北京金茂府小学绿色设计实践
 
     北京金茂府小学是“绿色学校”(Green School)类项目中小学设计的典范。“绿色学校”(Green School)是指在实现其基本教育功能的基础上,以可持续发展战略为指导,在建设中因地制宜地采用各类节能环保技术,并在工作中纳入有益于环境的管理和教学措施,充分利用校内外有利条件,全面提高师生环境素质的学校。“绿色学校”将各类主动、被动绿色生态技术措施及管理手段进行合理、优化整合,在强调节能效益、环境效益的同时,还融入了人文管理效益。
 
1.项目概况
     金茂府小学项目位于广渠路15号地A4-4地块,北京市百子湾东路与广渠路交叉西北角,建设用地面积13400m2,容积率0.6,总建筑面积10079.7m2,其中地上建筑面积8040m2,地下建筑面积2039.7 m2,建筑高度18米,建筑层数地上4层、地下1层,建筑密度16 %,绿地率35 %。本项目目前已经获得国家绿色建筑三星级设计标识认证。
 
2.建设目标
    金茂府小学项目将率先申请中国三星级绿色学校设计和运营标识,并将LEED-School认证最高级铂金级作为建设目标。同时,项目参加绿色校园标准编制,并列入首批试点,参与校园绿色监测和展示平台建设。建设国家级绿色小学,开辟国际教育体系的互访学习平台,国际共建,将该项目建成为低碳学校实验科普教育示范区。不仅如此,金茂府小学还将绿色环境教育融入课程,有计划地对儿童实施绿色环保教育,同时积极筹划与其它国家的LEED铂金级学校进行文化、教育及环保活动的交流。
在LEED认证体系的评价标准下,明确绿色建筑目标,从而制订切实可行的设计方案,使项目在场地选址、建筑节水、能源消耗、建筑材料选取、室内空气品质、创新设计等方面达到LEED-School认证体系的标准,为学生和教职工提供高质量、低维护、健康舒适的学习生活和工作环境。截至目前,我国国内的中小学校通过LEED认证的尚无前例,金茂府小学将是国内首个在学校建造上贯彻LEED铂金级标准的生动实例。
 
3.绿色学校方案
3.1可持续性场地
3.1.1 场址选择
    朝阳区广渠路15号场地(项目位于该场地的A4-4地块)原为北京化工工厂厂址,用地范围东起东四环、百子湾东路,南至广渠路,西到规划的大郊亭中路,北至规划的百子湾南路,规划总用地面积为155918 m2。项目区域无自然保护区、名胜古迹、文物保护单位等环境敏感点。本项目所处地区为市区,属于典型的城市生态系统,植被主要为人工植被,植物种类以常见的乔灌木及草坪为主,无珍惜野生动植物和国家级保护动植物,不存在敏感动植物种类。
    项目原址北京化工厂排放的化学物质在土壤中造成积累性污染,土地一级开发及该厂搬迁后,污染土壤遗留于现场。根据现场调查结果,该块土地主要被砷、汞和镉污染。项目土壤污染的具体治理范围是根据监测点位置、健康风险影响及历史上涉及该污染物的生产设施或车间的空间布置来确定。广渠路15号场地(项目位于该场地的A4-4地块)需治理土壤面积为3.38公顷,总土方量4.49万方,其中重污染的土壤0.128万立方米,轻污染的土壤4.36万立方米。根据《原北京化工厂场地环境评价报告》和《原北京化工厂污染土壤修复方案》,项目由具有相关专业资质的公司对广渠路15号场地进行清挖和清运,其中重污染土壤进行安全填埋处理,轻污染土壤进行阻隔填埋处理。经北京市环境保护科学研究院出具的修复验收报告,广渠路15号场地(包括小学项目A4-4地块)的清理已经达到《原北京化工厂污染土壤修复方案》中提出的要求。
3.1.2绿化及透水地面情况
   金茂府小学项目建筑用地面积为3140 m2,红线范围面积为20367.3 m2,绿化面积为 11939.5 m2。VP 植草圈铺装草皮面积为267 m2,室外透水地面面积比达70.85%。
在室外绿化层面,金茂府小学比北京市绿地率要高出25%,同时屋面可绿化面积全部采用种植屋面。
3.1.3屋顶绿化
   屋顶绿化可改善城市环境面貌,缓解大气浮尘,净化空气,缓解城市热岛效应,对屋面起到保温隔热的作用,减少空调的使用,节约能源等功能。
LEED中绿化影响的条文较多,如:SS C5.1要求采用地方和适合植物恢复和保护至少50%的室外场地面积或场地面积的20%(两者取大者,屋顶绿化可参与计算);SSC5.2 要求绿地率比北京市绿地率的要求提高25%(屋顶绿化可参与计算);SS C7.2 要求至少50%的屋面是种植屋面,且如果100%可绿化屋面面积均采用种植屋面,则可得创新分1分。因此考虑在本项目的屋面除设备占地外可进行绿化的部位全部采用种植屋面。
3.1.4公共交通建设
   区域的公交系统有轨道交通、大站快车、公交普线等多种形式,基本上沿东三环路、东四环路、广渠路、南磨房路、西大望路等交通干道进行布设,数量较多。距离主要出入口500m内公交线路有6条,公交线路名称为:11路、23路、35路、348路、513路、541路;公交站点名称为:大郊亭桥西站。
另外在广渠路与百子湾东路交叉口有七号线的地铁出入口,七号线各站间隔距离约为1.5公里,属于间隔较短的线路,计划于2014年开通运营。
 
3.2 节水方案
   北京市水务局在今年5月份透露,北京市人均水资源量已降至100立方米,大大低于国际公认的人均1000立方米的缺水警戒线,等于已破国际警戒线的1/10,北京缺水形势异常严峻。充分利用水资源是北京地区,特别是绿色学校的重点,也是缓解用水紧张的重要途径之一。
   LEED中对节水器具的要求较高。节水器具的节水量较LEED规定的参考基准的用水量至少减少20%,如要获得LEED铂金级认证,则节水器具的节水量要求则更高。项目选用满足LEED标准要求的节水器具,如表3所示。
 
表3. 节水器具参数要求

类型

器具

用水参数

卫生器具

大便器

≤6L/3L两档

小便器

≤3L/

龙头

≤1.9/分钟/感应水龙头一次用水量不大于1L

淋浴喷头

≤8/分钟

用水器具

洗衣机

一次循环用水量:<1L/L

带架子的洗碗机

<3.785L/

制冰机

制冰量>79.37公斤:<75.7/45.36公斤

制冰量<79.37公斤:<113.56/45.36公斤

电蒸锅

7.57/小时

 
 
   该项目采用市政中水作为绿化灌溉和冲厕用水水源。非传统水源年用水量为:卫生器具冲洗4276.97吨/年;绿化灌溉628.09吨/年。非传统水源利用率达60.49%。另外,项目采用喷灌和滴灌的节水技术节约绿化灌溉用水。
 
3.3 能源与大气
3.3.1围护结构设计
   本项目围护结构设计的依据主要依据LEED中关于建筑最小建筑能耗的要求。
1) 外墙:传热系数≤ 0.32 W/(m2·K),相当于95mm挤塑聚苯板;
2) 外窗:传热系数≤ 1.80 W/(m2·K),遮阳系数 ≤0.35;
3) 屋顶:传热系数≤ 0.25W/(m2·K);相当于120mm 厚挤塑聚苯板;
4) 各朝向总窗墙比≤ 0.4。
3.3.2排风热回收
  项目采用了全热回收新风机组,包括中效过滤段、表冷段、湿膜加湿段、热回收段,热回收率为60%,过滤器采用F7中效过滤器,效率为65%。安装转轮全热交换机后,全年节约的运行费用约为35397.96元,静态投资回收期为6.82年。若加上加热锅炉,冷却塔、循环水泵、冷盘管等部件节省的投资和运行费用,静态投资回收期还将缩短。热回收转轮的设计使用寿命不低于10年。
3.3.3太阳能光伏发电
  近几年太阳能光伏发电技术发展很快,我国的光伏产业于20世纪70年代起步,90年代步入稳定发展期,太阳电池及组件产量逐年逐步增加,经过30多年的努力,已迎来快速发展的新阶段。北京地区开发利用太阳能有着非常有利的自然条件。通过对对北京太阳能资源的普查表明北京地区太能资源属于较丰富区,年日照时数达到2600小时左右,年累计太阳能辐射量达到5227.14MJ/m2。并且,北京各地太阳能资源稳定程度好,属于稳定等级,为北京地区利用太阳能提供了极为有利的自然条件。因此,北京发展太阳能资源的前景良好。
   LEED for School中也对可再生能源的利用量进行了规定:根据可再生能源的发电量占建筑总用电量的比例得到不同的分数。项目车棚顶部采用太阳能光伏发电,选用功率为235Wp太阳电池组件,11 块组件串联组成1个光伏方阵,共有4个光伏方阵,每个光伏方阵的功率为2.585kWp,太阳电池组件的总功率为10.34kWp。光伏系统年发电量为11585.62kWh,建筑设计年耗电量为310920kWh。因此,项目太阳能光伏发电系统的发电量占建筑总耗电量的3.73%。
3.3.4绿色照明
项目中标准教室、教师休息室、办公室、计算机教室、阅览室、科研实验室、食堂、厨房、德育展览室、书法教室、合班教室、配电室均采用节能荧光灯,体育馆采用金属卤化物灯。节能光源高效灯具自带节能电感镇流器,要求cosφ≥0.9,镇流器应符合国家能效标准。各房间或场所的照明功率密度值不高于现行国家标准《建筑照明设计标准》GB 50034规定的现行值和目标值。
 
表4. 各主要功能房间照明功率设计值
 

房间类型

设计照度值(Lx

照明功率密度(W/m2)

实际值

现行值

目标值

标准教室

313.5

8.8

11

9

教室休息室

101.2

3.36

5

4

办公室

273.1

6.5

11

9

计算机教室

313.5

8.8

11

9

阅览室

298.7

8.89

11

9

科学实验室

327.8

8.79

11

9

体育馆

292.3

8.64

11

9

食堂

143.7

4.28

11

6

厨房

12.8

5.17

11

6

德育展览室

275.4

6.57

11

9

书法教室

282.3

6.71

11

9

合班教室

301.6

7.96

11

9

配电室

182.2

3.8

8

7

 
 
3.4材料与资源
3.4.1土建材料
   回收和(或)利用无害的施工和拆除废弃物,制定和实施一个建设废弃物管理方案,废物回收利用比例应在75%以上。使用含有回收成分的材料,使得项目使用材料中所含用后材料和二分之一的用前材料的总和占项目材料总价值达到10%,并尽量提高该比例。采用来源、采集、再生和生产于工程距离500英里(约800公里)以内的建筑材料和产品,并且其费用占工程总材料的价值至少为20%。所使用的新用木质材料和产品,至少50%是根据美国森林管理协会(FSC)的《木质建筑部件的使用原则和标准》认证的。该项目建筑材料选用循环利用成分较多的土建材料,优先选用生产地及加工地在800公里范围内的材料,选用经过认证的木材。
3.4.2装修装饰材料
   安装在建筑内部所有的粘合剂和密封剂、油漆和涂料、地板系统、合成木材和纤维制品、家具和陈设、天花板和墙壁系统,必须满足加利福尼亚健康服务标准实践关于不同污染源有机物挥发的测试。 地毯选用CRI绿色标签认证产品。复合木材及纤维制品选用不含尿素甲醛树脂的材料。项目所需黏合剂和密封剂、油漆,涂料选择低VOC含量产品,地毯选用CRI绿色标签认证产品,复合木材及纤维制品选用不含尿素甲醛树脂的材料。
 
3.5 室内空气质量
3.5.1新风量
   LEED-School更加强调室内环境质量项目空调房间按照功能及使用人数确定新风量。各房间室内新风量在《公共建筑节能设计标准》、《中小学建筑设计规范》和LEED for School三者中取最大值。教室、办公室、餐厅、活动室主要功能空间均设置CO2浓度传感器,并与新风机组进行联动。当浓度大于0.1mg/m3时候开启新风装置。每个房间的新风可以电动控制,教学结束后即关闭新风系统。
 
表5. 中小学建筑设计规范要求各主要功能房间通风换气量
 

房间名称

换气次数(次/h

教室、物理、生物实验室

3

风雨操场、厕所

10

保健室

2

学生宿舍

2.5

 
公共建筑节能设计标准要求新风量

房间类型

新风量(m3/h·p))

设计值

标准值

办公室

30

30

教室

11

11

体育活动室

20

20

 
LEED认证要求新风量
 

房间类型

单位面积新风量

人员新风量

cfm/sf

m/人)

教室、计算机教室、劳技教室

0.12

10

办公室、会议接待室

0.06

5

体育活动厅、风雨操场

0.3

15

食堂

0.18

7.5

阅览室

0.12

5

舞蹈室、合班教室

0.18

10

书法、音乐教室、卫生保健室

0.18

10

 
3.5.2自然采光(导光筒)
   该项目采用下沉庭院方式,在地下室设置外窗采光。项目约86.10 %的地上主要功能空间采光系数达到《建筑采光设计标准》GB 50033—2001相关功能房间采光系数的要求。在二层、四层布置导光筒后,约91.20 %地上主要功能空间的采光系数达到要求,金茂府小学地下1层主要功能空间约有79.48 %的采光系数达到了0.5 %以上,改善了地下空间的采光效果。
3.5.3室内空气质量监控系统
   教室、办公室、餐厅、活动室主要功能空间均设置二氧化碳浓度传感器,并与新风进行联动。建筑设备监控系统由传感器、直接数字控制器、传输线路、网络控制器、集线器、执行器、显示器等组成,监控中心设于首层楼宇控制室内。二氧化碳浓度检测系统纳入BAS系统进行监控或监视。BAS系统具备机组的手/自动状态监视,启停控制、运行状态显示、故障报警、温湿度监测控制及实现相关的各种逻辑控制关系等功能。
3.5.4活动外遮阳
   本项目在南向外窗设有金属百叶帘遮阳。金属百叶帘可根据不同天气条件和日照情况进行调节,也可根据需要调节。
 
4. 总结
    截至目前,我国国内仅有两例学校项目注册LEED-School,但尚无任何学校通过LEED认证。LEED-School 认证体系在中国的应用尚处于起步阶段,但是绿色学校发展势头迅猛。作为全球影响力最大的绿色建筑认证体系,LEED认证在中国的将高速发展,将有越来越多的学校项目注册并获得LEED-School认证。
但是,由于国情的差异,LEED认证体系中一些条款并不符合我国的实际情况,如果生搬硬套相关条目,并不能体现绿色建筑的经济和环境效益。因此,我国的相关专业技术人员需要大量的工作要做,一方面要深刻领会LEED认证体系要义,灵活高效地将LEED认证体系相关条目体现在我国绿色建筑工程中;更重要的是,要结合我国具体国情,吸收和借鉴包括LEED在内的各国绿色建筑评价体系,形成我国自己的适用于不同建筑类型的绿色建筑评价体系。
 
 
参考文献
[1] LEED 2009 for Schools New Construction and Major Renovations Rating System,USGBC. 2009
[2] LEED 2007 for Schools New Construction and Major Renovations Rating System,USGBC. 2007
[3] LEED Projects Directory [EB/OL], USGBC.

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