低碳、生态、智慧——南部新城幼儿园超低能耗建筑设计分享

2020年9月22日，习近平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。

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。

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。

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。

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。

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”。

2#单体（多功能活动室）木结构内部效果图

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。

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。

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13275.8kgCO ₂ e/a）。

太阳能光伏系统

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。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 kgCO ₂ e，折合年单位建筑面积碳排放量42.5 kgCO ₂ e/㎡ · a,远低于国家同类建筑碳排放统计指标。