高職院校實(shí)訓(xùn)建筑可持續(xù)發(fā)展策略研究★

蘇雁楠 陸耀敏

(1.廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東 廣州 510430; 2.廣西建設(shè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西 南寧 530007)

?

·綠色環(huán)?！そㄖ?jié)能·

高職院校實(shí)訓(xùn)建筑可持續(xù)發(fā)展策略研究★

蘇雁楠1陸耀敏2

(1.廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東 廣州 510430; 2.廣西建設(shè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西 南寧 530007)

為進(jìn)一步貫徹落實(shí)節(jié)能減排政策，提高高職院校實(shí)訓(xùn)建筑室內(nèi)熱舒適性，從建筑屋面節(jié)能改造、外圍護(hù)隔熱保溫、采光口布置、自然通風(fēng)與熱能回收利用等方面，探討了能夠有效降低高職院校既有實(shí)訓(xùn)建筑能耗的節(jié)能設(shè)計(jì)方案，以促進(jìn)低碳校園的發(fā)展。

高職院校，實(shí)訓(xùn)建筑，節(jié)能改造，自然采光，圍護(hù)結(jié)構(gòu)

近幾年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，國家越來越重視應(yīng)用型專業(yè)技術(shù)人才的培養(yǎng)，高職院校招生規(guī)模不斷擴(kuò)大，校園面積、學(xué)生人數(shù)、教職員工人數(shù)急劇增多，在公共經(jīng)費(fèi)支出方面各高職院校都比過去有了大幅度的提高，特別是能源消耗費(fèi)用呈倍數(shù)增長，用電量巨大，現(xiàn)已成為能源消耗大戶。

2012年中國建筑能耗約6.09億t標(biāo)準(zhǔn)煤，占全國能源消費(fèi)總量的比重為19.1%[1],作為建筑行業(yè)的組成部分，高職院校建筑的空間設(shè)計(jì)中，應(yīng)充分考慮建筑的可持續(xù)發(fā)展性，減少建筑對(duì)自然的影響和破壞。實(shí)踐實(shí)訓(xùn)教學(xué)是高職教育中職業(yè)崗位技術(shù)培養(yǎng)的重要組成部分,普遍占到學(xué)校教學(xué)計(jì)劃比例的一半以上。實(shí)踐實(shí)訓(xùn)教學(xué)建筑的建設(shè)是整個(gè)高職校園建設(shè)的重中之重，如何營造一個(gè)科學(xué)、合理的實(shí)訓(xùn)建筑空間，是建筑節(jié)能改造中的一個(gè)重要研究課題。

1 高職院校實(shí)訓(xùn)教學(xué)建筑特點(diǎn)

與本科院校相比，高職院校更加注重技能實(shí)踐培訓(xùn)，因此實(shí)訓(xùn)教學(xué)建筑也是高職院校區(qū)別于普通高校校園建筑的獨(dú)特之處。高職院校內(nèi)的實(shí)訓(xùn)教學(xué)，將培養(yǎng)適應(yīng)第一線生產(chǎn)、建設(shè)、管理和服務(wù)需求的高級(jí)技術(shù)應(yīng)用型人才為目標(biāo)，讓學(xué)生在實(shí)訓(xùn)教師的指導(dǎo)下，在真實(shí)的工作環(huán)境中，通過模擬工作的方式，進(jìn)行職業(yè)技能訓(xùn)練。

實(shí)訓(xùn)建筑是高職教育中承擔(dān)實(shí)訓(xùn)教學(xué)的重要場(chǎng)所，與工業(yè)建筑類似，擁有超大尺度空間，在設(shè)計(jì)上與工藝流程上和企業(yè)管理緊密結(jié)合，但又區(qū)別于工業(yè)建筑，更加注重對(duì)學(xué)生實(shí)踐技能的培養(yǎng)。實(shí)訓(xùn)室的空間尺度大小，一般由建筑功能決定：一種是規(guī)模和體積較大，設(shè)備種類較多，將教學(xué)小空間與實(shí)訓(xùn)大空間組合起來，布置在一般建筑底層或獨(dú)立設(shè)置的大型實(shí)訓(xùn)空間內(nèi)，可實(shí)現(xiàn)教學(xué)、實(shí)訓(xùn)和生產(chǎn)等多功能的一體化，其單體建筑跨度一般較大；另外一種是規(guī)模和尺寸較小，布置在實(shí)訓(xùn)樓的中間層或底層，以整層劃分，建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)與普通教室類似的，以專業(yè)教學(xué)為主的小型實(shí)訓(xùn)室。

對(duì)于單體實(shí)訓(xùn)建筑，一般為長方形或正方形，其內(nèi)部空間布局，可以按照專業(yè)導(dǎo)向分類，也可以按照學(xué)科類別分類，合理布局教學(xué)與實(shí)訓(xùn)空間，體現(xiàn)資源共享。實(shí)訓(xùn)教學(xué)的設(shè)備儀器對(duì)環(huán)境要求較高，實(shí)訓(xùn)建筑的空間設(shè)計(jì)，首先應(yīng)滿足設(shè)備要求和空間使用感受，另外還要滿足實(shí)訓(xùn)建筑的通風(fēng)、遮陽、溫濕度調(diào)節(jié)、配電設(shè)置、荷載和運(yùn)輸，以及實(shí)訓(xùn)室內(nèi)部裝飾材料的抗熱防腐等要求?，F(xiàn)階段我國高職院校實(shí)訓(xùn)建筑主要功能空間與輔助功能空間面積分配，常見比例為7∶3[2]。

2 高職院校既有實(shí)訓(xùn)建筑的突出問題

2.1 關(guān)注力度不夠

教育部編發(fā)的《高職高專院校人才培養(yǎng)工作水平評(píng)估方案》中，對(duì)實(shí)踐教學(xué)明確規(guī)定：各專業(yè)都具有必需的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)條件，多數(shù)專業(yè)都建立了穩(wěn)定的校外實(shí)訓(xùn)基地；國務(wù)院最新印發(fā)《國家教育發(fā)展“十三五”規(guī)劃》中，特別強(qiáng)調(diào)了推行產(chǎn)教融合的職業(yè)教育模式。因此，高職院校實(shí)訓(xùn)建筑設(shè)計(jì)的規(guī)范和變革，也應(yīng)順應(yīng)時(shí)代的發(fā)展，走向更加專業(yè)化的道路。

目前，相比本科院校，高職院校的教育教學(xué)需要更多的資源和資金投入，需要更多的硬件設(shè)備設(shè)施，才能適應(yīng)職業(yè)崗位培訓(xùn)的需求。雖然我國對(duì)高職教育的重視程度逐步加深，投資比例逐步加大，但仍不能滿足規(guī)模日益擴(kuò)大的高職院校的建設(shè)，這就導(dǎo)致了我國高職教育的推動(dòng)與發(fā)展較慢，多數(shù)仍處于初步的發(fā)展階段；資源利用率低、配置不平衡、資金少、技術(shù)薄弱，大多數(shù)高職院校尚未能建立起完善有效的實(shí)訓(xùn)基地體系。另外，目前仍未有專門針對(duì)高職院校實(shí)訓(xùn)建筑設(shè)計(jì)的規(guī)范化體系，并不能滿足現(xiàn)階段高職院校以及教育改革高速發(fā)展的需要。

2.2 電熱冷負(fù)荷大

空調(diào)系統(tǒng)能耗占建筑總能耗比重較大，其運(yùn)行能耗直接影響了建筑總的能耗水平。實(shí)訓(xùn)建筑內(nèi)，大功率設(shè)備儀器的使用，會(huì)產(chǎn)生大量電熱冷負(fù)荷，形成巨大的空調(diào)能耗，不利于建筑的可持續(xù)發(fā)展。和辦公建筑相比，實(shí)訓(xùn)建筑的內(nèi)部人員熱擾較大，也會(huì)導(dǎo)致建筑內(nèi)部溫度上升，增大空調(diào)冷負(fù)荷。

另外，我國大部分高職院校的實(shí)訓(xùn)建筑內(nèi)，仍未能將最新的照明節(jié)能燈具很好地應(yīng)用。對(duì)照美國綠色建筑先鋒獎(jiǎng)評(píng)比條例要求，90%以上的使用人應(yīng)能單獨(dú)或分組調(diào)光以適應(yīng)個(gè)人的需求與愛好[3]，相比之下，我國高職院校實(shí)訓(xùn)建筑內(nèi)絕大部分建筑照明還是使用手工開關(guān)控制。如何推廣智能照明控制技術(shù)及其系統(tǒng)，也是當(dāng)前節(jié)能改造的重點(diǎn)之一。

2.3 可持續(xù)發(fā)展性不足

目前，我國大部分高職院校的既有實(shí)訓(xùn)建筑，主要的不足之處在于實(shí)訓(xùn)空間與現(xiàn)在教學(xué)模式不適應(yīng)。一些修建較早的實(shí)訓(xùn)建筑，在設(shè)計(jì)之初僅從滿足功能要求角度出發(fā)，但隨著時(shí)代的發(fā)展，現(xiàn)代實(shí)訓(xùn)教學(xué)方法的進(jìn)步，已不能適用于當(dāng)前的教學(xué)模式和教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)，其空間規(guī)劃和建筑設(shè)計(jì)布局，不能跟隨教育和設(shè)備的迅速更新而發(fā)展，不能與新建建筑成為有機(jī)的一體，可持續(xù)發(fā)展性不足。

3 既有實(shí)訓(xùn)建筑的節(jié)能改造方案

國內(nèi)大部分高校的實(shí)訓(xùn)建筑，都沒有安裝空調(diào)；或雖然安裝了但很少開啟，仍以自然通風(fēng)為主。因此在進(jìn)行實(shí)訓(xùn)建筑節(jié)能改造的時(shí)候，要著重解決其通風(fēng)、遮陽、隔熱的問題。

3.1 自然采光設(shè)計(jì)改造

建筑的照度一般是通過人工照明或自然采光獲得，而人工照明作為室內(nèi)熱源之一，會(huì)增加室內(nèi)冷負(fù)荷，增加建筑對(duì)設(shè)備的依賴性和建筑能耗，不利于建筑的可持續(xù)發(fā)展。而合理設(shè)計(jì)的自然采光，不僅可以增加室內(nèi)自然采光照度，節(jié)約能源，防止污染，還可以提供合適的視覺環(huán)境，塑造良好的建筑造型，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率等。

建筑的采光口，通常按照布置的位置分為側(cè)窗和天窗，側(cè)窗構(gòu)造簡單、布置方便，光線具有方向性，常被實(shí)訓(xùn)建筑采用，而天窗則常出現(xiàn)在進(jìn)深較大的廠房式實(shí)訓(xùn)建筑中。在不同地域氣候環(huán)境下，應(yīng)設(shè)計(jì)不同的建筑開窗，雖然天窗較側(cè)窗具有更好的采光均勻性，但南方炎熱地區(qū)夏季屋面得熱量巨大，從熱工學(xué)角度來看天窗更適合于北方地區(qū)，而不利于南方炎熱地區(qū)的建筑節(jié)能。

側(cè)窗的采光效果，影響因素主要是窗地比和采光均勻度。一般根據(jù)建筑的不同類型設(shè)計(jì)不同的窗地比，學(xué)校教室的窗地比一般在1/10～1/6之間，而生產(chǎn)車間的窗地比一般在1/6～1/2.5之間。另外，側(cè)窗采光房間的晝光照度隨離開窗的距離增大而降低，照度分布很不均勻。為了能夠有較好的采光均勻度，單側(cè)采光房間的進(jìn)深一般不超過窗上沿高度的2倍～5倍為宜[2]。對(duì)于高職院校既有實(shí)訓(xùn)建筑的節(jié)能改造，應(yīng)綜合考慮建筑光、熱環(huán)境的影響因素，合理檢查窗地比、窗戶進(jìn)深和建筑反光遮陽設(shè)計(jì)，在允許的范圍內(nèi)進(jìn)行適宜地域氣候環(huán)境的節(jié)能改造，營造良好的實(shí)訓(xùn)教學(xué)環(huán)境。

3.2 自然通風(fēng)設(shè)計(jì)改造

自然通風(fēng)最明顯的優(yōu)勢(shì)就是能耗極低，在空間利用效率和提高舒適度方面也有著巨大的優(yōu)勢(shì)。自然通風(fēng)主要通過建筑上有目的的開口產(chǎn)生空氣流動(dòng)，形成被動(dòng)的通風(fēng)方式。這種空氣流動(dòng)主要是在壓差的作用下進(jìn)行的，建筑的朝向、建筑群的分布、房間的開口和門窗的設(shè)置，都會(huì)影響自然通風(fēng)。

由于實(shí)訓(xùn)建筑內(nèi)大功率電熱設(shè)備眾多，合理設(shè)計(jì)自然通風(fēng)，將會(huì)大大降低空調(diào)能耗。既有實(shí)訓(xùn)建筑的朝向和建筑群分布已經(jīng)確定，在節(jié)能改造過程中，應(yīng)結(jié)合建筑的朝向和建筑群分布，建設(shè)貫穿于室內(nèi)外的通風(fēng)管道，隨季節(jié)的變化手動(dòng)調(diào)節(jié)閥門開啟方向，保證室內(nèi)熱壓通風(fēng)效果處于最佳狀態(tài)；也可以根據(jù)建筑形態(tài)，增加自然通風(fēng)口，如增設(shè)天窗或煙囪等，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)通風(fēng)換氣，改善室內(nèi)空氣品質(zhì)，以最大程度利用自然環(huán)境資源，降低建筑能耗。內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)舊廠房改造工程中的自然通風(fēng)設(shè)計(jì)，就充分利用了原有建筑構(gòu)件，如煙囪、地道、排風(fēng)管道等，結(jié)合金屬孔板、通風(fēng)口、通風(fēng)豎井、可開啟窗等，強(qiáng)化了室內(nèi)的自然通風(fēng)效果[4]。

3.3 屋面節(jié)能設(shè)計(jì)改造

屋面得熱引起的能耗約占建筑總能耗的8%～10%[5]，夏季屋面得熱是造成建筑室內(nèi)冷負(fù)荷的主要原因之一。單體大空間實(shí)訓(xùn)建筑，會(huì)存在大面積完整的建筑屋面，在建筑設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)充分考慮屋面隔熱。

比較常見的屋面節(jié)能改造措施，包括增設(shè)遮陽板，建立蓄水屋面、種植屋面、反射屋面、通風(fēng)屋面、通水屋面等。增設(shè)遮陽板，可用偏角遮陽形式以降低屋面太陽輻射得熱量。對(duì)于實(shí)訓(xùn)建筑，考慮到一旦既有屋面的防水措施不夠完備，將會(huì)造成屋面滲漏，影響實(shí)訓(xùn)建筑內(nèi)的設(shè)備設(shè)施，故不建議采用蓄水屋面，但可根據(jù)屋面荷載選擇采用種植屋面、反射屋面或通風(fēng)屋面等，降低建筑能耗。另外，也可選擇通水屋面，或在屋面上配置太陽能集熱器，將屋面做主動(dòng)式屋面，主動(dòng)利用太陽能資源，供給教學(xué)和生活使用。

3.4 圍護(hù)結(jié)構(gòu)的隔熱與保溫

提高建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱效果，可以降低室外熱環(huán)境對(duì)室內(nèi)的影響，降低室內(nèi)冷負(fù)荷，降低建筑能耗。一般來說，建筑長寬比越大，得熱量越多；從采光角度考慮，建筑的進(jìn)深越大，光線越弱，因此應(yīng)綜合考慮設(shè)計(jì)建筑長寬比。

在房間寬度保持一定的情況下，窗墻比越大，因熱橋引起的傳熱系數(shù)增加比例越大，因此，合理設(shè)計(jì)改造既有實(shí)訓(xùn)建筑的窗墻比，將有利于降低建筑能耗。

與確定采光口面積大小同樣重要的是，門窗玻璃材料對(duì)節(jié)能的影響。因?yàn)殚T窗能耗占建筑總能耗約1/2，是節(jié)能的薄弱環(huán)節(jié)[6]。一般玻璃的傳熱系數(shù)較大，根據(jù)氣候的不同，宜選擇不同種類的玻璃。南方炎熱地區(qū)宜采用低輻射鍍膜玻璃，北方宜選用中空雙層玻璃，或利用新型采光方式(導(dǎo)光管采光技術(shù)、導(dǎo)光纖維技術(shù)等)減少既有實(shí)訓(xùn)建筑熱量的滲透和傳遞，達(dá)到節(jié)能降耗。

另外，不同的外窗遮陽方式，如水平遮陽、垂直遮陽、偏角遮陽、百葉遮陽、綜合遮陽等，也能達(dá)到降低圍護(hù)結(jié)構(gòu)夏季得熱。

3.5 熱能的回收與利用

大部分高職院校的實(shí)訓(xùn)設(shè)備，在生產(chǎn)實(shí)訓(xùn)期間，會(huì)產(chǎn)生大量熱量，這部分熱量的產(chǎn)生，會(huì)大大增加室內(nèi)冷負(fù)荷，增加建筑能耗，若能對(duì)此部分能源進(jìn)行利用，將其轉(zhuǎn)化為生活所用，將會(huì)使資源得到充分利用的同時(shí)，降低建筑能耗。

4 結(jié)語

高職院校作為為社會(huì)生產(chǎn)培養(yǎng)專業(yè)化技能人才的地方，為提高辦學(xué)水平，除國家應(yīng)加大投資力度外，在自身建設(shè)的過程中，應(yīng)充分發(fā)揮高校自身的優(yōu)勢(shì)，緊密結(jié)合低碳技術(shù)與節(jié)能減排，通過對(duì)既有實(shí)訓(xùn)建筑的采光、通風(fēng)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)等部分的節(jié)能改造，改善室內(nèi)環(huán)境的熱舒適性，建設(shè)一個(gè)低碳的校園，為社會(huì)各界起到一個(gè)示范帶頭作用。

[1] 江 億.中國建筑節(jié)能年度發(fā)展研究報(bào)告2014[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2014.

[2] 李 遠(yuǎn).高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院校內(nèi)實(shí)訓(xùn)建筑設(shè)計(jì)研究[D].重慶：重慶大學(xué)碩士論文，2011.

[3] 趙建平,肖輝乾.建筑采光照明技術(shù)研究進(jìn)展[J].建筑科學(xué),2013(10):48-54.

[4] 唐汝寧,馬 卿.高校舊廠房改造工程中的自然通風(fēng)設(shè)計(jì)[J].暖通空調(diào),2010(4):42-45.

[5] 錢 鵬.建筑屋面節(jié)能技術(shù)[J].住宅科技,2006(10):31-35.

[6] 黃海靜,陳 綱.建筑采光節(jié)能設(shè)計(jì)的整體思維[J].重慶建筑大學(xué)學(xué)報(bào)，2007(4):6-7.

Research on sustainable development strategy of higher vocational college training building★

Su Yannan1Lu Yaomin2

(1.GuangzhouVocationalCollegeofRailway,Guangzhou510430,China; 2.GuangxiPolytechnicofConstruction,Nanning530007,China)

In order to further implementing energy-saving and emission reducing policies and improve vocational college training building indoor heat comfort, starting from aspects of building roof energy saving transformation, enclosure thermal isolation, lighting entrance allocation, natural ventilation and heat recycling, the paper explores energy saving design scheme of effectively reducing vocational college training building energy consumption, with a view to promote the development of low-carbon campus.

vocational college, training building, energy-saving transformation, natural lighting, enclosure structure

1009-6825(2017)09-0180-03

2017-01-16★：廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院2016年度院級(jí)教科研項(xiàng)目“高校既有建筑的節(jié)能改造策略研究”(GTXYY1613)

蘇雁楠(1989- )，女，碩士，助理工程師； 陸耀敏(1988- )，女，助理工程師

TU244

A