豫东中小学教学楼超低能耗改造策略研究.pdf
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1、2023 年第 8 期河南建材豫东中小学教学楼超低能耗改造策略研究周洪涛贺峰吉林建筑大学(1 30 1 1 8)摘要:文章通过对豫东地区6 所中小学教学楼的建筑物现状和用能特点调查,分析其室内热舒适及围护结构存在的问题,从降低室外热作用、提高围护结构热工性能和可再生资源利用等方面提出超低能耗建筑改造策略,旨在降低豫东地区老旧中小学校建筑能耗,提高是室内热舒适性。关键词:豫东地区;中小学教学楼;超低能耗;改造策略0引言建筑节能减排是应对能源危机和气候变化的最重要领域之一。我国的超低能耗建筑发展,经历“十二五”时期的技术摸索、“十三五”时期的试点示范,到2 0 1 9 年近零能耗建筑技术标准(GB
2、/T51350一2 0 1 9)颁布,可见推动超低能耗建筑物规模化发展已经成我国城乡建设领域碳达峰碳中和的重要举措。2 0 2 0 年以来,按照党中央、国务院对碳达峰碳中和工作的系统谋划和总体部署,超低能耗建筑得到更多方面的重视,政策措施密集出台、推广速度明显加快。表1 豫东地区中小学老旧教学楼建筑基本情况调查统计表(表格来源:作者自绘)学校建造时间项城市第一高级中学1995年项城市行知学校2006年柘城县张桥一中2003年虞城市袁家村小学1995年兰考县曹李小学2002年兰考县李三阳小学2000年表2 豫东地区中小学老旧教学楼围护结构现状调查统计表(表格来源:作者自绘)学校结构项城市第一高级
3、中学砖混结构240mm黏土砖,墙体抹灰贴砖项城市行知学校砖混结构柘城县张桥一中砖混结构虞城市袁家村小学砖混结构兰考县曹李小学砖混结构兰考县李三阳小学砖混结构2豫东地区中小学教学楼热环境现状2.1老旧中小学教学楼室内热舒适性不足2.1.1冬季豫东地区冬季干冷,气温日较差小,日照状况一般。通过调研发现,6 所学校中有3所学校没有供暖,冬季没有人工调节设备。3所学校通过空调来供暖,并且围护结构保温性能相对较差,导致冬季屋1豫东中小学教学楼建筑现状及存在的问题河南省东部地区主要包括开封、周口、商丘3座县市和永城市、兰考县、鹿邑县在内的省直管县(市级),该地区建筑热工分区属于寒冷B区,本次调研了项城市、
4、柘城县、虞城县和兰考县的六所中小学现有教学楼,由于河南东部大多数中小学的老校区,随着学生人数的增加,原有校区已无法满足教学需求但依然在使用,老校区教学楼多为早期建筑(基本情况见表1),围护结构保温隔热性能较差(见表2)。建筑层数建筑朝向五层教室南向、北向、东向、西向开窗四层教室南向、北向、办公室西向开窗三层教室南向、北向、办公室西向开窗一层教室南向、北向、开窗二层教室南向、北向、开窗二层教室南向、北向、开窗墙体材料外窗单玻铝窗(推拉)钢筋混凝土平屋顶240mm黏土砖,墙体抹灰单玻铝窗(推拉)钢筋混凝土平屋顶240mm黏土砖,墙体抹灰单玻铝窗(推拉)钢筋混凝土平屋顶240mm黏土砖,墙体抹灰单玻
5、铝窗(推拉240mm黏土砖,墙体抹灰单玻铝窗(推拉)钢筋混凝土平屋顶240mm黏土砖,墙体抹灰单玻铝窗(推拉)钢筋混凝土平屋顶内温度较低,影响师生的热舒适度。2.1.2夏季豫东地区夏季天气炎热,过多的阳光的照射会使教室内的温度升高,导致冷负荷上升,还会对黑板造成一定的镜面反射造成光污染,影响师生的教学活动。当夏季太阳辐射较大时,教室采用窗帘内遮阳,内遮阳无法有效阻挡太阳辐射热进人室内且试验研究建筑耗能空调、电风扇、照明空调、电风扇、照明空调、电风扇、照明电风扇、照明空调、电风扇、照明电风扇、照明屋顶门木门(平开)铁门(平开)木门(平开)坡屋顶铁门(平开)木门(平开)木门(平开)Henan Bu
6、ilding Materials河南建材2 0 2 3年第8 期造成教室室内采光不足、室外风受到阻挡等问题。这些问题都严重影响了教室室内热环境的舒适度。图1 豫东中小学(图片来源:作者自摄)2.2围护结构热工性能不良1)在调研的6 所学校教学楼外墙均为2 4 0 mm厚普通黏土砖,内外做抹灰处理,传热系数在0.4 9 5W/(m?K)左右,外墙缺少保温隔热构造。试2)豫东地区中小学校建筑设计屋顶一般分为平验屋顶和坡屋顶。屋顶传热系数在0.4 6 8 W/(m K)左右。由于调研的学校建造年代久远,屋顶的保温隔研热已经不能满足需求。究3)6所学校教室外窗均为单框单玻铝合金推拉窗,外窗的传热系数在
7、6.0 W/(mK)左右,其传热系数大,且密封性能差。3豫东地区中小学教学楼超低能耗改造策略3.1降低室外热作用,降低夏季空调能耗3.1.1活动遮阳外遮阳方式更适于豫东地区教室遮阳。建筑外遮阳比室内遮阳效果好,设计合理的建筑外遮阳设施可有效遮挡7 0%以上的阳光辐射,而室内遮阳产品大约只能遮挡2 0%叫。因此,建筑外遮阳多用于建筑节能、建筑遮阳隔热,其对太阳辐射热的阻挡效果优于内遮阳方法。而活动式遮阳构造可以根据室外太阳光线调整遮阳板的角度,平衡遮阳与采光的效果,并且活动遮阳可以在冬季收起或拆除,使太阳光能照射进室内,提高室内温度,节约采暖能耗,因此豫东地区中小学改造应采用外窗活动式外遮阳构造
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