地區(qū)超低能耗標桿。近日，該建筑在建設(shè)中所依據(jù)的地方標準，榮獲中國工程建設(shè)標準化協(xié)會標準科技創(chuàng)新項目一等獎。
11月18日，科技日報記者走進這棟超低能耗建筑，探尋其節(jié)能保暖的奧秘。
三明治結(jié)構(gòu)帶走墻內(nèi)濕氣
從外觀上看，這棟建筑的外立面與普通建筑并無二致，但其表面卻是由凹凸不平的彩色砌塊搭建成的一面獨特墻體。這面墻猶如一面會“呼吸”的屏障。在南側(cè)山墻，犬牙交錯的黑色磚砌墻面外罩著一層透明玻璃，這里隱藏的低溫新風預熱蓄熱技術(shù)，可以將室外冷空氣升溫15攝氏度以上，并為室內(nèi)提供溫暖而清新的空氣。
“它的承重墻體并不是在現(xiàn)場砌筑，而是直接從預制工廠運來的。”這棟樓的設(shè)計者、哈爾濱工業(yè)大學土木工程學院教授王鳳來說。他介紹，這棟樓的建造過程就像一個大型樂高積木的搭建過程，采用了全新的裝配化建造技術(shù)，使得裝配率較傳統(tǒng)方式提高了76%，而建造成本卻并未增加。
王鳳來在裝配式建筑綠色低碳技術(shù)領(lǐng)域深耕30年。為了將先進技術(shù)轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實生產(chǎn)力，他于2013年組建產(chǎn)業(yè)團隊并逐步搭建起集塊裝配式建筑綠色低碳產(chǎn)業(yè)鏈。至今，團隊已累計建成包括世界最高的配筋砌體結(jié)構(gòu)等建筑共計1200萬平方米。
“節(jié)能建筑住上幾年，經(jīng)常會感覺房子沒以前暖和，原因是墻體保溫層出現(xiàn)裂縫，或者保溫材料因濕氣集聚導致保溫效果下降。”王鳳來說，為了解決這一問題，他和團隊為節(jié)能墻設(shè)計了由內(nèi)葉基墻、外葉墻和夾層保溫構(gòu)成的三明治結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)不僅保溫效果好，還具備“呼吸”功能。
王鳳來介紹，他們利用外葉墻設(shè)計了一個空氣流動腔，通過“煙囪”效應(yīng)讓空氣流動，帶走墻體內(nèi)的濕氣。這如同給墻體增加了排濕系統(tǒng)，讓墻體“自主呼吸”，保證在高溫差下（50攝氏度或以上）墻體內(nèi)部不產(chǎn)生濕氣集聚，保溫性能不衰減，解決因凍融循環(huán)引起的墻體破壞問題。
除了保溫持久外，這面墻還具備高顏值和長壽命的特點。王鳳來說，其外墻砌塊采用特殊劈裂工藝，使得外葉墻表面呈現(xiàn)出物理學漫反射現(xiàn)象。這種設(shè)計讓建筑在晴天、陰天和雨后呈現(xiàn)出不同的視覺效果，實現(xiàn)了藝術(shù)性與功能性的完美結(jié)合。
此外，針對高層著火時常常出現(xiàn)的立式火災(zāi)問題，王鳳來和團隊利用保溫裝飾一體化技術(shù)，在保溫層外增加了厚度為9厘米的“墻體鎧甲”。這層“鎧甲”由公司自主研發(fā)的彩色混凝土功能性砌塊組砌而成，可以將輕質(zhì)保溫材料保護起來，同時承擔風荷載、降低熱脹冷縮的受力重任，實現(xiàn)防裂、防撞、防脫落。
節(jié)能組合技術(shù)大幅降低能耗
不同于傳統(tǒng)施工方式，預制墻的墻面在工廠預制、在現(xiàn)場安裝。目前這種方式正成為建筑產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的重要方向。
與在工地砌墻相比，預制墻具有很多優(yōu)勢。王鳳來介紹，裝配式建造消除了工地砌筑墻體內(nèi)孔落地灰清掃困難等影響墻體承載力的技術(shù)難題，同時避免了施工交叉作業(yè)。據(jù)測算，這一創(chuàng)新技術(shù)使砌體強度提高6倍，樓蓋減重大于20%，并創(chuàng)新了“穿筋+串筋”的安裝工法，實現(xiàn)了提質(zhì)增效。
在格園3號宿舍樓的裝配過程中，王鳳來團隊在行業(yè)內(nèi)實現(xiàn)了三維墻構(gòu)件預制、避讓交角拆分連接、鋼筋安裝前預連接、預制空心板連續(xù)受力等關(guān)鍵技術(shù)突破。這些技術(shù)突破顛覆了砌體只能建多層和只能在樓面砌筑的行業(yè)認知，為裝配式建筑的發(fā)展開辟了新的技術(shù)路徑。
用更少的時間、人力和成本，消耗更少的資源和能源，建設(shè)更安全更健康舒適更耐久的建筑是王鳳來的建造理念。他介紹，這棟宿舍樓達到75%節(jié)能標準后，通過全新的建筑節(jié)能組合技術(shù)還可實現(xiàn)大幅節(jié)能。每個采暖季每平方米可以節(jié)省燃煤8千克，減排二氧化碳15.3千克。
王鳳來算了一筆賬：如果在全國城鎮(zhèn)三分之一即3億平方米的建筑中推廣應(yīng)用這一技術(shù)，全國每年僅建造階段就可以節(jié)省水泥約40萬噸、鋼材400萬噸，減排二氧化碳約1600萬噸，同時還可帶來近1000億元的附加經(jīng)濟效益。
目前，產(chǎn)業(yè)團隊已經(jīng)形成集綠色礦山、低碳固廢建材、生產(chǎn)預制、裝配化建造及工具裝備等于一體的集塊裝配式建筑綠色低碳產(chǎn)業(yè)鏈，并建設(shè)了完備的產(chǎn)業(yè)鏈標準體系。
王鳳來說，現(xiàn)在的工廠預制墻已經(jīng)可以實現(xiàn)自動化工業(yè)砌筑機器人自主工作。這種機器人的砌筑效率是人工的5倍，大大提高了生產(chǎn)效率和質(zhì)量。
王鳳來團隊的先進技術(shù)先后獲得2009黑龍江省科技進步獎一等獎、2023年黑龍江省科學技術(shù)成果轉(zhuǎn)化一等獎和2023年中國房地產(chǎn)協(xié)會科學技術(shù)一等獎等榮譽。
11月的哈爾濱，寒風凜冽，氣溫早已低至冰點。然而，在黑龍江建筑職業(yè)技術(shù)學院內(nèi)，格園3號宿舍樓卻呈現(xiàn)出一派溫暖如春的景象。這棟建筑在未采用集中供暖的情況下，室內(nèi)溫度依然保持在20多攝氏度，溫暖而舒適。這棟因此也被稱為嚴寒地區(qū)超低能耗標桿。近日，該建筑在建設(shè)中所依據(jù)的地方標準，榮獲中國工程建設(shè)標準化協(xié)會標準科技創(chuàng)新項目一等獎。
11月18日，科技日報記者走進這棟超低能耗建筑，探尋其節(jié)能保暖的奧秘。
三明治結(jié)構(gòu)帶走墻內(nèi)濕氣
從外觀上看，這棟建筑的外立面與普通建筑并無二致，但其表面卻是由凹凸不平的彩色砌塊搭建成的一面獨特墻體。這面墻猶如一面會“呼吸”的屏障。在南側(cè)山墻，犬牙交錯的黑色磚砌墻面外罩著一層透明玻璃，這里隱藏的低溫新風預熱蓄熱技術(shù)，可以將室外冷空氣升溫15攝氏度以上，并為室內(nèi)提供溫暖而清新的空氣。
“它的承重墻體并不是在現(xiàn)場砌筑，而是直接從預制工廠運來的。”這棟樓的設(shè)計者、哈爾濱工業(yè)大學土木工程學院教授王鳳來說。他介紹，這棟樓的建造過程就像一個大型樂高積木的搭建過程，采用了全新的裝配化建造技術(shù)，使得裝配率較傳統(tǒng)方式提高了76%，而建造成本卻并未增加。
王鳳來在裝配式建筑綠色低碳技術(shù)領(lǐng)域深耕30年。為了將先進技術(shù)轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實生產(chǎn)力，他于2013年組建產(chǎn)業(yè)團隊并逐步搭建起集塊裝配式建筑綠色低碳產(chǎn)業(yè)鏈。至今，團隊已累計建成包括世界最高的配筋砌體結(jié)構(gòu)等建筑共計1200萬平方米。
“節(jié)能建筑住上幾年，經(jīng)常會感覺房子沒以前暖和，原因是墻體保溫層出現(xiàn)裂縫，或者保溫材料因濕氣集聚導致保溫效果下降。”王鳳來說，為了解決這一問題，他和團隊為節(jié)能墻設(shè)計了由內(nèi)葉基墻、外葉墻和夾層保溫構(gòu)成的三明治結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)不僅保溫效果好，還具備“呼吸”功能。
王鳳來介紹，他們利用外葉墻設(shè)計了一個空氣流動腔，通過“煙囪”效應(yīng)讓空氣流動，帶走墻體內(nèi)的濕氣。這如同給墻體增加了排濕系統(tǒng)，讓墻體“自主呼吸”，保證在高溫差下（50攝氏度或以上）墻體內(nèi)部不產(chǎn)生濕氣集聚，保溫性能不衰減，解決因凍融循環(huán)引起的墻體破壞問題。
除了保溫持久外，這面墻還具備高顏值和長壽命的特點。王鳳來說，其外墻砌塊采用特殊劈裂工藝，使得外葉墻表面呈現(xiàn)出物理學漫反射現(xiàn)象。這種設(shè)計讓建筑在晴天、陰天和雨后呈現(xiàn)出不同的視覺效果，實現(xiàn)了藝術(shù)性與功能性的完美結(jié)合。
此外，針對高層著火時常常出現(xiàn)的立式火災(zāi)問題，王鳳來和團隊利用保溫裝飾一體化技術(shù)，在保溫層外增加了厚度為9厘米的“墻體鎧甲”。這層“鎧甲”由公司自主研發(fā)的彩色混凝土功能性砌塊組砌而成，可以將輕質(zhì)保溫材料保護起來，同時承擔風荷載、降低熱脹冷縮的受力重任，實現(xiàn)防裂、防撞、防脫落。
節(jié)能組合技術(shù)大幅降低能耗
不同于傳統(tǒng)施工方式，預制墻的墻面在工廠預制、在現(xiàn)場安裝。目前這種方式正成為建筑產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的重要方向。
與在工地砌墻相比，預制墻具有很多優(yōu)勢。王鳳來介紹，裝配式建造消除了工地砌筑墻體內(nèi)孔落地灰清掃困難等影響墻體承載力的技術(shù)難題，同時避免了施工交叉作業(yè)。據(jù)測算，這一創(chuàng)新技術(shù)使砌體強度提高6倍，樓蓋減重大于20%，并創(chuàng)新了“穿筋+串筋”的安裝工法，實現(xiàn)了提質(zhì)增效。
在格園3號宿舍樓的裝配過程中，王鳳來團隊在行業(yè)內(nèi)實現(xiàn)了三維墻構(gòu)件預制、避讓交角拆分連接、鋼筋安裝前預連接、預制空心板連續(xù)受力等關(guān)鍵技術(shù)突破。這些技術(shù)突破顛覆了砌體只能建多層和只能在樓面砌筑的行業(yè)認知，為裝配式建筑的發(fā)展開辟了新的技術(shù)路徑。
用更少的時間、人力和成本，消耗更少的資源和能源，建設(shè)更安全更健康舒適更耐久的建筑是王鳳來的建造理念。他介紹，這棟宿舍樓達到75%節(jié)能標準后，通過全新的建筑節(jié)能組合技術(shù)還可實現(xiàn)大幅節(jié)能。每個采暖季每平方米可以節(jié)省燃煤8千克，減排二氧化碳15.3千克。
王鳳來算了一筆賬：如果在全國城鎮(zhèn)三分之一即3億平方米的建筑中推廣應(yīng)用這一技術(shù)，全國每年僅建造階段就可以節(jié)省水泥約40萬噸、鋼材400萬噸，減排二氧化碳約1600萬噸，同時還可帶來近1000億元的附加經(jīng)濟效益。
目前，產(chǎn)業(yè)團隊已經(jīng)形成集綠色礦山、低碳固廢建材、生產(chǎn)預制、裝配化建造及工具裝備等于一體的集塊裝配式建筑綠色低碳產(chǎn)業(yè)鏈，并建設(shè)了完備的產(chǎn)業(yè)鏈標準體系。
王鳳來說，現(xiàn)在的工廠預制墻已經(jīng)可以實現(xiàn)自動化工業(yè)砌筑機器人自主工作。這種機器人的砌筑效率是人工的5倍，大大提高了生產(chǎn)效率和質(zhì)量。
王鳳來團隊的先進技術(shù)先后獲得2009黑龍江省科技進步獎一等獎、2023年黑龍江省科學技術(shù)成果轉(zhuǎn)化一等獎和2023年中國房地產(chǎn)協(xié)會科學技術(shù)一等獎等榮譽。
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