北戴河新區(qū)團林實驗學(xué)校改擴建工程

項目：北戴河新區(qū)團林實驗學(xué)校改擴建工程

氣候：寒冷地區(qū)

面積：11873.5m²

類型：學(xué)校建筑

2012年9月，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部與河北省政府簽署《關(guān)于共建北戴河新區(qū)國家級綠色節(jié)能建筑示范區(qū)合作框架協(xié)議》，協(xié)議規(guī)定，雙方將通過合作，以綠色節(jié)能建筑為重點和特色，積極探索生態(tài)城市和綠色節(jié)能建筑示范區(qū)的規(guī)劃建設(shè)模式。

團林實驗學(xué)校改擴建工程采用德國被動房建設(shè)新理念、新技術(shù)，采用高品質(zhì)的部品材料，并進行精細化設(shè)計與施工，是綠色、生態(tài)、節(jié)能、低碳、人與自然高度和諧的理念的切實體現(xiàn)。

作為全國首個被動式低能耗學(xué)校建筑，是否能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)期節(jié)能目標(biāo)和高品質(zhì)的室內(nèi)環(huán)境對被動式低能耗建筑在中國實踐和發(fā)展具有重要意義。

工程概況

團林實驗學(xué)校改擴建工程總建筑面積為11873.5m²，示范面積11714.6 m²，占地面積2806.83m²，體形系數(shù)為0.2，地上四層，主要功能為教室、實驗室、辦公室及幼兒園，建筑高度為16.65米，建筑結(jié)構(gòu)為混凝土框架結(jié)構(gòu)。

項目于 2015年6月開工建設(shè)，2016年9月通過氣密性測試驗收并投入使用，氣密性測試結(jié)果為n50=0.26h^-1，項目獲得“中德被動式低能耗建筑質(zhì)量標(biāo)識”證書。

被動式設(shè)計

1室內(nèi)環(huán)境指標(biāo)設(shè)計

表1 室內(nèi)空氣設(shè)計計算參數(shù)

2高效外保溫系統(tǒng)設(shè)計

表2 外圍護結(jié)構(gòu)構(gòu)造做法及傳熱系數(shù)

3新風(fēng)系統(tǒng)及空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計

表3 新風(fēng)系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)運行時間

4能耗模擬計算結(jié)果

表4 建筑各項能耗模擬計算結(jié)果

運行數(shù)據(jù)

1室內(nèi)環(huán)境

冬季：南向房間基本不開啟空調(diào)，室內(nèi)溫度能達到20℃以上，北向房間開啟空調(diào)數(shù)量較少，教室內(nèi)有兩到三個室內(nèi)機，一般開啟一個，室內(nèi)溫度能達到18-20℃。

夏季：空調(diào)開啟期間，室內(nèi)溫度不高于26℃。

2能耗監(jiān)測結(jié)果

根據(jù)學(xué)校方提供的能耗監(jiān)測數(shù)據(jù)結(jié)果，將學(xué)校各分項用電匯總?cè)绫?。建筑運行時間為2016年9月至2017年6月，7、8月份為暑假時間，可視為運行滿一年。參照今年5月和6月份數(shù)據(jù)進行估算。

表5 團林實驗中學(xué)被動房耗電統(tǒng)計表

對比分析

1與節(jié)能50%同類型建筑對比

（1）室內(nèi)環(huán)境

冬季：采暖熱源為校內(nèi)的燃煤鍋爐，末端為散熱器，室內(nèi)環(huán)境溫度為16-18℃。

夏季：室內(nèi)采用電風(fēng)扇進行散熱，室內(nèi)溫度難以保證。

（2）運行能耗

據(jù)校方統(tǒng)計，校內(nèi)建筑面積約3300m²節(jié)能50%同類型建筑每年采暖季耗煤量約為80t，根據(jù)一般鍋爐用煤炭的種類為貧瘦煤，貧瘦煤與標(biāo)煤的折算系數(shù)為0.7857kgce/kg，折算到標(biāo)煤約為62.86t，建筑采暖一次能源需求約為464.57kWh/（m²?a）。

根據(jù)團林實驗學(xué)校改擴建工程室內(nèi)功能配置，若夏季室內(nèi)配置電扇總共約為250臺，每天開啟5小時，夏季開啟天數(shù)約為80天（不含暑假時間），吊扇功率按約為60W計算，制冷季節(jié)耗電量約為4800kWh，折算到一次能源需求約為1.54kWh/（m²?a）。

2預(yù)期目標(biāo)滿足程度

建筑模擬計算值、實際運行值及節(jié)能50%同類建筑運行數(shù)據(jù)對比詳見表6和表7。

表6 室內(nèi)環(huán)境模擬計算值與實際監(jiān)測值對比

表7 建筑各項能耗模擬計算值與實際監(jiān)測值對比

由表6可見（1）與同類節(jié)能50%建筑相比，被動式低能耗建筑冬夏季室內(nèi)環(huán)境溫度整體提升；（2）建筑實際運行基本達到模擬計算的預(yù)期目標(biāo)。

由表7可見（1）建筑冬季能耗僅為與同類節(jié)能50%建筑的1/100；（2）建筑實際采暖能耗約為模擬計算值的1/2，照明設(shè)備用電約為模擬計算值的1/4,建筑實際運行總能耗約為模擬計算值的1/3。

3差異原因分析

（1）學(xué)校建筑的特點是人員密度大，新風(fēng)量大，冬季新風(fēng)負荷占總熱負荷的比例可達60%以上，建筑在實際運行階段，學(xué)校新風(fēng)機組不開啟，因此造成新風(fēng)系統(tǒng)運行能耗以及冬季空調(diào)運行能耗低。

（2）目前學(xué)校師生還未對被動式低能耗建筑有清晰的認識，雖然實際運行能耗遠小于模擬計算值，但節(jié)能不應(yīng)犧牲室內(nèi)舒適度，由于行為習(xí)慣因素，學(xué)生和老師日常更多的是靠課間休息時間進行短暫的開窗通風(fēng)，無法保證室內(nèi)人員新風(fēng)換氣的需求。

被動式低能耗建筑在大大降低能耗的同時不犧牲室內(nèi)舒適度，建筑設(shè)計了高效熱回收新風(fēng)系統(tǒng)，有組織的新風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計能夠提供室內(nèi)足夠的新鮮空氣，同時機組內(nèi)的空氣凈化裝置可以提升室內(nèi)空氣品質(zhì)。

因此應(yīng)進一步提升使用者對被動式低能耗建筑的認識，轉(zhuǎn)變行為習(xí)慣，做好空調(diào)新風(fēng)系統(tǒng)的運行管理工作，空調(diào)運行期間應(yīng)關(guān)閉外門窗，開啟有組織的新風(fēng)系統(tǒng)，過渡季節(jié)，室外空氣良好時，可開啟外窗進行自然通風(fēng)。

本文作者為被動房認證咨詢師，河北建研科技有限公司工程師，綠色建筑研習(xí)社第1期PHI學(xué)員。