綠色校園建筑被動(dòng)式策略淺析

趙翰文

綠色校園是指在全壽命期內(nèi)，節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境、減少污染，為師生提供健康、適用、高效的教學(xué)和生活環(huán)境，最大限度地實(shí)現(xiàn)人與自然和諧共生的高性能校園。

綠色校園同時(shí)對(duì)學(xué)生具有環(huán)境教育功能。學(xué)校是培養(yǎng)未來人才的地方，結(jié)合綠色建筑設(shè)計(jì)，大力創(chuàng)建綠色校園，符合推進(jìn)綠色低碳循環(huán)發(fā)展，綠色技術(shù)體系創(chuàng)新，資源全面節(jié)約和循環(huán)利用，降低能耗、物耗的國家總體策略和方向。同時(shí)，健康舒適高性能的綠色校園的真實(shí)體驗(yàn)，也是一種有效的教育資源，為未來人才綠色觀念的建立，培養(yǎng)學(xué)生探索研究的能力，具有積極的促進(jìn)作用。

一、被動(dòng)式技術(shù)

綠色學(xué)校性能的評(píng)價(jià)包括了安全耐久、服務(wù)便捷、健康舒適、環(huán)境宜居、資源節(jié)約、管理與創(chuàng)新等方面的綜合評(píng)價(jià)，并以“四節(jié)一環(huán)?！睘榛炯s束，以“以人為本”為核心要求，綜合考量建筑所在地域的氣候、環(huán)境、資源、經(jīng)濟(jì)及文化等條件和特點(diǎn)。

節(jié)能是綠色校園建筑中的資源節(jié)約指標(biāo)中的重要內(nèi)容。被動(dòng)式建筑節(jié)能技術(shù)是指以非機(jī)械電氣設(shè)備干預(yù)手段實(shí)現(xiàn)建筑能耗降低的節(jié)能技術(shù)，具體指在建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)中通過對(duì)建筑的合理布局、遮陽的設(shè)置、建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱技術(shù)、有利于自然通風(fēng)的建筑開口設(shè)計(jì)等手法實(shí)現(xiàn)建筑需要的能耗的降低，達(dá)到節(jié)能的目的，用以整體提高綠色校園建筑的綠色性能。

二、被動(dòng)式策略淺析

1.空間布局與形體

校園規(guī)劃總體布局設(shè)計(jì)，應(yīng)因地制宜。結(jié)合場地自然條件及學(xué)校建筑功能，形成校園總體布局策略。應(yīng)對(duì)建筑的空間布局、朝向、體形等進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)?？紤]當(dāng)?shù)貧夂驐l件、場地周邊的社會(huì)歷史文化、地形、城市規(guī)劃、道路、環(huán)境等制約條件，在用地容積率、建筑高度、密度、間距、綠化率、交通等因素基礎(chǔ)上，權(quán)衡各因素之間的相互關(guān)系，通過多方面分析比較、優(yōu)化建筑的空間布局。采用合院式布局，圍合庭院，半私密圍合空間等緊湊型布局，節(jié)約土地資源。優(yōu)化朝向，寒冷地區(qū)爭取更多的南向房間布置，合理布置室內(nèi)平面?？臻g布局最大利用自然通風(fēng)、采光。充分利用夏季、過渡季主導(dǎo)風(fēng)向，利用有效自然通風(fēng)并減少太陽輻射，冬季能獲得足夠的日照并避開主導(dǎo)風(fēng)向，場地西向和北向可種植喬木阻擋冬季寒風(fēng)。以提高建筑物在夏天、過渡季節(jié)的自然通風(fēng)和冬季的采光效果?？刂坪侠淼臉情g距，增強(qiáng)空氣流動(dòng)性，同時(shí)避免影響室內(nèi)人員的視野。建筑形體設(shè)計(jì)簡單，減少建筑外形的凸凹變化，減少建筑外表面積，控制較小的體系系數(shù)，以達(dá)到更好的節(jié)能效果。在此基礎(chǔ)上，再綜合優(yōu)化建筑的窗墻比、遮陽構(gòu)件等外立面元素，整體考慮圍護(hù)結(jié)構(gòu)性能。

中庭設(shè)計(jì)作為綠色校園建筑空間布局的具體設(shè)計(jì)手法，越來越普遍的出現(xiàn)在新建和改建項(xiàng)目中。中庭可以為學(xué)生提供閱讀及展覽空間，另外還可以被視作學(xué)生社交活動(dòng)的區(qū)域。通常中庭被認(rèn)為是有效的節(jié)能手段。通過科學(xué)的設(shè)計(jì)，庭院式中庭可以減少暴露在外的維護(hù)結(jié)構(gòu)面積且能為室內(nèi)提供緩沖過渡空間。完整閉合的中庭在冬季的熱能需求較小，因?yàn)橹苓吙臻g及太陽輻射的熱量已經(jīng)足夠維持適宜的溫度，在減少能源消耗方面表現(xiàn)優(yōu)異。同時(shí)，高于周圍環(huán)境溫度的中庭使得與中庭連接的內(nèi)墻大面積開窗成為可能。盡量大的在中庭內(nèi)墻的開窗可滿足室內(nèi)照度，同時(shí)增強(qiáng)了通風(fēng)效果。

2.采光遮陽

天然采光不僅有利于照明節(jié)能，而且有利于增加室內(nèi)外的自然信息交流。充分利用天然光，改善空間衛(wèi)生環(huán)境，調(diào)節(jié)學(xué)生和教師的心情，從而促進(jìn)使用者的舒適健康。學(xué)校建筑常用南向朝向、雙側(cè)開窗、高窗、下沉庭院等方式提高天然采光性能。對(duì)于大進(jìn)深、地下空間宜優(yōu)先通過合理的建筑設(shè)計(jì)（如半地下室、天窗等方式）改善天然采光條件。頂層可采用照度更均勻的天窗采光，優(yōu)化了教室內(nèi)光環(huán)境。另一方面，過度的陽光進(jìn)入室內(nèi)，會(huì)造成強(qiáng)烈的明暗對(duì)比，影響室內(nèi)人員的視覺舒適度，因此建筑在充分利用天然光資源的同時(shí)，還應(yīng)注意控制不舒適眩光。

設(shè)置建筑外遮陽設(shè)施，降低夏季太陽輻射熱。出挑的反光遮陽板，能有效減少太陽直射光進(jìn)入室內(nèi)，并通過反射漫射光源使得室外照度更均勻?？烧{(diào)遮陽措施包括活動(dòng)外遮陽設(shè)施、永久設(shè)施（中空玻璃夾層內(nèi)遮陽）、固定外遮陽加內(nèi)部高反射率可調(diào)節(jié)遮陽等措施?？煽厥酵庹陉柨梢愿鶕?jù)季節(jié)、時(shí)間變化以及天空的陰暗情況任意調(diào)整遮陽板的角度。這種遮陽形式靈活性大，使用科學(xué)合理，對(duì)于建筑立面圍護(hù)結(jié)構(gòu)的節(jié)能優(yōu)勢明顯。

3.自然通風(fēng)

自然通風(fēng)主要有舒適通風(fēng)增加人的舒適度、降溫通風(fēng)散發(fā)室內(nèi)熱量、健康通風(fēng)提供室內(nèi)新鮮空氣的作用。從規(guī)劃設(shè)計(jì)的角度來說，通風(fēng)主要是考慮場地的常年主導(dǎo)風(fēng)向。北方地區(qū)夏季盛行東南風(fēng)，冬季盛行西北風(fēng)。根據(jù)日照要求，建筑南向是理想的朝向，這樣的朝向也同樣利于風(fēng)從室內(nèi)穿過，改善學(xué)校建筑的室內(nèi)空氣質(zhì)量，夏季與過渡季節(jié)的自然通風(fēng)則能降低建筑空間能耗，但冬季應(yīng)注意防風(fēng)，有效減少氣流滲透，降低采暖能耗。

改善學(xué)校室外風(fēng)環(huán)境是改善學(xué)生室外熱舒適度的關(guān)鍵。需要保證在寒冷冬季和炎熱夏季時(shí)室外行人區(qū)風(fēng)速都要適當(dāng)，這也將直接影響小氣候的形成和環(huán)境的舒適性。通常近地風(fēng)的狀況與建筑的外形尺寸、相鄰建筑間圍合的空間關(guān)系、周邊的地形地貌相關(guān)。同時(shí)，室外風(fēng)環(huán)境還會(huì)影響室內(nèi)風(fēng)環(huán)境質(zhì)量，特別對(duì)建筑防風(fēng)與自然通風(fēng)有著決定性影響。具體手法有，建筑除合理設(shè)置外窗外，屋頂開通風(fēng)口，設(shè)置天窗增加通風(fēng)效果；充分利用夏季主導(dǎo)風(fēng)向，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)自然通風(fēng)；利用中庭及底層架空塑造通透空間，打造較好的建筑微氣候；通過樓梯間和共享空間形成煙囪效應(yīng)，增強(qiáng)穿堂效果。

4.圍護(hù)結(jié)構(gòu)

合理控制圍護(hù)結(jié)構(gòu)各項(xiàng)熱工性能。在滿足日照、通風(fēng)和采光的前提下，盡量減少窗墻比。采用傳熱系數(shù)低、性能穩(wěn)定的外墻保溫材料及外窗種類。提高建筑和外窗整體氣密性性能。

主體結(jié)構(gòu)采用復(fù)合墻體技術(shù)，保溫材料選用具有熱阻大、可以延緩熱量傳入和傳出維持室內(nèi)溫度穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)，即保溫性能好、難燃的保溫材料，有效的提高外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱性能。平屋面可采用種植屋面，在防水層上敷設(shè)一定厚度的土壤，既能利用覆土材料的熱惰性增強(qiáng)屋頂?shù)男顭嵝阅埽€能利用植物的光合作用達(dá)到夏季隔熱的目的。坡屋面可采用通風(fēng)屋面，在屋面瓦和保護(hù)層之間留出空氣層，引導(dǎo)熱空氣從屋頂排出。

5.綠化

綠化是綠色學(xué)校環(huán)境建設(shè)的重要內(nèi)容。綠色校園應(yīng)重點(diǎn)打造環(huán)境與景觀設(shè)計(jì)，給學(xué)生與教職工一個(gè)舒適宜人的校園環(huán)境。應(yīng)從場地保護(hù)著手，充分保護(hù)或修復(fù)場地生態(tài)環(huán)境，場地內(nèi)原有的自然水域、濕地、植被等應(yīng)保護(hù)并加以利用，并且保持場地內(nèi)的生態(tài)系統(tǒng)與場地外生態(tài)系統(tǒng)的連貫性，創(chuàng)造學(xué)校及周邊環(huán)境的完整生態(tài)性。

場地的設(shè)置形式也是多樣化的，例如采用下沉廣場、景觀園林、游戲及活動(dòng)場地、底層架空空間、利用高程設(shè)計(jì)微地形的變化等手法，多種形式的組合可以達(dá)到豐富校園空間的效果，創(chuàng)造出靈活變化、生動(dòng)有趣的校園生態(tài)環(huán)境。場地材質(zhì)的選擇上，應(yīng)多采用透水性鋪裝，減少硬質(zhì)鋪地。透水性鋪裝雨水能及時(shí)滲透到地下，有利于改善地面墊層的透水性，地表面水通過蒸騰作用也可以再次進(jìn)入空氣中，增濕降溫，形成良性循環(huán)。有條件時(shí)，可以將雨水進(jìn)行收集，實(shí)現(xiàn)雨水資源化。

合理選擇綠化方式，種植的植物應(yīng)適應(yīng)當(dāng)?shù)貧夂?，選擇生態(tài)效益較高的灌木、喬木與草復(fù)層綠化方式。合理搭配喬木、灌木和草坪，以喬木為主，能夠提高綠地的空間利用率、增加綠量，使有限的綠地發(fā)揮更大的生態(tài)效益和景觀效益。喬、灌、草組合配置，以喬木為主，灌木填補(bǔ)林下空間，地面栽花種草的種植模式，垂直面上形成喬、灌、草空間互補(bǔ)和重疊的效果。根據(jù)植物的不同特性差異取長補(bǔ)短，相互兼容，進(jìn)行立體多層次種植，充分利用土地、陽光、空間、水分、養(yǎng)分而達(dá)到植物最佳生長量。

植物配置應(yīng)充分體現(xiàn)本地區(qū)植物資源的特點(diǎn)，突出地方特色。合理的植物物種選擇和搭配會(huì)對(duì)綠地植被的生長起到促進(jìn)作用。種植區(qū)域的覆土深度應(yīng)滿足喬、灌木自然生長的需要。鼓勵(lì)綠色校園進(jìn)行屋頂綠化和墻面垂直綠化，屋頂綠化和活動(dòng)場地結(jié)合，即增加室外活動(dòng)場地和綠化面積，又可以改善屋頂和墻壁的保溫隔熱效果，還可有效截留雨水。直接利用可采取收集屋面雨水，采用雨水回收技術(shù)。學(xué)生能親身參與到水循環(huán)利用的過程中，收集的雨水用于校園樹木的灌溉和清潔。

合理設(shè)置綠地可起到改善和美化環(huán)境、調(diào)節(jié)小氣候、緩解城市熱島效應(yīng)等作用。鼓勵(lì)綠色校園優(yōu)化建筑布局，提供更多的綠化用地或綠化廣場，設(shè)置休憩、娛樂等設(shè)施并定時(shí)向社會(huì)公眾免費(fèi)開放，創(chuàng)造更多宜人的綠色公共活動(dòng)空間。

三、結(jié)語

合理有效的綠色校園設(shè)計(jì)，應(yīng)從因地制宜的角度出發(fā)，在設(shè)計(jì)過程中考慮學(xué)校所在地的地域氣候和地理特征，學(xué)校建筑一般能耗特點(diǎn)，并強(qiáng)調(diào)達(dá)到建筑舒適性的效果，將有效、經(jīng)濟(jì)的被動(dòng)式策略應(yīng)用在適宜的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，起到更好的節(jié)能效果。同時(shí)營造利于學(xué)生身心健康和個(gè)性培養(yǎng)的教育環(huán)境。

各種被動(dòng)式手法可結(jié)合使用。鼓勵(lì)更多通過控制建筑體形、合理布局、選擇高性能圍護(hù)結(jié)構(gòu)減少冬季熱能耗；通過復(fù)合墻體構(gòu)造、種植屋面與外遮陽技術(shù)相結(jié)合等優(yōu)化隔熱措施，減少夏季冷能耗；提高自然采光水平降低照明能耗；并結(jié)合防眩光設(shè)計(jì)提高室內(nèi)光舒適性；通過加強(qiáng)自然通風(fēng)改善室內(nèi)空氣質(zhì)量等的被動(dòng)式措施，打可持續(xù)發(fā)展的造綠色校園。

參考文獻(xiàn)

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