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既有公(gōng)共建築(zhù)節能與改造
  • 發布日期:2018-01-11      瀏覽次(cì)數:2626
    • 摘(zhāi)要:以西安市長安(ān)大學朱雀幼兒園作(zuò)為研究對象,對其進行綠色建築節(jiē)能分析,通(tōng)過現場調研、詢問(wèn)使用者感受等方法,探究建築存在的問題並總結可改造(zào)的空間和潛力,探尋節能改造過程中合理的途徑和(hé)方法,提出(chū)適宜的改造設(shè)計意見。

      關鍵詞:幼兒園;節能分析;節能改造;綠色(sè)建築

      一、長安大(dà)學朱雀幼兒園現狀(zhuàng)分析

      (一)建築背景信息

      1.建築背景長安大學朱雀幼兒園為(wéi)長安大學的附屬公辦幼兒園,屬於省級示範幼兒園。建築始建於1986年,後經過了(le)兩次(cì)擴建,形成現如今的建築規模。隨著建築(zhù)使用的過程中(zhōng)出現了室內環境差、耗能大等一係列問題,幼兒園建築的(de)使(shǐ)用頻(pín)率高且(qiě)使用(yòng)人群集中固定,所以應在提高使(shǐ)用者舒適性的前提下,降低建(jiàn)築運行能耗,進行(háng)節能改造設計,從根本上解決室內環境以及運營成本的問題。2.自然氣候(hòu)西安氣(qì)候屬暖溫(wēn)帶半濕潤大陸(lù)性季(jì)風氣候。四季分明(míng),夏季炎熱多雨,冬季寒冷少雨雪,春秋時有連陰雨天氣出現。在建築熱工設計分區中,西安屬於寒冷地(dì)區。3.建築概況長(zhǎng)安大學朱雀幼兒園位(wèi)於陝西省西安市雁塔區(qū)崇業路10號長(zhǎng)安大學朱雀住宅區內。幼(yòu)兒園建(jiàn)築占地麵積615㎡,建築麵積1950㎡,戶外活動場地(dì)1650㎡。整體結構為磚混結構,共四層,每層層高為3.2米,其中第四層為活動(dòng)板房建築。

      (二)建築現(xiàn)狀

      1.外牆圍護結構現狀由於幼(yòu)兒園建造時間較早(zǎo),通過調研得知教學樓的外圍護結構並沒有使用保溫隔熱措(cuò)施,並且幼兒園的多功能廳及二層西(xī)側(cè)的活動室牆體為臨時活動板房的岩棉夾芯板,雖(suī)有一(yī)定的保溫隔熱能力,但還是不能滿足使用者的舒適度需求(qiú)。這導致建築的保溫性能不好,導致冬季(jì)室內溫度低,采暖能耗增大,夏季室內溫度過高,製冷設備耗電嚴重,使用者舒適度較差。2.門(mén)窗現狀幼兒園的外窗全部為1.5m×1.8m的單層鋁合金玻璃窗。由於(yú)隻采(cǎi)用單層玻璃(lí),且(qiě)密(mì)封性能(néng)不佳,冬季由窗戶散失的熱量較大,加之教室中的供(gòng)暖(nuǎn)設施均依窗布置,窗戶的保溫隔熱性能不好直接影響到冬(dōng)季采暖部分熱量的損失。此外,窗戶的隔音效果也不佳。如今,幼兒園的(de)開窗大小也(yě)不符合(hé)幼兒園(yuán)建築設計規範(活動(dòng)室窗(chuāng)地麵積比應(yīng)為1/5,臥(wò)室應為(wéi)1/6),開窗(chuāng)麵積偏小,不(bú)能良好滿足室內采光、通風要求。通過計算,得到圍護結構各部分不(bú)同朝向的麵積及窗牆比,結果見表1。在走廊內側的牆體(tǐ)上局部開有小高窗,但由於開啟(qǐ)麵積小,加之外窗麵積小,導致活動室及臥室的(de)采光和通風仍存在問題,在(zài)使用方麵感到空(kōng)氣(qì)流通不暢。幼兒園的外門除(chú)了北側正門(mén)是玻璃門外,其餘都使用的單層玻璃鋁(lǚ)合金門,門體老舊且單薄,保溫隔熱(rè)性能(néng)差,密封性不好,冬季熱量(liàng)損耗大(dà)。3.屋頂現狀長安大學朱雀幼兒園采用平屋(wū)頂,加蓋的臨時(shí)性建築為坡(pō)屋頂。如今(jīn)三層及四(sì)層分別有室(shì)外平台,即下層房(fáng)屋的屋頂平台。屋頂雖然做了(le)適當的防水層及保溫層,但是頂層各教室在夏季仍(réng)異常炎熱,經實測,平均比其它層教室溫度高2~3℃,給使用(yòng)者帶來了(le)較(jiào)為不適的空間體驗。4.設備現(xiàn)狀長安大學朱雀幼兒園的各類設備係統較老舊,出現老化現象。其室內照明設備(bèi)仍采用的是國家要求淘汰(tài)的熒光燈管及白熾燈;暖氣設備及管道也比(bǐ)較老舊;製冷設備(bèi)為風扇以(yǐ)及台式空調(diào);燒水設備(bèi)是電熱(rè)水器。

      二、長(zhǎng)安(ān)大學朱雀(què)幼兒園問題分(fèn)析與總結

      根據實地調研情(qíng)況分析,可將長安大學朱雀幼兒園建築(zhù)中所存在的能耗問題總結為采(cǎi)光問題、通(tōng)風(fēng)問題(tí)、熱(rè)舒適度(dù)問題及(jí)設(shè)備問題。

      (一)采光問題

      活動室和臥室的開(kāi)窗麵積小,不滿足規定(dìng)及需要,導致教室內部,特別是一層教(jiāo)室的采光不充足;幼(yòu)兒園的內廊過於狹長(zhǎng),且隻能(néng)通過盡(jìn)端的鋁合金玻璃門及內牆上(shàng)的小(xiǎo)麵積上懸式高窗(chuāng)進(jìn)行采光,加之門廳空間狹小,導致走廊、入口等交通空間的(de)采光嚴重不(bú)足。

      (二)通風問題

      活動室及臥(wò)室的外開窗及內廊高窗麵積小,導致室內(nèi)空氣流通不暢;樓梯間過於封閉,窗戶小且不便(biàn)開啟(qǐ);走廊為狹長(zhǎng)的內廊式,加(jiā)之門廳空間狹小,通(tōng)風換氣隻靠(kào)幾扇小麵積的門和(hé)高窗,無論是風壓還是熱壓,都無法達到有效通風(fēng)換氣的(de)作用。

      (三)熱舒適度問題

      屋麵未做合(hé)適的保溫隔(gé)熱構造,頂層教室冬冷夏熱,使用(yòng)者舒適度較差;外圍護牆體(tǐ)沒有保溫隔熱(rè)措施,夏季建築整體溫(wēn)度較高,利(lì)用機械製冷,耗電量巨大;加建的臨時性板房建築牆體及屋頂保溫隔熱性能較差,室內夏日炎熱(rè),冬(dōng)季寒冷;建築采用單層鋁合金玻璃窗,密封性能、保溫度性能差,熱損失嚴重;冬季采暖,頂層室溫過(guò)高,底層室溫又達(dá)不到要求,導致冬季整體空間(jiān)溫度波(bō)動較(jiào)大,熱(rè)損耗較多,使用(yòng)者舒適度(dù)較差;二、三層東南側的活動室在夏天早晨光(guāng)照過於強烈,無合適的遮陽(yáng)措施,導致夏季(jì)早晨室內光照過(guò)強、溫度高,影響幼兒進(jìn)行室內(nèi)活動。

      三、長安大學朱(zhū)雀幼兒園節能改造

      (一)針對采光、通風問題(tí)的改造

      增大活動室及臥室的(de)建築開窗麵積,將原先1.5mx1.8m的窗戶擴大(dà)為2.1mx2.1m的大窗(chuāng)。設置低位通風格柵窗,在夜間可通過手動打開,為室內進行夜間通風,並且更換窗戶構件,使之達到保溫、隔熱、隔聲等效果(guǒ)。增大活動室及臥室的(de)內廊高窗數量。由(yóu)於外窗設置了夜間使用的低(dī)位(wèi)通風百葉窗,所以外窗與高(gāo)窗相配合,可在白天及夜間,通過熱(rè)壓通風原理讓室(shì)內進行良好的通風換氣。對幼兒園正門入口空間進行改造。對門(mén)廳空間進(jìn)行擴大延伸,將(jiāng)原先(xiān)傳達室旁的小型灰空間納入門廳範圍。加建部分采用(yòng)中(zhōng)空玻璃幕牆圍合,它具有(yǒu)優良的保溫隔熱與(yǔ)隔聲特性,能顯著減少室內(nèi)外通過門窗(chuāng)的熱交換,降低建築空調能耗,限製了表麵的冷凝現象。在(zài)建築東南側加建(jiàn)邊庭空間。該空間是將原先緊(jǐn)鄰(lín)建(jiàn)築的室外小庭院進行兩麵玻璃幕牆圍合及頂部圍合,形成一個高度達(dá)4層(céng)樓的邊庭(tíng)空間,並在頂部設置通風口及太陽能光電板裝置。玻璃幕牆的材質選用可呼吸交(jiāo)流的雙層玻璃幕牆,該空間的設置可顯著改善室內的通風換氣(qì)問題(tí),成為東西方向風廊。由於采用雙層玻璃幕牆,在夏季可打開外層玻璃的上下通風(fēng)口及頂部通風口,通過(guò)熱壓作用將室內溫度較高的空(kōng)氣引出排走,起到了自然(rán)通風的作用;在冬季可將外層玻璃的上下通風口關閉,成為保溫夾層(céng),減少室內(nèi)散熱量,達到提升室內熱舒適度,降低空調耗能的作用;可在不影響其他房間采光的前(qián)提下改善各(gè)層走廊(láng)空間的采光;從空間使用角度講,為幼(yòu)兒園增設了豎向(xiàng)貫通的室內活動交流空間,豐富了建築空間。將樓梯間原先的(de)磚混外牆(qiáng)加小(xiǎo)開窗形式更換為玻璃(lí)幕牆形式,改善交通空間的采(cǎi)光和通風問題。在頂層(céng)玻璃幕牆處(chù)設(shè)置可開啟窗扇用以通風,起到一定的拔風作用。

      (二)針對熱舒適度問題的(de)改造

      屋麵加設內保溫吊頂,起到保溫隔熱的效果(guǒ)。做種(zhǒng)植屋麵改造。在屋麵進行(háng)種植綠化,增加屋頂保溫隔熱(rè)效果、加強屋麵(miàn)蓄水能力、減少雨水(shuǐ)滲透的同時可創造環境優美的(de)屋頂平台、改善空氣質量。做外牆(qiáng)外(wài)保溫。根據外立麵裝飾(shì)要求選擇適合的保溫裝飾一體化材料,能夠有效保護建(jiàn)築主體結構(gòu),延長使用壽命,基本消除熱橋效(xiào)應的(de)影響,不會占用建築室內空間,且工程造價較低,施工時無需室內搬遷(qiān)。將原有(yǒu)門窗換成塑鋼門窗,改(gǎi)善窗(chuāng)戶的保溫性能。對於窗(chuāng)戶的(de)框架,采用導熱係數小的塑料、斷熱處理過的金屬框材、鋼塑、鋁塑、木塑複合材料,保溫兼(jiān)顧美觀,將單(dān)層玻璃(lí)窗(chuāng)換為雙層中空LOW-E玻璃。新增設(shè)的玻璃幕牆選用節能幕(mù)牆材(cái)料。采用可呼吸交(jiāo)流的雙層(céng)玻璃幕牆,解決了采用普通玻璃幕牆所導致的通風、太陽輻射以及增(zēng)加采暖(nuǎn)空調係統負荷的問題。為保持建築立(lì)麵的完(wán)整性,在需要遮陽設施的二、三層東南側活動室設置內遮陽百葉設施,用以遮擋過強的陽光(guāng)照射,減少夏季進入室內的太陽輻射熱。在建(jiàn)築南向(xiàng)窗戶上統一安裝太陽能光電板水平遮陽設施(shī)。將遮陽係統與太陽能光(guāng)電係統結合,一方麵(miàn)可在夏季為房間遮陽,並可根據日照角度自行調整;另一方麵可吸收太陽能並加以利用,除提(tí)供係統自身運(yùn)轉外還可以為(wéi)熱水係統提供能量。

      (三)針對設備問題的改造

      將電熱水器更換為太陽能熱水係統。西安地區全年接受高太陽輻射的時間較長,所以適宜利用(yòng)太陽能技術。在建築屋頂設置太(tài)陽能集(jí)熱器及太陽能熱水係統,以解決建築內部的熱(rè)水供應問題。利用太陽能發電。在屋頂安裝太陽能光伏板,為整個建築提供(gòng)電能(néng)。在節約運營成本的(de)同時,也節約了資源。

      四、結語

      通過對該建築的現狀問題進行總結與歸納,對既有建築節能改造的研(yán)究,運用節能改造具體策略,結合西安地區(qū)氣候等因素,針對建築中的實際問題,有針對性地(dì)提出了適宜的節能改(gǎi)造(zào)具(jù)體(tǐ)措施(shī),進行(háng)了節能改造設計。通(tōng)過以上(shàng)分析改造過程,zui終通過以(yǐ)被(bèi)動技術(shù)為(wéi)主體(tǐ)的設計手段力求達到(dào)該(gāi)建(jiàn)築(zhù)改(gǎi)造後的節能要求,提高建築的使用舒適度。

       

      作者:魯倩妮(nī)

     
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