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南京南部新城怡居路北侧幼儿园

来源:龙腾设计
文章附图


2020年9月22日,习总书记在第七十五届联合国大会上庄严承诺:中国二氧化碳排放量力争在2030年达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和。在国家“双碳政策”的背景下,建筑行业推进绿色低碳技术将成为未来建筑设计趋势。本文以南京市南部新城新建零碳幼儿园为案例,对零碳幼儿园建筑全生命周期内的碳排放量进行初步分析。


项目名称:南部新城怡居路北侧幼儿园

建设单位:南京市南部新城开发建设(集团)有限公司

设计单位:江苏龙腾工程设计股份有限公司


江苏省第一所零碳建筑试点幼儿园

江苏省第一所仿生主体幼儿园

南京市第一所地源热泵科技系统幼儿园


本项目位于江苏省南京市秦淮区,东北两侧紧邻规划住宅用地,规划用地面积约4071㎡,绿地面积1425㎡,总建筑面积3121㎡,地上建筑面积约2548㎡,容积率0.63,绿地率35.01%。


项目主体建筑1#单体为一所9 班幼儿园,地上3层,功能包含活动单元、专用教室、服务管理用房及后勤辅助用房等。2#单体采用木结构形式,为多功能活动室。


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01 | 设计宗旨

低碳、生态、智慧


本项目以“低碳、生态、智慧”的总体特色为设计宗旨,合理考虑生态节能技术,实现人与自然、部分与整体、室内与室外的和谐共生,贯彻落实生态文明建设和绿色发展理念,建设绿色、智慧和面向未来的新校园,打造优质城市形象,形成良好的城市景观。



02 | 低碳理念

被动节能+主动节能+可再生能源利用


被动式节能技术优先,主动式节能技术优化,补充可再生能源的路径,实现建筑能耗与碳排双控,将尊重自然、传承历史、绿色低碳的理念贯穿建筑全生命周期,因地制宜地打造“健康、舒适、节能、环保、智慧”的现代幼儿园。


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03 | 技术分析


被动节能设计


对建筑物朝向、外立面设计、建筑体型系数、围护结构保温、开窗形式、内部空间(建筑夹层通风空间等)进行合理设计,增强建筑自然通风和自然采光,降低建筑物冷热负荷的同时实现建筑内环境自调节,打造建筑物内部微气候,提高建筑的被动式性能。


1 朝向和空间布局——L型布局+主体北移+地下空间利用+中庭设计+太阳能动力天窗系统


东侧、南侧规划住宅对幼儿园日照影响较大,为此幼儿园整体为L型布局,在满足活动单元的日照要求的前提下,尽可能最大限度的将主体建筑北移,空出南侧活动场地,使整体都能最大程度获得良好的日照条件。


受规划指标覆盖率的限制,尽量利用地下空间,将采光充足的地上空间留给儿童,厨房、办公等空间设置到地下,并利用下沉庭院解决采光与通风问题。


1#单体为三层建筑,体型扁平,为解决内区的采光、自然通风问题,在建筑东西两侧采用了中庭设计,夏季和过渡季节,通过中庭垂直通道实现自然通风,改善室内微气候。屋顶的天窗系统采用的是太阳能动力窗技术,智能开关由太阳能供电,年能源消耗低于25kWh/2·a。


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建筑功能布局及采光分析


2 围护结构设计——外墙外保温+窗墙比优化


对于夏热冬冷地区建筑物,加强外墙外保温利于降低空调负荷,同时通过合理的窗墙面积比保证既充分利用自然采光和通风,又避免建筑能耗损失,再辅助合理的遮阳措施有效降低夏季建筑物辐射得热。


3 绿色建材选用


2#单体(多功能活动室)为6米高的单层建筑,采用木结构形式设计,主材选用工程特性较稳定的胶合木,力学性能能够满足大跨度设计需求。木结构建筑碳排放量远低于传统建筑,木材原料的生长过程具有天然的碳汇固碳作用,这是其他传统建材无法比拟的,木材是“唯一真正天然和可再生的建筑材料”。


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主动节能设计


1 空调系统-地源热泵技术应用+全热回收新风机组应用


幼儿园本项目紧邻高端住宅G107地块项目(金基望樾府),经过与住宅项目开发商协商,幼儿园空调末端接入G107地块的地源热泵大系统,冬季热泵机组供回水温度45/39℃,夏季供回水温度6/12℃,末端通过置换通风空调、分层空调及风机变频技术,在保证舒适室内环境的同时能尽量减少空调系统运行能耗和碳排放。


新风系统采用带除霾功能(PM2.5去除率≥95%)的全热回收新风机组,热回收焓效率在70%以上,在有效降低建筑物新风负荷的同时保证健康的室内环境。


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幼儿园空调末端接入G107地块的地源热泵大系统



2 水电系统—节能灯具+中水回用系统+能耗监控系统


各照明场所选用高效灯具,开敞式不低于75%,办公等大面积照明场所灯具效率不低于70% ,功率因数不小于0.9。同时设置中水回用系统,进一步提高非传统水源利用,降低碳排放。


设置智慧建筑能耗监控系统,集成能耗监测、水质监测、室内外空气质量监测、水暖电设备控制等功能,保证建筑机电系统的节能低碳运行。


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3“光储直柔”技术的太阳能光伏系统


2#单体(多功能活动室)设计了光储直柔光伏发电系统,屋顶安装了容量为15kWp固定式多晶硅光伏发电系统,并配合建设一套化学储能单元,每套24kWh磷酸铁锂电池。当光照充足时,该系统可供活动室全部建筑用电、储能系统充电,余电供北侧楼(1#单体)使用;光照不足时,由储能系统给多功能活动室供电。


同时建设一套电源配电系统,用于对分布式电源和负荷进行组网运行,实现对各个就地支路的测量与控制,整个系统运行模式通过设置可自动转换,光伏发电自发自用,与电网并网不上网。根据测算,该光伏发电系统理论年发电量约1.64万kWh(折合减少碳排放13275.8kgCO2e/a)。


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太阳能光伏系统



04 | 碳排放评估

全生命周期碳排放达到零碳标准


依据国家标准《建筑碳排放计算标准》按照建材生产运输阶段、运营阶段、建造及拆除阶段分别进行计算和汇总。


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本项目2#单体已达到全寿命周期零碳建筑要求;1#单体全寿命周期总碳排放量约6155215 kgCO2e,折合年单位建筑面积碳排放量42.5 kgCO2e/㎡·a,远低于国家同类建筑碳排放统计指标。