基空于間感室知內(nèi)覺環(huán)特境征設的計特研殊究教育學校教學康復
——以鎮(zhèn)江市特教中心異地遷建項目為例

藍 茜

1 研究背景

目前，很多學者圍繞特殊教育學校建筑設計，從不同角度開展了研究。李暉以實際案例為基礎，分析了在改擴建工程中融入的人性化設計理論，通過流暢的建筑內(nèi)部空間和建筑群體布局回應“有愛無礙”的特殊教育理念[1]。張翼基于實地調(diào)研和資料整理，結(jié)合特殊教育學校設計理論，在總結(jié)和分析學生障礙特征的基礎上，從規(guī)劃布局、建筑設計、人性化細部設計3 個方面入手，建立了特殊教育學校建筑設計研究框架[2]。荊昊從特殊教育學校室內(nèi)休息活動空間入手，總結(jié)出人性化、多樣化、開放化以及簡潔化4 個發(fā)展方向，針對室內(nèi)休息活動空間在多空間組合和單一空間形式處理手法等方面進行了研究[3]。葉志東等人以實際案例為基礎，重點研究了特殊教育學校這類建筑的火災危險性特性，從建筑平面疏散設計、輔助疏散設施設計和消防設施設置等多方面進行了闡述[4]。此外，還有許多學者從特殊兒童的心理和生理特點入手，對特殊教育學校的不同建筑空間設計方法進行了研究，但針對室內(nèi)熱環(huán)境、光環(huán)境、聲環(huán)境的提升以及節(jié)能減排技術的應用還缺少進一步的探究。

教學康復空間是特殊教育學校最重要的使用空間之一，其設計效果直接影響特殊兒童的學習和生活。通過對江蘇、安徽、上海等多個省市的特殊教育學校調(diào)研，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的很多特殊教育學校建筑還存在設施不完善的問題，未能體現(xiàn)“特殊性”，特別是教學康復空間的特殊設計亟待提高。本研究以江蘇省鎮(zhèn)江市特教中心異地遷建項目為例，采用性能模擬分析技術，基于不同類型特殊兒童的障礙特點和感知覺特征，從場地建筑布局、建筑單體到細部構造設計，開展特殊教育學校教學康復空間室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量提升設計方法研究。

2 異地遷建項目概述

鎮(zhèn)江市特教中心異地遷建項目占地面積52 000 m2，總建筑面積26 000m2。如圖1 所示，1 為職業(yè)技術培訓中心，2為特殊教育教師發(fā)展中心，3 為培智教學康復樓，4 為盲聾教學康復樓，校園中供培智、盲聾等不同障礙特征兒童使用的教學康復空間均單獨設立在不同的建筑單體中。項目場地地勢南高北低，南側(cè)道路與北側(cè)規(guī)劃道路有6 m 多的高差，教學區(qū)以“綠島”組團布局，既相互獨立，又能實現(xiàn)便捷聯(lián)系。

圖1 鎮(zhèn)江市特教中心異地遷建項目（來源：作者改繪）

本研究主要包括以下幾點內(nèi)容：第一，基于建筑群冬夏兩季室外風場模擬和培智、盲聾兩種類型特殊兒童使用的教學康復空間的自然通風模擬，進行建筑總體布局的研究。

第二，基于教學康復空間的天然采光系數(shù)，分別計算優(yōu)化建筑單體設計和細部構造節(jié)點設計。

3 基于性能模擬分析的特殊教育學校設計方法

3.1 教學康復空間自然通風設計研究

聽覺障礙兒童主要依靠視覺、觸覺、震動覺的補償作用，視覺障礙兒童主要依靠聽覺、觸覺的補償作用，來正確識別不同空間的特征，辨別自身在空間中的位置和方向，促進學習和交往行為的發(fā)生。良好的室內(nèi)熱環(huán)境有助于特殊兒童發(fā)揮觸覺優(yōu)勢，空間舒適度主要受到溫度、濕度和空氣流動速度的影響，因此設計中需要注意加強對氣流的引導[5]。本研究采用斯維爾建筑通風Vent 軟件模擬了2 棟教學康復樓的室外和室內(nèi)自然通風情況。

3.1.1 室外自然通風設計研究

項目中有2 棟主要的教學康復建筑，一棟為培智教學康復樓，另一棟為盲聾教學康復樓。首先模擬計算項目的夏季、冬季室外風場，主要包括項目在冬夏兩季室外1.5 m 高度處的風速及風壓云圖情況，結(jié)果分別如圖2、圖3 所示。根據(jù)模擬結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，特教中心項目建筑群的夏季最大風壓約3 Pa，分布在職業(yè)技術培訓中心和特殊教育教師發(fā)展中心的外圍，如圖2（b）所示，最低風壓分布在迎風建筑的背風面，約為-2 Pa；冬季最大風壓約為4.9 Pa，位于盲聾教學康復樓與藝術康復中心連廊的迎風面，如圖3（b）所示。除該處迎風面與背風表面風壓差大于5 Pa 以外，冬夏兩季這2 棟教學康復樓的主要使用空間表面風壓差均為0 ～5 Pa。

圖2 夏季室外風環(huán)境模擬圖（來源：作者自繪）

為了保證冬季教學康復空間室內(nèi)的舒適度，確保綠色節(jié)能的室內(nèi)環(huán)境，防止因兩側(cè)風壓影響引起建筑室內(nèi)冷風的滲透，應加強教室東北迎風面處的門窗密閉性，采取相應措施來保證其室內(nèi)冬季取暖，防止冬季寒風持續(xù)侵襲，確保教學工作正常進行。

場地上適宜的風速有利于引入外部空氣，加強自然通風并帶走污染物，保證建筑周邊的空氣品質(zhì)。根據(jù)圖2（a）和圖3（a）可以發(fā)現(xiàn)，建筑群整體朝南，第一排建筑阻擋了大部分風量，項目建筑群冬季最高風速出現(xiàn)在迎風面第一排建筑的邊角兩側(cè)，夏季最高風速位于2棟教學康復樓的迎風面，冬夏兩季的最低風速均出現(xiàn)在建筑物的背風面。由此可見，項目的總體布局能夠有效利用夏季和冬季的盛行風，增強建筑間的空氣流動。

圖3 冬季室外風環(huán)境模擬圖（來源：作者自繪）

3.1.2 室內(nèi)自然通風設計研究

研究還對2 棟教學康復建筑的室內(nèi)自然通風情況進行了模擬計算，主要選擇培智教學康復樓1 層的8 人培教室來計算冬夏兩季教學康復空間的自然通風情況。通過導入室外風場參數(shù)信息讀取單體模型的表面風壓，被賦予表面風壓的單體建筑將在室內(nèi)形成風壓差，從而完成室內(nèi)通風工況的模擬，讀取風速與空氣齡等指標。根據(jù)室內(nèi)風速模擬圖可知，在過渡季節(jié)門窗開啟的情況下，8 人培教室大部分區(qū)域風速0.1 ～1.4 m/s，能夠滿足室內(nèi)自然通風的要求。分析空氣齡圖可以看出，8 人培教室的空氣齡較短，基本不大于300 s，折合換氣次數(shù)不小于12 次/h。盲聾教學康復樓也可采用相同的模擬方法。

通過以上研究可以發(fā)現(xiàn)，采用自然通風的教學康復空間室內(nèi)熱環(huán)境舒適度與建筑群的總體布局、單體建筑朝向、迎風面和背風面開窗面積以及窗戶位置有關。兩棟建筑均采用外走廊式布局，主要教學康復空間的窗戶均朝向綠化庭院布置，既能滿足建筑內(nèi)部自然通風的需求，又能利用風壓和空氣流動使綠化庭院中的新鮮空氣源源不斷流入室內(nèi)，提高了室內(nèi)熱環(huán)境舒適度。

3.2 教學康復空間采光設計研究

光環(huán)境在一定程度上會影響視覺補償和殘存視力優(yōu)勢，當自然采光不足、環(huán)境中有眩光或照度不合適時，還會導致特殊兒童產(chǎn)生疲勞和注意力不集中的感覺，不利于特殊兒童的學習和生活。因此，為了營造良好的室內(nèi)光環(huán)境，在教學康復空間設計中要重點考慮自然采光的組織。

根據(jù)《特殊教育學校建筑設計標準》（JGJ 76-2019），盲聾教學用房的室內(nèi)平均采光系數(shù)應達到4%，培智教學用房的室內(nèi)平均采光系數(shù)應達到3%，室內(nèi)天然光照度標準值為600 lx 和450 lx。研究采用Ecotect 采光模擬軟件，基于全陰天空模型計算兩棟教學康復樓的采光系數(shù)，分析其存在的問題。

通過軟件模擬可以發(fā)現(xiàn)，鎮(zhèn)江市特教中心項目培智教學樓1 層大部分室內(nèi)空間天然采光系數(shù)滿足《特殊教育學校建筑設計標準》（JGJ 76-2019），但東西向的蒙氏訓練室和音樂治療室天然采光系數(shù)較低，通過增大開窗面積、使用透光率高的玻璃等建筑細部構造設計引入更多自然光線。重新計算優(yōu)化后的培智教學樓1 層，蒙氏訓練室和音樂治療室的室內(nèi)天然采光系數(shù)均達到了采光設計標準，如圖4 所示。

圖4 培智教學康復樓采光系數(shù)分析圖（來源：作者自繪）

4 優(yōu)化策略

4.1 合理組織建筑總體布局

目前，綜合型特殊教育學校的建設成為社會主流方向，招收的學生障礙類型較多，學生的障礙特點更加復雜，建筑群體量也更大。在設計整個場地的建筑布局時，要從不同類型特殊兒童的感知覺特征出發(fā)，結(jié)合單體建筑的體型設計、朝向設計以及交通流線組織等，合理組織建筑總體布局。

依據(jù)項目建設的具體區(qū)位及其氣候特征排布建筑布局，使得主導風向通過前排建筑，并且將前后排建筑錯落布置，防止由于前排建筑遮擋形成靜風區(qū)域而影響后排建筑。為不同障礙特征兒童提供的教學康復空間可考慮分區(qū)甚至分棟布置，通過綠化庭院空間的設計，既加強了不同功能區(qū)的聯(lián)系，又能為特殊兒童提供安全的活動空間，同時還有利于營造良好的室內(nèi)空氣環(huán)境。

4.2 深化單體建筑細節(jié)性設計

單體建筑的體型和立面設計不僅影響著建筑的造型和風格，更影響著內(nèi)部空間的舒適性和使用者的感受。鎮(zhèn)江市特教中心遷建項目的培智和盲聾教學康復樓屋頂采用大屋蓋造型，寬大的檐口出挑設計有利于降低夏季屋面的太陽輻射熱，從而降低室內(nèi)環(huán)境溫度，減少空調(diào)負荷，有利于節(jié)能減排；外立面交錯布置的木質(zhì)遮陽構件能有效削減夏季熱輻射量，同時豐富外立面造型，木材溫暖的天然質(zhì)感還有利于緩解培智類兒童的情緒波動。

4.3 采用木結(jié)構建筑形式

木材作為一種可再生的建筑材料，具有眾多優(yōu)勢。它能夠在建筑全生命周期內(nèi)有效節(jié)約能源，減少環(huán)境污染，符合我國綠色校園建設的發(fā)展趨勢。除了材料本身的溫暖質(zhì)感，現(xiàn)代木結(jié)構還可以建造出靈活多變的大跨度室內(nèi)空間，增加窗戶面積使得室內(nèi)獲得更多自然光，有利于營造健康舒適的室內(nèi)環(huán)境，提高特殊兒童的學習效率。通過學習和借鑒加拿大、日本等國較為成熟的木結(jié)構學校建筑實際案例，為建造符合我國國情的木結(jié)構特殊教育學校建筑提供了一定的思路。

5 結(jié)語

由于使用人群的特殊性，特殊教育學校的教學康復空間被賦予特定的場所特性，在進行建筑設計時需考慮到特殊兒童的感知覺特征與情緒需求。從建筑總體布局、建筑單體設計和立面細部構造設計等角度優(yōu)化室內(nèi)物理環(huán)境，有利于營造更加符合特殊兒童發(fā)展需求的校園環(huán)境。