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这3家超低能耗建筑幼儿园——儿童健康成长的乐园

日期: 2021-06-07
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  幼儿园是孩子学习生活的重要场所,他们在幼儿园里接受知识,与伙伴嬉戏玩耍,吃在幼儿园,睡在幼儿园,因此,幼儿园室内环境的好坏直接影响孩子的健康成长。

  通过被动式建筑技术改造或新建的幼儿园,将为孩子们提供一个健康、舒适的室内环境,让孩子们在其中健康成长。

  超低能耗建筑幼儿园1:盐城日月星城幼儿园

  盐城日月星城幼儿园位于江苏省盐城市城南新区,总建筑面积1526㎡,占地面积为763㎡,建筑为框架结构,设计有5个较大空间的教室、一个音体教室和一个办公室。

 超低能耗建筑幼儿园 被动房幼儿园

  项目实景图

  设计师们充分考虑项目所在地区冬天湿冷、夏季湿热的气候特征,在建筑布局、体型控制、外墙外窗设计等方面开展优化,遴选了高性能围护结构系统、建筑外表皮整体防水系统、真空除湿新风系统、智能感应外遮阳等技术体系。项目年节约用电约2.4万度,年节约用水约800吨,年减少二氧化碳减排约20吨。

  01 室内环境安全舒适

  教室内人员密度大、房间密闭容易导致空气中的二氧化碳超标、细菌传播等问题,项目采用的高效新风设备可以随时置换室内空气,真空除湿技术和石墨烯热能转换芯体可以有效控制新风湿度和温度,保障室内空气清新舒适。

被动房幼儿园什么样 超低能耗建筑幼儿园

  室内空间实景图

  通过设备标配的云测仪可以将室内的温度、湿度、CO2及PM2.5等环境数据实时显示,数据可通过云平台推送到家长手机APP 客户端。

被动房智能显示屏 室内空间监视器

  室内空气监测显示系统

  02 被动式设计降低能源消耗

  通过设计优化,项目最大限度利用了自然通风与自然采光。外墙采用安全防火的外保温系统,外墙和外窗保温隔热效率是普通建筑的2-3倍;外窗安装活动外遮阳,并具有智能化感应功能,根据太阳能照射角度变化自动升降和调节百叶,依据风、光、雨、温度等室外环境变化自动开合,提高室内热舒适度,大幅降低能源消耗。

被动式建筑门窗 高效节能窗 被动房门窗

  高效外窗实景图

被动房遮阳

  智能化活动外遮阳实景图

  03 高效设备降低运行能耗

  根据幼儿园用能特点,选用高效多联机系统、高效热回收系统、高效节水器具等用能设备,并设置能耗分项计量系统,实时计量建筑运行能耗。能耗数据实测结果显示,该幼儿园建筑能耗为14kWh/(㎡·a),约是同类建筑50%-60%。


  超低能耗建筑幼儿园2:烟台市建城丽都居住区E地块幼儿园

  1 项目概况

  烟台市建城丽都居住区E地块幼儿园(如图1所示)是我国北方地区第一个幼儿园被动式超低能耗中德合作示范项目,位于山东省烟台市芝罘区,为政府投资项目小区内配套幼儿园。项目总建筑面积2426.48平方米,占地面积955.56平方米,框架结构形式,地上三层,无地下室,体形系数0.33,主要布置活动室、洗衣间、厨房、音体活动室、体检室、寝室等。本项目通过被动式超低能耗建筑设计,在保证幼儿舒适室内外环境的前提下,大大降低了建筑能耗需求,在教育建筑节能方面具有重要的示范意义。

这3家超低能耗建筑幼儿园——儿童健康成长的乐园

  图1 烟台市建城丽都居住区E地块幼儿园

  2 建筑节能措施

  该示范项目均采用整体系统供应商供货并施工。建筑外墙采用岩棉外保温系统,250mm厚岩棉板,墙体传热系数0.15W/(m²·k),两层错缝铺设分别为150mm和100mm,防热桥专用保温锚栓分层固定,铺压两层玻纤网格布加以防护,并配备窗口连接条、滴水线条、护角线条、预压防水密封带等系统配件,提高了外保温系统保温、防水和柔性连接的能力。

  外门窗采用被动式塑钢窗,整窗传热系数为0.80W/(m²·k),整窗无热桥构造安装,窗框与外墙连接处采用室内侧防水隔汽膜和室外侧防水透汽膜组成的密封系统。

  项目还使用了活动外遮阳系统,外遮阳设备采用电动驱动,并具有智能化感应控制,外遮阳可根据太阳高度角及室外天气情况,自动调整帘片角度及升降,表面吸收太阳得热,很大程度上降低了建筑制冷负荷和制冷能耗需求。智能感应系统保证了百叶帘可依据风、光、雨、温度自动收起,并保护百叶帘在霜冻、大风时等有害气候条件下不受损害。

  根据当地气候及幼儿园环境特点,新风系统采用美国纳米膜高效热回收芯,热回收效率大于75%,严格通过美国权威机构ARHI测试,配备高效过滤器,有效控制室内PM2.5浓度,并能实时监测室内二氧化碳浓度、温度、湿度,自动开启新风设备,保证室内空气清新,温湿度适宜,从而给幼儿园小朋友们创造了一个舒适的学习玩耍的环境。气密性测试结果为正负压50MPa下换气次数分别为0.26次/h和0.26次/h,气密性能优异。

  3 建筑能耗分析

  3.1 建筑外围护结构、热工、设备及内部热源参数

  该项目被动房区域计算面积为2345.88平方米,外墙保温采用250mm厚岩棉板,墙体传热系数为0.15W/(m²·k),底板保温采用250mm厚挤塑聚苯板,底板传热系数为0.12W/(m²·k),上人屋面和不上人屋面保温采用300mm厚挤塑聚苯板,屋面传热系数为0.10W/(m²·k)。外门窗采用塑钢被动式门窗,采用三玻两中空双Low-E玻璃,整窗传热系数为0.80W/(m²·k),玻璃太阳能得热系数g值为0.507。

  根据烟台本地气候特点,本项目建筑采暖期为11月1日至04月28日共计179天;制冷期为06月01日至8月31日共计82天,幼儿园无寒暑假。通风换气次数为1.16h-1,采暖期热回收效率75%,制冷器热回收效率65%,儿童人数208人,教职工共31人,其中男职工15人,女职工16人。

  3.2 建筑负荷和能耗计算结果

  通过对本项目建筑逐时热平衡能耗计算与分析,得出建筑能耗指标,其中热负荷为13.21W/m²,冷负荷为24.52W/m²,相对应的为达到预期建筑环境效果,热需求为7.83kwh/(m²a),冷需求为19.38kwh/(m²a)。

  3.3 建筑负荷和能耗分析

  3.3.1 制冷期冷负荷和冷需求分析

  通过能耗计算分析得出整个建筑全天冷负荷随时间变化趋势如图2、图3所示,全天最大冷负荷为24.52W/m²,最大峰值出现时刻为下午3:00,幼儿放学前的时刻。建筑冷负荷构成如图2所示,其中人体冷负荷值对整个制冷负荷影响较大,为9.96W/m²,占比40.6%,原因为幼儿园人员比较集中,密度较大。项目通过采用被动式门窗,并应用了活动外遮阳系统,传热系数极低,很大程度上减小了外门窗系统对能量的消耗。

  制冷需求构成分析图如图4所示,得热柱状图显示通过设备、灯光、人体、外窗辐射、非透明围护传热得热20.31kwh/(m²a),通过通风、外窗传热得热减少0.93kwh/(m²a),制冷期冷需求为19.38kwh/(m²a),其中人体和外窗辐射得热占比较大,分别占总得热量的43%和39%。

  3.3.2 采暖期热负荷和热需求分析

  热负荷构成如图5所示,外围护传热损失热造成热负荷为11.22W/m²,通风造成热负荷为10.76W/m²,总计21.98W/m²,利用内部热源得热减小8.77W/m²,计算得出冬季采暖期最大负荷为13.21W/m²。

  采暖需求构成分析图如图6所示,得热柱状图显示通过设备、照明、人体、太阳辐射这四种自然的得热方式得热,可以补偿采暖失热量的74%,其中人体得热和太阳辐射得热占比较大,采暖期热需求为7.83kwh/(m²a),占总得热量的26%。

 

  4 结论

  该项目是我国北方地区完成的第一个幼儿园被动式超低能耗中德合作示范项目,根据当地气候特点、建筑设计、设备系统检测报告实测参数及工程现场施工情况,通过对本项目进行能耗分析,终端能耗、一次能源需求均达到被动式超低能耗绿色建筑标准。

  烟台市建城丽都居住区E地块幼儿园被动式超低能耗绿色建筑项目的成功实施,带动了地区建设绿色环保幼儿教育设施的积极性,对整个北方乃至全国的教育建筑的建设提供了样本,为推动节能绿色建筑的发展具有深远意义。

  参考文献

  [1]住房和城乡建设部《被动式超低能耗绿色建筑技术导则(试行)(居住建筑)》,2015年10月.

  [2]高庆.盐城日月星城幼儿园被动式超低能耗建筑能耗分析,建设科技,2017,17:45-47.

  作者

  烟台市建城丽都实业发展有限责任公司 赵明明

  住房和城乡建设部科技与产业化发展中心 马伊硕


  超低能耗建筑幼儿园3:长城国际幼儿园

  被动房被视为新一代建筑,在欧洲已经发展了几十年;而在我国,还只是刚刚开始。2016年2月,党中央、国务院《关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干建议》中明确提出了要发展被动式房屋等绿色节能建筑,目前国内有近一半的省份开始行动。在保定,此前该领域尚属空白,如今我们迎来首家被动房建筑——长城国际幼儿园。

河北保定被动房幼儿园

   保定市首家被动房幼儿园

  长城国际幼儿园位于长城家园南区,园所建筑面积约3190㎡,引进德国的全新节能建筑概念,全面优化建筑室内环境,提升舒适性。

这3家超低能耗建筑幼儿园——儿童健康成长的乐园

  主体建筑——为幼儿提供充足的阳光

  长城国际幼儿园主体建筑采用德国先进的四季恒温、被动式超低能耗建筑理念,采用严密的外围护结构、无热桥技术、高效的空调系统、太阳能热水系统、太阳能光伏发电技术、带PM2.5过滤功能新风系统,利用可再生能源,使建筑舒适、健康,达到恒温、恒湿、安静、无尘,让幼儿健康成长!


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