中山火炬高技术产业开发区中心幼儿园项目节能策略分析

中山火炬高技术产业开发区中心幼儿园项目节能策略分析

中山火炬高新技术开发区中心幼儿园位于广东省中山火炬开发区。根据省级幼儿园的标准设计，获得了绿色建筑的三叶手识别牌，并于2016年9月开始运营。作为幼儿园建设从头至尾的经历者,笔者有幸跟各位分享设计团队在设计过程中关于本项目节能策略的一些思考。1绿色技术优化策略幼儿园项目基地面积17500m在中山火炬高技术产业开发区中心幼儿园工程项目中,如何响应可持续发展理念,结合建筑的实用性、为适应项目本地气候特点,探索出被动为主,适宜绿色技术优化为辅的建筑设计策略,为师生提供健康、舒适、安全的幼儿建筑空间是本文的主要研究内容。2夏季气候特点对设计的影响本项目位于广东省中山市,地处北回归线以南,热带北缘,东临伶仃洋,具有亚热带季风海洋性气候。春季多雨潮湿,夏季高温常有大雨,受海洋气流调节秋冬季气候变化缓和,全年光照时数较为充足,有高产的光能利用潜力。设计时针对上述气候特点,应考虑优先满足防晒隔热、通风防潮、挡雨疏水等功能。同时,丰沛的雨水和充足的太阳能如何利用也是本项目节能策略分析研究的一部分内容。3适应气候的节能设计策略3.1外设施设计考虑的问题被动式建筑节能技术是指以非机械电气设备干预手段实现建筑能耗降低的节能技术,本项目中采用的具体被动式手段主要有以下几点:在建筑规划设计中通过对建筑朝向的合理布置、遮阳的设置、建筑围护结构的保温隔热技术、有利于自然通风的建筑开口设计等实现建筑需要的采暖、空调、通风等能耗的降低。通过利用自然条件,减少了项目对空调、照明等耗能系统的需求。(1)场地设计结合基地形状、周边建筑、日照、交通、噪音等客观条件,根据幼儿园的功能要求,本项目环绕一个中心庭园设计了两排最佳朝向的幼儿活动用房,且通过对建筑形体采取了曲折拉伸的设计手法,增加南向最佳采光面的长度。项目主入口设置在基地东部,内凹一个园林式广场,方便上下学时集中人流的疏散,景观设计师出于隔绝道路噪音、幼儿认知学习、调节微气候、美学艺术搭配、造价合理等各方面考虑,选取了多种乡土植物造园,改善了建筑的外部环境质量(见图3)。(2)建筑形体设计及空间组织针对岭南地区亚热带季风气候的特殊气候环境,并根据建筑的规划布局特点,我们设置了一条随着建筑走势的走廊,为能增加不受风雨影响的活动场地,走廊适当放大,将各功能区联系在一起。走廊节点处局部设置几层通高的开敞中庭,形成拔风效果。各层共享空间、屋面处结合景观绿植设计,在混凝土结构中添加泥土及植物,优化室内微气候。同时辅以环境模拟技术,采用了CFD(计算流体力学)软件PHOENICS、天正日照分析软件、Ecotect、Radiance、DeST软件平台、Revit等数种软件,对建筑形体的通风、日照、采光、遮阳、节能效益、全专业模拟情况等设计优化提供理论依据,以此为评价手段修改、调整幼儿园的建筑体型,有效的控制建筑环境的风环境条件、建筑内部空气龄、日照状况、防晒效率等,有效预判建筑实际节能效果。(3)设计合理的建筑构件和建筑细部构造,外遮阳与建筑一体化设计幼儿园项目所在的中山市属于夏热冬暖的岭南地区,夏季太阳高度角高,辐射强度大,如果能合理设计建筑外遮阳,就能有效减少室内的不必要得热,提高室内环境的舒适性,并减少空调运行时的能耗。要实现外遮阳的有效开发利用,就必须做好一体化设计,使外遮阳系统成为建筑的有机组成部分,既要保证其自身高效率运转、节约更多常规能源的同时,又能满足建筑的使用功能和建筑艺术美的要求。幼儿园建筑外遮阳系统采用固定遮阳的措施,南北向的外窗采用穿孔铝板式水平外遮阳,用于遮挡太阳高度角较大的入射阳光;东西向的外窗遮阳主要采用穿孔铝板式垂直挡板外遮阳,用于遮挡太阳高度角较小的、正对窗口的入射阳光,适用于东西向遮阳或需要避开直射阳光的功能房间;玻璃幕墙部分采用机翼式垂直遮阳,用于遮挡早晚时段从窗口两侧斜射进来的太阳高度角较低的入射阳光(见图4)。(4)选择建筑材料时考虑保证建筑热工性能、对环境影响小,可回收利用等因素材料,本项目选用的节能材料有低辐射热吸收的白色外墙涂料、易透光难透热的Low-E玻璃外窗等。3.2适宜绿色技术有别于传统建筑设计方法“由业主或建筑师做出重要决策后,根据项目进展顺序,依次将不同专业引入设计过程”的方式,绿色建筑设计需要全专业一开始就介入项目,从建筑、结构、水、暖、电等方面对项目的进行全面分析及综合考虑,以便为绿色技术设备预留条件,避免后期介入可能产生的高昂改造成本。本项目除了采取上文中的被动式建筑节能技术,还从全专业角度出发,选用了一系列适宜的绿色技术,进一步降低建筑对能源的需求,在此摘选一些具有代表性的绿色技术如下:结构:选用本土建材;土建与装修一体化设计施工等。给排水:选用可再生能源(太阳能集热+空气源热泵热水系统)为幼儿园提供热水;设置保温水箱,可以在阴雨天起到在用电低谷时段利用空气源热泵蓄热,以降低运行费用和调节城市电力峰谷的作用;使用室外透水地面,减少由于项目的建成而造成暴雨时的市政雨水管网压力;收集屋面雨水至室外雨水回用储水池,经过弃流、沉淀、过滤、消毒等处理达标后,用于室外绿化与道路冲洗;绿化灌溉采用喷灌或微喷灌的形式,减少水资源的消耗等。空调:采用优于一级能效的冷暖型分体式空调及多联式空调,空调合理分区分系统,使用灵活,运行高效。电气:公共走廊、楼梯采用节能自熄开关控制;房间采用分组就地控制;监测室内二氧化碳浓度并在超标时通风换气等。4建筑、能源、人及周边国家的节能目标对环境的积极作用本项目通过被动式建筑节能设计和主动式机电设备节能措施的综合应用,建筑节能率达到65.1%,有显著的低碳环保效益,有效的节能策略带来了环境质量提升和切实的节能、节水、降低运营成本的效益,对建筑、能源、人及周边环境都有积极的作用。绿色幼儿园建设应充分考虑到幼儿园所在地域特征,校园精神,