魯倩妮

摘 要： 以西安市長安大學(xué)朱雀幼兒園作為研究對象，對其進(jìn)行綠色建筑節(jié)能分析，通過現(xiàn)場調(diào)研、詢問使用者感受等方法，探究建筑存在的問題并總結(jié)可改造的空間和潛力，探尋節(jié)能改造過程中合理的途徑和方法，提出適宜的改造設(shè)計(jì)意見。

關(guān)鍵詞：幼兒園；節(jié)能分析；節(jié)能改造；綠色建筑

一、長安大學(xué)朱雀幼兒園現(xiàn)狀分析

（一）建筑背景信息

1.建筑背景

長安大學(xué)朱雀幼兒園為長安大學(xué)的附屬公辦幼兒園，屬于省級示范幼兒園。建筑始建于1986年，后經(jīng)過了兩次擴(kuò)建，形成現(xiàn)如今的建筑規(guī)模。隨著建筑使用的過程中出現(xiàn)了室內(nèi)環(huán)境差、耗能大等一系列問題，幼兒園建筑的使用頻率高且使用人群集中固定，所以應(yīng)在提高使用者舒適性的前提下，降低建筑運(yùn)行能耗，進(jìn)行節(jié)能改造設(shè)計(jì)，從根本上解決室內(nèi)環(huán)境以及運(yùn)營成本的問題。

2.自然氣候

西安氣候?qū)倥瘻貛О霛駶櫞箨懶约撅L(fēng)氣候。四季分明，夏季炎熱多雨，冬季寒冷少雨雪，春秋時(shí)有連陰雨天氣出現(xiàn)。在建筑熱工設(shè)計(jì)分區(qū)中，西安屬于寒冷地區(qū)。

3.建筑概況

長安大學(xué)朱雀幼兒園位于陜西省西安市雁塔區(qū)崇業(yè)路10號長安大學(xué)朱雀住宅區(qū)內(nèi)。幼兒園建筑占地面積615㎡，建筑面積1950㎡，戶外活動(dòng)場地1650㎡。整體結(jié)構(gòu)為磚混結(jié)構(gòu)，共四層，每層層高為3.2米，其中第四層為活動(dòng)板房建筑。

（二）建筑現(xiàn)狀

1.外墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀

由于幼兒園建造時(shí)間較早，通過調(diào)研得知教學(xué)樓的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)并沒有使用保溫隔熱措施，并且幼兒園的多功能廳及二層西側(cè)的活動(dòng)室墻體為臨時(shí)活動(dòng)板房的巖棉夾芯板，雖有一定的保溫隔熱能力，但還是不能滿足使用者的舒適度需求。這導(dǎo)致建筑的保溫性能不好，導(dǎo)致冬季室內(nèi)溫度低，采暖能耗增大，夏季室內(nèi)溫度過高，制冷設(shè)備耗電嚴(yán)重，使用者舒適度較差。

2.門窗現(xiàn)狀

幼兒園的外窗全部為1.5m×1.8m的單層鋁合金玻璃窗。由于只采用單層玻璃，且密封性能不佳，冬季由窗戶散失的熱量較大，加之教室中的供暖設(shè)施均依窗布置，窗戶的保溫隔熱性能不好直接影響到冬季采暖部分熱量的損失。此外，窗戶的隔音效果也不佳。如今，幼兒園的開窗大小也不符合幼兒園建筑設(shè)計(jì)規(guī)范（活動(dòng)室窗地面積比應(yīng)為1/5，臥室應(yīng)為1/6），開窗面積偏小，不能良好滿足室內(nèi)采光、通風(fēng)要求。通過計(jì)算，得到圍護(hù)結(jié)構(gòu)各部分不同朝向的面積及窗墻比，結(jié)果見表1。

在走廊內(nèi)側(cè)的墻體上局部開有小高窗，但由于開啟面積小，加之外窗面積小，導(dǎo)致活動(dòng)室及臥室的采光和通風(fēng)仍存在問題，在使用方面感到空氣流通不暢。

幼兒園的外門除了北側(cè)正門是玻璃門外，其余都使用的單層玻璃鋁合金門，門體老舊且單薄，保溫隔熱性能差，密封性不好，冬季熱量損耗大。

3.屋頂現(xiàn)狀

長安大學(xué)朱雀幼兒園采用平屋頂，加蓋的臨時(shí)性建筑為坡屋頂。如今三層及四層分別有室外平臺，即下層房屋的屋頂平臺。屋頂雖然做了適當(dāng)?shù)姆浪畬蛹氨貙?，但是頂層各教室在夏季仍異常炎熱，?jīng)實(shí)測，平均比其它層教室溫度高2～3℃，給使用者帶來了較為不適的空間體驗(yàn)。

4.設(shè)備現(xiàn)狀

長安大學(xué)朱雀幼兒園的各類設(shè)備系統(tǒng)較老舊，出現(xiàn)老化現(xiàn)象。其室內(nèi)照明設(shè)備仍采用的是國家要求淘汰的熒光燈管及白熾燈；暖氣設(shè)備及管道也比較老舊；制冷設(shè)備為風(fēng)扇以及臺式空調(diào)；燒水設(shè)備是電熱水器。

二、長安大學(xué)朱雀幼兒園問題分析與總結(jié)

根據(jù)實(shí)地調(diào)研情況分析，可將長安大學(xué)朱雀幼兒園建筑中所存在的能耗問題總結(jié)為采光問題、通風(fēng)問題、熱舒適度問題及設(shè)備問題。

（一）采光問題

活動(dòng)室和臥室的開窗面積小，不滿足規(guī)定及需要，導(dǎo)致教室內(nèi)部，特別是一層教室的采光不充足；幼兒園的內(nèi)廊過于狹長，且只能通過盡端的鋁合金玻璃門及內(nèi)墻上的小面積上懸式高窗進(jìn)行采光，加之門廳空間狹小，導(dǎo)致走廊、入口等交通空間的采光嚴(yán)重不足。

（二）通風(fēng)問題

活動(dòng)室及臥室的外開窗及內(nèi)廊高窗面積小，導(dǎo)致室內(nèi)空氣流通不暢；樓梯間過于封閉，窗戶小且不便開啟；走廊為狹長的內(nèi)廊式，加之門廳空間狹小，通風(fēng)換氣只靠幾扇小面積的門和高窗，無論是風(fēng)壓還是熱壓，都無法達(dá)到有效通風(fēng)換氣的作用。

（三）熱舒適度問題

屋面未做合適的保溫隔熱構(gòu)造，頂層教室冬冷夏熱，使用者舒適度較差；外圍護(hù)墻體沒有保溫隔熱措施，夏季建筑整體溫度較高，利用機(jī)械制冷，耗電量巨大；加建的臨時(shí)性板房建筑墻體及屋頂保溫隔熱性能較差，室內(nèi)夏日炎熱，冬季寒冷；建筑采用單層鋁合金玻璃窗，密封性能、保溫度性能差，熱損失嚴(yán)重；冬季采暖，頂層室溫過高，底層室溫又達(dá)不到要求，導(dǎo)致冬季整體空間溫度波動(dòng)較大，熱損耗較多，使用者舒適度較差；二、三層?xùn)|南側(cè)的活動(dòng)室在夏天早晨光照過于強(qiáng)烈，無合適的遮陽措施，導(dǎo)致夏季早晨室內(nèi)光照過強(qiáng)、溫度高，影響幼兒進(jìn)行室內(nèi)活動(dòng)。

三、長安大學(xué)朱雀幼兒園節(jié)能改造

（一）針對采光、通風(fēng)問題的改造

增大活動(dòng)室及臥室的建筑開窗面積，將原先1.5mx1.8m的窗戶擴(kuò)大為2.1mx2.1m的大窗。設(shè)置低位通風(fēng)格柵窗，在夜間可通過手動(dòng)打開，為室內(nèi)進(jìn)行夜間通風(fēng)，并且更換窗戶構(gòu)件，使之達(dá)到保溫、隔熱、隔聲等效果。

增大活動(dòng)室及臥室的內(nèi)廊高窗數(shù)量。由于外窗設(shè)置了夜間使用的低位通風(fēng)百葉窗，所以外窗與高窗相配合，可在白天及夜間，通過熱壓通風(fēng)原理讓室內(nèi)進(jìn)行良好的通風(fēng)換氣。

對幼兒園正門入口空間進(jìn)行改造。對門廳空間進(jìn)行擴(kuò)大延伸，將原先傳達(dá)室旁的小型灰空間納入門廳范圍。加建部分采用中空玻璃幕墻圍合，它具有優(yōu)良的保溫隔熱與隔聲特性，能顯著減少室內(nèi)外通過門窗的熱交換，降低建筑空調(diào)能耗，限制了表面的冷凝現(xiàn)象。

在建筑東南側(cè)加建邊庭空間。該空間是將原先緊鄰建筑的室外小庭院進(jìn)行兩面玻璃幕墻圍合及頂部圍合，形成一個(gè)高度達(dá)4層樓的邊庭空間，并在頂部設(shè)置通風(fēng)口及太陽能光電板裝置。玻璃幕墻的材質(zhì)選用可呼吸交流的雙層玻璃幕墻，該空間的設(shè)置可顯著改善室內(nèi)的通風(fēng)換氣問題，成為東西方向風(fēng)廊。由于采用雙層玻璃幕墻，在夏季可打開外層玻璃的上下通風(fēng)口及頂部通風(fēng)口，通過熱壓作用將室內(nèi)溫度較高的空氣引出排走，起到了自然通風(fēng)的作用；在冬季可將外層玻璃的上下通風(fēng)口關(guān)閉，成為保溫夾層，減少室內(nèi)散熱量，達(dá)到提升室內(nèi)熱舒適度，降低空調(diào)耗能的作用；可在不影響其他房間采光的前提下改善各層走廊空間的采光；從空間使用角度講，為幼兒園增設(shè)了豎向貫通的室內(nèi)活動(dòng)交流空間，豐富了建筑空間。

將樓梯間原先的磚混外墻加小開窗形式更換為玻璃幕墻形式，改善交通空間的采光和通風(fēng)問題。在頂層玻璃幕墻處設(shè)置可開啟窗扇用以通風(fēng)，起到一定的拔風(fēng)作用。

（二）針對熱舒適度問題的改造

屋面加設(shè)內(nèi)保溫吊頂，起到保溫隔熱的效果。

做種植屋面改造。在屋面進(jìn)行種植綠化，增加屋頂保溫隔熱效果、加強(qiáng)屋面蓄水能力、減少雨水滲透的同時(shí)可創(chuàng)造環(huán)境優(yōu)美的屋頂平臺、改善空氣質(zhì)量。

做外墻外保溫。根據(jù)外立面裝飾要求選擇適合的保溫裝飾一體化材料，能夠有效保護(hù)建筑主體結(jié)構(gòu)，延長使用壽命，基本消除熱橋效應(yīng)的影響，不會占用建筑室內(nèi)空間，且工程造價(jià)較低，施工時(shí)無需室內(nèi)搬遷。

將原有門窗換成塑鋼門窗，改善窗戶的保溫性能。對于窗戶的框架，采用導(dǎo)熱系數(shù)小的塑料、斷熱處理過的金屬框材、鋼塑、鋁塑、木塑復(fù)合材料，保溫兼顧美觀，將單層玻璃窗換為雙層中空LOW-E玻璃。

新增設(shè)的玻璃幕墻選用節(jié)能幕墻材料。采用可呼吸交流的雙層玻璃幕墻，解決了采用普通玻璃幕墻所導(dǎo)致的通風(fēng)、太陽輻射以及增加采暖空調(diào)系統(tǒng)負(fù)荷的問題。

為保持建筑立面的完整性，在需要遮陽設(shè)施的二、三層?xùn)|南側(cè)活動(dòng)室設(shè)置內(nèi)遮陽百葉設(shè)施，用以遮擋過強(qiáng)的陽光照射，減少夏季進(jìn)入室內(nèi)的太陽輻射熱。

在建筑南向窗戶上統(tǒng)一安裝太陽能光電板水平遮陽設(shè)施。將遮陽系統(tǒng)與太陽能光電系統(tǒng)結(jié)合，一方面可在夏季為房間遮陽，并可根據(jù)日照角度自行調(diào)整；另一方面可吸收太陽能并加以利用，除提供系統(tǒng)自身運(yùn)轉(zhuǎn)外還可以為熱水系統(tǒng)提供能量。

（三）針對設(shè)備問題的改造

將電熱水器更換為太陽能熱水系統(tǒng)。西安地區(qū)全年接受高太陽輻射的時(shí)間較長，所以適宜利用太陽能技術(shù)。在建筑屋頂設(shè)置太陽能集熱器及太陽能熱水系統(tǒng)，以解決建筑內(nèi)部的熱水供應(yīng)問題。

利用太陽能發(fā)電。在屋頂安裝太陽能光伏板，為整個(gè)建筑提供電能。在節(jié)約運(yùn)營成本的同時(shí)，也節(jié)約了資源。

四、結(jié)語

通過對該建筑的現(xiàn)狀問題進(jìn)行總結(jié)與歸納，對既有建筑節(jié)能改造的研究，運(yùn)用節(jié)能改造具體策略，結(jié)合西安地區(qū)氣候等因素，針對建筑中的實(shí)際問題，有針對性地提出了適宜的節(jié)能改造具體措施，進(jìn)行了節(jié)能改造設(shè)計(jì)。通過以上分析改造過程，最終通過以被動(dòng)技術(shù)為主體的設(shè)計(jì)手段力求達(dá)到該建筑改造后的節(jié)能要求，提高建筑的使用舒適度。

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