基于光環(huán)境與節(jié)能的教學(xué)建筑優(yōu)化方案設(shè)計(jì)

王彥鈞　孔祥鑫　陳彥樺

摘要：隨著城市化進(jìn)程的不斷加快，節(jié)能環(huán)保成為當(dāng)前建筑發(fā)展的重要課題。如何在提高教室光環(huán)境舒適度的同時(shí)節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境，是當(dāng)前教學(xué)建筑設(shè)計(jì)的熱點(diǎn)。設(shè)計(jì)師在方案初期通過(guò)調(diào)整建筑布局模式與體型系數(shù)等方式，在創(chuàng)造空間趣味性的同時(shí)，減少可能產(chǎn)生的建筑能耗，在方案后期，設(shè)計(jì)師可以?xún)?yōu)化建筑設(shè)計(jì)參數(shù)，利用軟件模型尋找最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案。其中外窗的設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)室內(nèi)光環(huán)境有很大的影響，大面積的玻璃窗允許較多的光線進(jìn)入室內(nèi)，雖然提高了室內(nèi)的視覺(jué)舒適度，但可能導(dǎo)致過(guò)多的熱量增加或流失，從而增加建筑能耗。影響外窗性能的主要參數(shù)有窗戶面積、玻璃材質(zhì)和遮陽(yáng)方式等?；诖?，本篇文章對(duì)基于光環(huán)境與節(jié)能的教學(xué)建筑優(yōu)化方案設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，以供參考。

關(guān)鍵詞：光環(huán)境與節(jié)能;教學(xué);建筑優(yōu)化;方案設(shè)計(jì)

引言

學(xué)校是學(xué)生接受基礎(chǔ)教育的重要場(chǎng)所，更是未成年人身心發(fā)育的關(guān)鍵環(huán)境，因此對(duì)于學(xué)校而言，不僅要通過(guò)課程學(xué)習(xí)、教學(xué)方法、教師水平等方面促進(jìn)學(xué)生的發(fā)展，更要利用學(xué)校建筑的設(shè)計(jì)價(jià)值，即通過(guò)建筑光環(huán)境與節(jié)能等多方面因素推動(dòng)環(huán)境對(duì)學(xué)生的教育影響，實(shí)現(xiàn)學(xué)校建筑設(shè)計(jì)的突破與創(chuàng)新。

1學(xué)校建筑發(fā)展

目前，我國(guó)學(xué)校教育在不斷深化改革過(guò)程中，量變漸漸向質(zhì)變轉(zhuǎn)化，學(xué)校文化主要是由物質(zhì)文化以及精神文化等部分構(gòu)成的，文化建設(shè)逐漸成為促進(jìn)學(xué)校向上發(fā)展的重要部分。而物質(zhì)文化是整個(gè)學(xué)校校園文化的表層部分，其構(gòu)成部分之一就是建筑文化。一所學(xué)校的建筑文化，代表著這個(gè)學(xué)校的過(guò)去和將來(lái)，最直接地體現(xiàn)了學(xué)校的物質(zhì)文化。我國(guó)學(xué)校教育改革的一個(gè)方面是要做好教育規(guī)劃，來(lái)均衡地發(fā)展教育，使越來(lái)越多的學(xué)生能夠接受更為優(yōu)質(zhì)和多元化的教育，而學(xué)校建筑規(guī)劃就是教育規(guī)劃中的一個(gè)非常重要的方面?，F(xiàn)在的中國(guó)已經(jīng)進(jìn)入了國(guó)家經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、文化發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)刻，文化是團(tuán)結(jié)廣大人民、凝聚所有民族的重要力量，也是體現(xiàn)國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)力的因素之一，豐富我國(guó)人民精神文化生活是當(dāng)代社會(huì)不斷發(fā)展的要求。校園文化也是我國(guó)文化建設(shè)的核心之一，它對(duì)學(xué)生的成長(zhǎng)教育有直接影響，更是我國(guó)社會(huì)文化的重要組成部分。我國(guó)提出用先進(jìn)發(fā)展的觀念去建設(shè)社會(huì)文化，從而能夠更好地增強(qiáng)我國(guó)的綜合文化軟實(shí)力，因此，各大高校也在進(jìn)行響應(yīng)，致力于提升學(xué)習(xí)文化建設(shè)的質(zhì)量，其中，學(xué)校建筑文化作為構(gòu)成部分之一，受到了越來(lái)越多的關(guān)注。

2校園建筑設(shè)計(jì)中空間的重要性

在進(jìn)行學(xué)校建設(shè)的過(guò)程中，主要負(fù)責(zé)對(duì)建筑的空間組合做出考量，確保所運(yùn)用的空間組合能夠促使學(xué)生的學(xué)習(xí)需要得到滿足。這就要求在進(jìn)行中學(xué)校園建筑設(shè)計(jì)工作的過(guò)程中，相關(guān)部門(mén)與工作人員應(yīng)當(dāng)與時(shí)俱進(jìn)，注重緊跟社會(huì)時(shí)代的發(fā)展步伐，將空間組合系統(tǒng)運(yùn)用于中學(xué)校的建筑設(shè)中，從而在最大程度上將空間利用起來(lái)，促使空間利用效率得到提升，還可以確保所建構(gòu)的環(huán)境更加適宜學(xué)生的學(xué)習(xí)，有助于學(xué)生身心的健康發(fā)展，實(shí)現(xiàn)學(xué)生綜合素養(yǎng)的提升，為學(xué)生日后的學(xué)習(xí)奠定更加良好的基礎(chǔ)。在具體的設(shè)計(jì)工作中，應(yīng)當(dāng)關(guān)注窗戶的材質(zhì)、尺寸、厚度、遮陽(yáng)等內(nèi)容。在進(jìn)行玻璃材質(zhì)選用的過(guò)程中，注重確保其厚度的適中性，科學(xué)確定透明度，這樣有助于提升教室的光線效果，還可以對(duì)學(xué)生的視力起到一定的保護(hù)作用。倘若所選用的玻璃材質(zhì)過(guò)薄，并且具備比較突出的透明度，在冬季，臨近窗戶的學(xué)生容易出現(xiàn)感冒問(wèn)題，對(duì)學(xué)生的身體健康造成不利影響，也在一定程度上削弱了教室環(huán)境空間設(shè)計(jì)效果。在開(kāi)展教室環(huán)境空間設(shè)計(jì)工作的過(guò)程中，需要高度重視室內(nèi)的通風(fēng)效果，通過(guò)良好的通風(fēng)效果，促使教室整體空間設(shè)計(jì)的科學(xué)性得到提升，與此同時(shí)，還可以對(duì)教室內(nèi)部的溫度起到良好的調(diào)節(jié)作用。因此，在設(shè)計(jì)教室環(huán)境空間的過(guò)程中，可以將窗戶位置的設(shè)計(jì)確定為重點(diǎn)內(nèi)容。在進(jìn)行窗戶位置設(shè)計(jì)工作時(shí)，應(yīng)當(dāng)與教室的具體情況緊密聯(lián)系起來(lái)，并對(duì)廣大師生的實(shí)際需要做出系統(tǒng)考量，合理確定相關(guān)的門(mén)窗。在開(kāi)展教室門(mén)選擇的過(guò)程中，為了確保廣大師生的安全，注重預(yù)留出疏散空間，該空間所容納的人數(shù)為100人。在各間教室中，所設(shè)計(jì)門(mén)的數(shù)量應(yīng)當(dāng)為2個(gè)，合理控制教室門(mén)與門(mén)之間的距離，二者之間的距離應(yīng)≤15m。

3基于PHPP的建筑整體能耗分析

基于PHPP的參數(shù)模擬分析。通過(guò)軟件模擬調(diào)節(jié)外墻厚度，計(jì)算供暖負(fù)荷和制冷負(fù)荷的變化，數(shù)據(jù)顯示，隨著外墻厚度的增加，供暖負(fù)荷和制冷負(fù)荷逐漸降低，在外墻厚度達(dá)到250毫米以后，供暖負(fù)荷和制冷負(fù)荷降低量幅度下降，因此選擇外墻厚度為250毫米。通過(guò)軟件模擬調(diào)節(jié)地面厚度，計(jì)算供暖負(fù)荷和制冷負(fù)荷的變化，數(shù)據(jù)顯示，隨著地面厚度的增加，供暖負(fù)荷和制冷負(fù)荷逐漸降低，但是在地面厚度增加到100毫米之后，供暖負(fù)荷和制冷負(fù)荷降低量幅度下降，因此選擇地面厚度為100毫米。通過(guò)軟件模擬調(diào)節(jié)屋頂厚度，計(jì)算供暖負(fù)荷和制冷負(fù)荷的變化，數(shù)據(jù)顯示，隨著屋頂厚度下降，供暖負(fù)荷和制冷負(fù)荷需求下降，但是在屋頂厚度達(dá)到150毫米以后，供暖負(fù)荷和制冷負(fù)荷變化幅度下降，因此屋頂厚度選擇為125毫米。通過(guò)對(duì)比供暖、制冷負(fù)荷和供暖、制冷需求的變化，在考慮經(jīng)濟(jì)性的前提下選取最合適的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫層厚度。運(yùn)用同樣的方式模擬出外墻選擇250mm厚石墨聚苯板、地面選擇100mm厚擠塑聚苯板、屋頂選擇125mm厚擠塑聚苯板。

4基于光環(huán)境與節(jié)能的教學(xué)建筑優(yōu)化方案設(shè)計(jì)

4.1光環(huán)境優(yōu)化

1）優(yōu)化室內(nèi)自然采光，提供高效視力環(huán)境;2）通過(guò)室外可調(diào)遮陽(yáng)、內(nèi)遮陽(yáng)、控制燈具統(tǒng)一眩光評(píng)級(jí)等措施，有效減少眩光影響;3）合理選擇燈具的色溫與照度參數(shù)，兼顧不同時(shí)間段及功能區(qū)下人體的需求，減少對(duì)身體生物鐘的干擾。以教室為例，教室采用LED護(hù)眼燈，顯色指數(shù)90，色溫3000K，功率因數(shù)0.9;教室課桌面的照度達(dá)到308，均勻度為0.78，防眩光指數(shù)UGR設(shè)計(jì)值14.2，滿足標(biāo)準(zhǔn)的要求（UGR低于19）。

4.2綠色施工

1）水資源的節(jié)約利用。制訂并實(shí)施施工節(jié)水和用水方案，監(jiān)測(cè)并記錄施工區(qū)、生活區(qū)的水耗數(shù)據(jù);通過(guò)監(jiān)測(cè)水資源的使用，安裝小流量的設(shè)備和器具，在可能的場(chǎng)所重新利用雨水或施工廢水等措施來(lái)減少施工期間的用水量，降低用水費(fèi)用。2）節(jié)約電能。制訂并實(shí)施施工節(jié)能和用能方案，監(jiān)測(cè)并記錄施工區(qū)、生活區(qū)的能耗通過(guò)監(jiān)測(cè)利用率，安裝節(jié)能燈具和設(shè)備，利用聲光傳感器控制照明燈具，采用節(jié)電型施工機(jī)械，合理安排施工時(shí)間等降低用電量，節(jié)約電能。3）減少材料的損耗。80%以上的鋼筋采用專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)的成型鋼筋，降低鋼筋損耗;通過(guò)細(xì)致的采購(gòu)，合理的現(xiàn)場(chǎng)保管，減少材料的搬運(yùn)次數(shù)，減少包裝，完善操作工藝，增加攤銷(xiāo)材料的周轉(zhuǎn)次數(shù)等降低材料在使用中的消耗，提高材料的使用效率。4）可回收資源的利用。在施工現(xiàn)場(chǎng)建立廢物回收系統(tǒng)，再回收或重復(fù)利用在拆除時(shí)得到的材料，減少施工中材料的消耗量或通過(guò)銷(xiāo)售來(lái)加企業(yè)的收入，也可降低材料運(yùn)輸或填埋垃圾的費(fèi)用。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，對(duì)于學(xué)校建筑的建筑文化設(shè)計(jì)關(guān)鍵方面的分析是非常具有現(xiàn)實(shí)意義的一項(xiàng)研究，是推動(dòng)教育發(fā)展以及建筑文化發(fā)展的一個(gè)重要方面。

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