地源熱泵系統通過深埋地下的管道進行熱交換，達到室內冬暖夏涼的效果

高保溫密閉系統讓北京實創醫谷產業園東區15號科研樓實現四季恒定溫度

(相關資料圖)

科技創新系列報道之三

像造飛機一樣造房子，將大數據、云計算等數字技術融入房屋建造領域、打造“被動式建筑”……十年前，這些詞聽上去還像是天方夜譚，現如今，這些科技卻都已經變成了現實：裝配式技術讓高樓大廈短期內平地起不再是夢，數字技術讓房子像電子設備一樣充滿高科技，“被動式建筑”讓老百姓不用開空調照樣能過個舒服的夏天?？萍嫉娜招略庐惒粌H在重大工程、公共建筑領域表現亮眼，而且推動了居民住宅的建設和更新，讓老百姓住得舒適又經濟。

裝配式技術

像造飛機一樣造房子

在亦莊地區，有一個像魔方一樣的建筑，這就是北京亦莊藍領公寓。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公寓，是國內樓層最高、建筑規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，運到現場可直接吊裝，實現了“像造飛機一樣造房子”。

據中建科技亦莊藍領公寓項目執行經理李志鵬介紹，從開工到施工結束，項目歷時9個月時間，而傳統鋼筋混凝土結構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，現場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，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，建造速度比傳統建造速度快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、精度和質量更高，而且具有高效節能的特點：項目建造過程中的零濕作業，可節水70%并實現零污水排放；“積木”現場搭接，免搭建腳手架和模板，可減少80%的建筑垃圾；免焊接等工序，可節電70%；可循環材料利用率達到90%，實現零材料損耗。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、墻等結構構件在工廠預制生產，然后在施工現場搭“積木”式裝配，再通過現澆帶形成整體結構。

朝青知筑項目是北京城建集團首個自主開發的裝配式建筑。在科技方面它實現了幾個“創新”：在研發建設過程中，就提高裝配適宜性進行設計研究，形成模塊化戶型的解決方案；開展裝配整體式剪力墻結構體系的系統化研究，提高了主體結構的整體工業化建造程度，成為該結構體系的代表性項目；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，呈現工業化建造的同時提升了建筑外立面效果；在剪力墻結構體系下實現了戶型內部結構大空間，為全生命周期可變戶型創造了結構條件。據悉，整個朝青知筑項目施工中需要各類型構件4200多件，裝配率達到90%以上。

標準化設計、工廠化生產、裝配化施工、一體化裝修、信息化管理、智能化應用……裝配式建筑作為工業化建造及智慧建造的代表，不僅高效、節能，而且還具有保溫、抗震等優點，近年來在北京民用住宅及重大工程領域都得到大規模使用。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和改造的過程中，都充分應用了智能建造和裝配式技術，展示了智能建造和裝配式建筑廣闊的發展前景。

數字化技術

解決城市更新中的“痛點”

近年來，隨著建筑設計水平的不斷提升，數字化技術等智能智造技術已經不再是“紙上談兵”，而是在建造施工過程中的應用越來越廣。城市副中心三大建筑中體量最大的城市副中心劇院工程，就是一個大數據、云計算等數字技術充分融入項目設計施工建設過程的代表。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，外觀采用中國傳統單脊雙坡屋頂設計，被稱為“文化糧倉”。

數字化技術在該項目設計施工過程中得到了充分應用。據北京建工北京城市副中心劇院項目經理吳良良介紹，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，項目團隊依托大數據、云計算和BIM技術，探索智能建造，創新“5G+BIM”應用場景，通過構建多專業交叉的大數據模型，預先模擬施工過程中可能出現的各類場景，確保工程建設高質量、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中，智能設備應用尤其有效。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。為了便于第三方機構在高空進行探傷（即無損檢測）作業，副中心劇院項目還研發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高空探傷作業?！敖鼉赡晷畔⒒腔刍ㄔ彀l展速度很快，智慧化建造在建筑領域已經實現了突破。”相關負責人表示。

近年來，北京城市更新速度不斷加快，在此過程中數字化技術等“智造”技術也有充分應用。以萬科時代中心·望京改造項目為例，其前身為“望京國際商業中心”。改造過程中，北京城建設計發展集團所屬北京住宅院運用“一平臺、四系統”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、綠色節能、小街商圈、社區公約、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、消費指數等進行實時數據分析，形成智慧生態閉環。針對車位緊張問題，北京住宅院通過合理利用信息技術和大數據，開發了“智慧之芯”智能停車管理系統，對停車場出入車輛進行實時分析，對空余車位區域及車位數進行顯示，做到停車資源可視化，在街區四角以及出入口關鍵位置設有交通引導指示屏，實現了“共享停車”。同時，將空余車位向周邊住宅及商業中心開放，實現錯時停車，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。市住建委公布的數據顯示，今年北京將新開工老舊小區改造項目301個，新完工老舊小區改造項目143個。業內人士認為，老舊小區改造面臨“折舊嚴重、資源有限”等“痛點”，想要解決這些問題，就必須把數字科技手段和老舊小區改造結合起來。比如，在基礎類改造中，通過數字新基建的改造，建立數字化檔案系統，記錄社區維護清單，提供監測數據、實時評估、流量控制等，實現減耗提效。

超低能耗技術

20項技術實現100%節能、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構，建筑高度為8米。項目采用了20項國際先進零碳技術、比傳統非被動式公共建筑節能60%以上、通過光伏發電甚至可實現建筑全年負能源消耗。

據北京住總集團技術開發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構保溫技術、高性能門窗技術、無熱橋處理措施、高效熱回收新風系統、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、二十項節能技術，將建筑本體的能耗降至改造前的66%，同時設置多種形式的光伏設施，使建筑全年耗電量與光伏全年發電量達到平衡，最終實現100%節能、100%減排。

“我們將‘光伏發電，電車儲電，直流供電，柔性用電’相結合。通過屋頂單晶硅光伏板，并結合立面的BIPV光伏系統實現直流發電，利用直流電向室內直流用電設備供電，實現能源的高效利用。同時，考慮特殊情況，接入市政電力，當連續陰雨天或光伏用電不滿足時使用市政電力，在光伏發電量較高時將多余電量并入市政電力，實現建筑的柔性用電。”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，這是因為這里采用的是智能照明系統，人們可以通過手機APP和智能化系統控制和調節燈具的開關、亮度與色溫。建筑的機房內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，不僅節能，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），利用高反射的光導管，將陽光從室外引進到室內，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、環保、無能耗的照明產品。”龔海光介紹。此外，項目還采用了高效新風熱回收系統，保證室內氣流組織的定向流動及舒適性。

超低能耗技術在焦化廠公租房項目里也有充分展現。由北京城鄉建設集團承建的朝陽區垡頭地區焦化廠公租房項目是北京市第一批超低能耗示范項目，也是國內首批高層超低能耗建筑。據城鄉集團相關負責人介紹，實現超低能耗的秘訣就隱藏在建筑的門窗、外墻和新風系統中。建筑室內外空氣交換的最關鍵部分是門窗，該項目選用的門窗導熱系數不到普通斷橋鋁門窗導熱系數的三分之一，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，城鄉集團項目團隊在建設中研發出一套新風及地道風系統，室外空氣會經地道風循環后再進入新風系統。冬天時，新風系統通過蓄熱裝置把熱量截住，涼空氣被抽進來時會提前預熱，提升室內溫度；夏天時，新風系統則發揮制冷功能，把涼空氣吹到屋子里，最終實現“冬暖夏涼”的效果。據了解，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

今年1月，坐落于海淀區蘇家坨鎮翠湖科技園的北京實創醫谷產業園東區項目正式竣工交付使用。整個東區項目包括6棟科研樓及配套設施，其中有一座“神奇的被動式超低能耗建筑”——它不依賴暖氣、空調等主動設備，而是通過建筑自身的空間設計、圍護結構、建筑材料等被動式的維持、調節室內溫度，可較傳統建筑節能85％以上，這就是15號科研樓。

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

在建設過程中，項目團隊采用高保溫密閉等多個系統保證四季恒定溫度。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上保證建筑對光能的吸收利用，提高冬日室內溫度。”張代卿介紹，整棟樓還用保溫性能更高的圍護結構防止熱量散失，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，這座神奇的樓還設置了地源熱泵系統，通過深埋地下的管道進行熱交換，使室內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，達到室內冬暖夏涼的效果。

此外，在建設過程中，項目團隊還為建筑安裝了高效的新風設備，持續保持屋內空氣清新的同時，新風系統還設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，保持室內恒溫，真正實現夏天不用開空調，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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