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关键词:校园建筑;绿色生态;设计
校园建筑是一类具有特殊作用的建筑,为学生的学习生活提供良好的文化环境服务,在现代的学校建筑中增加了校园建筑的生态文化内涵。这既是校园发展不断完善的需要,创建和谐的校园生态体系,又能对社会发展起到推进作用,在节能减排的同时培养社会大众的能源节约意识。在绿色生态校园的建筑设计中,应该追求独特的校园个性、生态良好的环境、优美的风景以及文化韵味浓厚的建筑风格等,还需要该适当的追求有地域特色、优美、生态良好、文化韵味丰厚的建筑风格。
1绿色生态校园建筑设计的基本概念与特征
1.1基本概念
绿色生态校园的设计是运用生态学的基本原理,构建人、校园建筑及自然环境的和谐关系,创造出能源高效利用且及工作、学习、活动等功能于一体的人工生态系统。在绿色生态校园建筑设计的过程中,需要把学校当做一个整体的生态系统,结合教师和学生的生活创建合理的空间布局,预留充足的绿地,使用节能、环保的建筑材料,实现能源的循环转换,使校园建筑从建设到运行的过程中达到节省能源、高效率和无污染。
1.2主要特征
绿色生态校园的建筑设计和学校的文化和特点紧密联系在一起。一方面在生态校园建设中要以人为本,达到人和环境的和谐统一。结合学校的文化底蕴,使得校园的建筑能够和净化学生的心灵,为学生提供一个宁静、丰富多彩的生活场所。在实用的功能上使得各项审美功能得到实现;另一方面,为教师和学生创造舒适的空间环境(即宜人的温度、洁净的空气、良好的光环境、声环境及能长效灵活使用的教室、宿舍等)。
2在绿色生态校园建设中需要考虑的问题
2.1建筑设计中需要考虑建筑资源的充分利用
如何在绿色生态校园建筑设计中融入绿色观念是每个设计师必须要考虑的问题,不仅需要结合绿色生态的观念实现建筑设计的创新,还需要跟上时代的步伐。高效利用建筑资源,在绿色建筑观念中,促进环境的可持续发展是其核心内容。因此,在建筑设计中,在实现建筑的功能性和实用性的基础上,要重视校园环境的和谐度,结合现代低碳行动的观念,设计出既美观又符合环境标准的建筑,将绿色生态校园的建筑设计作为一项系统性工程展开。
2.2建筑设计如何做到节能和消耗要重点考虑
绿色生态校园是新兴的一个概念,在这种建筑设计中,“绿色”的理念一定要确保融入到建筑中的每一个细节,结合绿色生态校园的观念。为了避免由于建筑设计不合理给学校师生带来影响,也需要考虑绿色生态校园的设计规划和建筑在校园中的布局。设计人员是严格按照标准的设计规范来完成校园的建筑设计,尤其是教学楼的设计,这个考虑的比较多,尤其是建筑设计的设计理念,还有校园各个建筑的布局,还包括很多基础性建筑设施都要与绿色生态校园的规划相一致,从提高资源使用效率的角度出发进行设计。把绿色建筑观注入到每一个子系统中,使得绿色建筑设计切实可行,从而使整个系统可以高效运行。在每一个环节中都需要考虑到节能降耗。
2.3在建筑设计中需要考虑自然资源的合理利用
在以绿色观为准则的校园建筑设计中,需要充分考虑建筑所处的校园环境,尤其是教学环境,决定了建筑设计的手法。在建筑设计中,要对周围的地理环境进行充分的利用。比如,在教学楼的设计中,选择节能型的建筑材料,还要考虑当地的自然资源,以便达到良好的自然采光条件和通风效果,在设计中实现冬暖夏凉,从而减低能源的损耗。另外,还要选择所在地区的建筑材料,在设计手法中,在创新的基础上,还要有效利用资源。避免在校园的建筑中有太多的人工制造,要多保留自然的生态环境,这样有助于校园环境的可持续发展。
3绿色生态校园在功能区建筑设计中的体现
3.1绿色生态校园的教学用房设计
校园中的教学用房主要是普通教室、专用教室等辅助用房,是校园建筑中的重点。在处理手法上尽量注意到主轴线上空间的层次感,在主轴线两侧的建筑物布置要灵活。在空间布局上要体现庄严性,但又要保证不失变化和活泼。由于教学楼的特殊使用性,对通风和采光具有较高的需求,可以通过将教学建筑朝向主导风向,以获得对风源和日照的最大利用,实现低能耗通风换气。教学楼的外窗设计需要结合国家的有关建筑节能标准,使教室内获得充足的采光也满足了保温需求,通过在窗口的上部安装水平的百叶可避免日照直射形成室内眩光。窗户的设计和玻璃材质的选择需要在采光、保温、遮阳等方面都要符合要求。
3.2绿色生态校园的学生生活区设计
校园中学生的生活区是由宿舍楼、后勤管理中心、校医院以及服务型建筑构成的。在这些生活区的设计中,应该着重考虑为学生提供更多的便利。在该区域可以设计供学生节假日聚会的公共空间,再种植上丰富的花草树木,为学生们节假日的聚会和交流提供良好的场所。其中,宿舍楼是学生的主要生活场所,一方面,在宿舍楼设计中要体现人性化和舒适性,设计师可以考虑开辟林间空地,在空地上设计花坛、座椅、走廊等供学生学习、休息,为了使学生拥有更好的身体,还可以建设活动设施;另一方面,为了体现安全性和方便性,学生宿舍内有独立的卫生间,在宿舍楼中设立自习室、阅览室、洗衣房、凉衣区等。并且在该区域的建筑设计中,也可以采用楼宇综合布线装置、中央空调装置、火灾自动报警设备等智能楼宇管理系统,为了使学生的生活和学习变得更加方便、快捷。这些系统可以结合实际需要进行安装。
3.3绿色生态校园的体育运动区设计
体育运动区是促进学生健康成长,全面推进素质教育的主要场所,因此,在建筑设计中也应该给予足够的重视。为了使体育运动区具有现代气息,并且能够满足师生的审美需求。一方面,可以在学校的体育活动区中建立足球场、篮球场、排球和乒乓球活动中心、文体中心等,以便学生开展丰富多彩的活动;另一方面,可以在体育场的四周种植一些高大的植物,在底层配上生命力顽强的花灌木,从而形成一定的绿化层次和密度,以便达到一种视觉美。并且这些植物形成的绿荫,不仅可以使学生在下面乘凉,也可以减少噪音的扩散。
3.4行政办公区
h一所学校的院系设置比较复杂,因此,校级行政办公楼、各个院系的行政办公楼和信息楼都需要进行单独设计。这个区域在设计过程中应该结合办公的需要,通常以常规内廓式布置为主,设计的景观、建筑应遵循简洁、严肃的原则,在周围可以设计小型喷泉、组合花坛和草坪。另外,在该区域附近设置地下停车场或者其他临时停车的场所也是必要的。为了使建筑和自然环境融为一体,可以对主体建筑采用“呼吸”的表皮,比如热通道玻璃幕墙(双层动态节能幕墙)可以满足这一要求,其由外层幕墙、内层幕墙、遮阳装置、进风装置、出风装置组成,可以分为“敞开式外循环体系”和“封闭式内循环体系“,这种热通道玻璃幕墙和传统的单层玻璃相比有很大的优势,在制冷时可节约能源38%~60%,在取暖时可节约能源42%~52%。在两层玻璃中间装入的遮阳系统可以形成多功能的复合表皮,和太阳能光伏发电系统相结合。办公楼智能化系统离不开通信智能化系统,而办公楼的通信自动化对学校的办公效率起着至关重要的作用,还是楼内和楼外的通信枢纽。主要有IBMS硬件平台(计算机网络系统)、一卡通平台(教务办公系统)和软件服务平台(电子政务办公应用系统)等系统组成。
4结束语
在建设绿色生态校园时,应该坚持科学发展和可持续发展的原则,以降低环境负荷为设计理念,设计人员应该紧紧围绕教师和学生的生活学习来进行合理设计,始终把人性化、个性化等原则放在首位。在建筑设计中,应该把减少环境污染、减少能源消耗、减少污染物的排放等考虑在内,使得设计和环境相融合。设计手段也应该灵活,结合当地的文化和自然环境进行设计创新,以不同区域的特征和终点为中心,运用科学的施工方法,提高能源的利用率,从而达到生态校园建设的目标,提高校园生活的质量。
参考文献:
[1]宋岭,张少伟.案例分析在建筑设计教学中的应用[J].华北水利水电学院学报(社科版),2005,21(2):101-103.
[2]王一凡.基于生态理念的校园规划与建筑设计——天津市东丽区职业教育中心学校设计实录[J].工程建设与设计,2012,(S1):31-33.
生态校园建筑是绿色建筑理念建筑的重要组成部分。在建筑设计时,首先应该坚持以人为本、人景共生。生态校园建筑环境设计应该满足学生陶冶情操、净化心灵的需求,同时还要满足师生对自然景观的生理和审美需求。其次,生态校园建筑还应该具备技术先进、环保低碳的特征。在进行生态校园建筑设计时,教室和宿舍可以设计为利用太阳能等可再生清洁能源来进行能源供给。建筑设计应该注重自然通风、自然采光和遮阴,以节约能源的利用。建筑设计可以采取多种绿化方式并举的方式,这样有助于改善小气候。另外,在进行设计时,还要注意水的循环利用、垃圾分类回收和处理等问题的解决。生态校园建筑设计的第三个特征是合理规划、和谐统一。生态校园建筑设计应该充分吸收我国古典园林的意境美和西方园林的简洁美,从而形成多元化的文化组合空间,构建形式多样的园林化校园生态环境。
2绿色建筑理念下的不同生态校园的分区设计
在进行校园建筑的设计和规划时,我国普遍将校园用地从功能上划分为教学文化区、学生生活区、体育运动区、生态休闲区、行政办公区以及教职工住宅区等六部分,在不同的功能分区内,生态校园建筑设计所用的方法也不尽相同。本文重点对教学文化区、学生生活区和体育运动区的建筑设计做出了阐述。
2.1教学文化区
教学文化区是学校建筑设计的主体区域,这一部分的建筑设计包括教学楼、图书馆、实验室训楼等。教学区是校区的核心区域,应该以中轴线形态设计成庄严宏伟的风格,以突显整个学校的风貌。在设计时还应该注意主轴线上的空间层次感和组织序列性。主轴线两边的建筑设计应该具有灵活性和变化性。从而使整个教学区的建筑设计庄重而灵活,严谨而又富于变化。河南工业大学的建筑就是这样呈对称分布的。学校正对门是中心广场,极具标志性的图书馆位于广场之后,左右分别为理科、文科教学团组以及各学院专业实验室。建筑物之间空间较大,搭配草地、花卉、树木,这样的布局既给人以庄严之感,又显得开阔、幽静,符合以人为本的理念。
2.2学生生活区
在绿色建筑理念指导下建筑设计的生态校园中,学生生活区是由宿舍楼、后勤管理中心、学校医院和服务性建筑组成的。在进行生活区内的设计时,可以开辟林间空地用来供学生休息,在空地中设计绿地、花坛、走廊、座椅等。选择生活区的花草树木时,应该选择具有不同季相、色相变化的植物,丰富生活区内的景观。为了体现设计的舒适化和人性化,要在生活区内设立活动场所。学生宿舍应该设立单独卫生间,宿舍楼内设立自习室、阅览室、接待室、洗衣房等。该区域的建筑设计应该采用智能楼宇管理系统,以方便学生的日常生活。另外,为了体现绿色建筑理念,所有的宿舍楼应该在每一间宿舍的屋面铺设多晶硅光伏板,通过这样的手段可以很好地实现对太阳能的利用,从而实现节约能源、保护环境的目的。
2.3体育运动区
体育运动区是学生活动的重要场所,是生态校园建筑设计中必不可少的重要组成部分。尤其是在现阶段国家大力倡导全面推进素质教育、促进学生健康成长的背景下,体育运动区的重要性更是被凸显出来。为此,在进行体育运动区的设计时,应该保证有较大的土地使用面积,根据学校的实际状况设立篮球馆、篮球场、足球场、网球场、乒乓球场、文体中心等职能区域,在该区周围可以栽种高大乔木,同时将喜阴性的灌木和花卉栽种在乔木下层,以形成一定规模的绿化带。这样的绿化带可以在一定程度上遮阳、挡风,同时还可以有效地减少噪音的扩散。体育运动区在设计中应该对照明灯管职能控制系统、观众导览系统、应急广播系统等进行有选择的使用,同时还要强化硬件建设。使体育运动区既具有现代化的气息,同时又能满足师生的审美需求。
3结束语
【关键词】校园;绿色建筑;改扩建
1总体设计理念
1.1延续传统格局
每一个大学的老校区都有相当长的历史,因此在改造和扩建过程中必须要考虑它与其它建筑之间的关系,对整个校园形象的影响。绿色校园建筑首先要有整体规划,尽量保护原来的生态系统,减少对周边环境的影响,并且要充分考虑有合理的自然通风、日照、交通等。
1.2关注生态环境
在改造校园的过程中,我们要在校园整体规划结构上,综合考虑校园与自然、校园与大学园区、校园与学校自身特色三方面的关系,创造出兼具生态性、开放性和人文性的现代化大学校园空间。比如我们可以利用校园中的现状水网体系形成校园人工水系,兼顾排洪、生态和景观的需要。并以此为师生提供更为直接的亲水生活环境。
1.3营造人性与自然的校园网络
校园网络系统主要由道路和绿化系统为骨架构成。校园的规划网络要体现出人文和自然相结合的设计理念,功能上以人为本,环境上体现出自然与生态特色。在交通上力求形成一个联系便捷,并与景观紧密结合,同时强调交通组织以人为本,以步行和自行车为本。
1.4关注功能分区
随着高等教育理念的变化、学校规模的发展,严格强调高校内各大功能分区,事实上已不能满足学生的使用要求,而如何使功能区域之间相互交融、渗透,以体现“以人为本”的分区理念是我们关注的重点。
1.5关注校园特色
新建大学校园在全国各地“速成”,如何在改造和新建过程中传承大学文化、地域特色,如何营造反映各自学校人文精神和特色的校园环境是我们要注意的问题。比如苏州大学校园的改建就要有苏州当地的特点,要有“苏韵”,而不是照搬上海的某校园的特色。
1.6关注可持续发展
我们的校园规划要充分考虑到未来发展,如何使规划结构多样、协调、富有弹性,适应未来变化,满足可持续发展。
1.7建筑单体设计
个性建筑创作应当与校园总体规划相协调,与周边环境融合,并反映自身建筑的个性。注重功能的合理,建筑具有通用性、开放性、综合性、灵活性、真正体现“以人为本”的设计思想。建筑设计注重内外空间的交流、渗透、创造不同层次的交往空间。建筑设计强调地域性,文化性,造型典雅,大气,富有理性,以反映大学文化之精神。
2苏州大学北校区未来改造的设计要点
我们设想将设计学院搬迁至苏州大学北校区,北校区地处苏州市区,具有浓厚的苏州气息,但是得不到有效的保护和利用。我们项目改造的宗旨,是结合基地闹市区位和现有环境,改造为具有独特艺术氛围的场所,为设计专业师生提供优雅独特的学习环境。
2.1总体布局
为体现校园建筑与社会空间的融合性,扩大校区入口广场的面积,并设计为开放性校园环境,使人有良好的视野范围和景观视觉。现有校园主干道两侧为古树,因此予以保护,加宽校园入口干道,形成林荫大道,带给人强烈的视觉冲击。干道两侧分设设计研究生学院与设计产业园,并用景观连廊衔接在一起,不仅可以使学院与设计园交通流线畅通,同时避免了校区原有老建筑“知行楼”对新建建筑的视觉影响,让行人感受到新校园带来的现代气息。
2.2设计学院整体布局
整个建筑群分为教学区,行政办公,教授工作室以及公共展览空间四个部分。学院大楼平面空间布局采用适当多栋分散布置,再设置建筑之间连接体的园林建筑布局,建筑单体与室外庭院虚实相生,教授工作室采用小栋建筑,每座建筑小楼间采用多种方式进行衔接,再现了苏州园林的空间艺术,达到移步换景的特点。从平面来看,建筑与环境虚实相结合,以期达到人与自然和谐共处的“天人合一”的境界。
2.3设计产业园整体布局
创意设计园利用基地西侧优美的树木环境,采用自由的布局形态来安排整个创意设计园的平面布局。本楼功能分为接待、会议、研究所、学生创业办公室,每层空间都有可供创业的研究生交流的开放空间,建筑伫立在环境之中,并与周围环境有机的结合在一起,使人能有一种生态野趣的感觉,与树共处,与自然为伴,建筑内部核心处做中庭,有利于自然通风、自然采光。
2.4单体建筑设计要点
对于设计学院来说,可以在教授工作室周围设连廊空间,或收或放,形成交流空间,各层连廊参差叠落,树木从缝隙中生长出来,创造一个与自然亲近的空间环境。建筑多采用南北朝向,通风采光效果极佳,南侧开大面积落地玻璃窗,并采用水平遮阳板避免建筑能耗过高。对于设计产业园来说,主入口设在建筑南侧,开敞的入口广场为人们提供了宽阔的交流空间,舒展的建筑形态有如人的双臂展开怀抱,拥抱人们进入其建筑当中。创意园一层与二层设接待、研究室以及会议室等功能空间,满足设计人员不同的功能需求。中庭采用自然采光,减少人工照明对能源的消耗。同时在中庭两侧设交流空间,使得设计人员可以没有阻碍的进行人际交流。三、四层工作室与小型会议室以及独处的思考空间,为设计人员提供良好的办公环境的同时,也同时有公共交流空间和私密的独处空间可选择。
3结语
校园建筑应当注重的各个方面,建筑应遵循可持续发展原则、延续传统格局、关注生态环境、营造人性与自然的校园网络、功能分区、校园特色、建筑单体设计等等,校园要体现绿色平衡理念,通过科学的整体设计,集成绿色配置,自然通风、自然采光、太阳能利用、中水利用、绿色建材和智能控制等高新技术。
参考文献
一、绿色生态建筑的发展
在人类的文明发展过程中,过度排放二氧化碳引起的温室气体效应,致使全球气候逐渐变暖,自然生态平衡逐渐被破坏。因此,人们开始尊重自然,最大限度的降低对不可再生资源的依赖。
20世纪60年代后,所有建筑设计者都在思索未来建筑发展路在何方,都在寻找能够推动建筑真正向前的动力。在这样一种历史条件下,绿色生态建筑的产生成为历史的必然。也就在同一时代,意大利建筑师保罗?索勒瑞把生态学和建筑学合成为生态建筑学,即从生态的角度来认识建筑,将生态学的理论应用到建筑设计中,以此达到与自然的和谐共生。比如地势、气候、阳光、空气、水流,使之符合人类居住,并且降低各种不利于人类身心的任何环境因素作用。同时,尽可能不破坏当地环境因素循环,确保生态体系健全运行。生态建筑首先必须具备有节能的特征,并充分考虑各种绿色能源的使用;其次注重使用可再生和可循环利用材料,注重环境保护,遵循可持续发展的特点。在这种历史背景下,绿色生态建筑概念开始出现,并逐渐成为人们关注的焦点。生态建筑必须具备节能的明显特征,在考虑使用各种绿色能源的同时,还要注重材料的循环使用与可再生能源的应用。
二、绿色生态建筑的设计原则
随着科学技术水平的提高,人们衡量和理解绿色生态的角度和标准也随之发生变化,目前,主要体现于如下几方面:保护自然生态环境,减少对其的破坏;
设计的每一个环节都要体现对使用者的关心;为使用者融入自然环境而创造条件;以动态的思想,推动绿色生态建筑的可持续性。
三、绿色生态建筑中的节能技术
建筑节能是建筑发展的总体趋势,目前的节能研究主要是考虑建筑物的综合环境、有效的利用现有资源两方面。同样,教学建筑作为建筑领域中的重要组成部分也许紧随绿色生态理念,这就需从选址开始,充分考虑采光通风以及充分利用再生能源等方面。
(一)教学建筑的选址
建筑选址在考虑到交通便捷和周围是否具有污染源等前提下,还需考虑到日照、遮阳、通风等三个因素。既需满足建筑物冬季采暖的需要,还应充分利用太阳光。设计教学建筑时应充分考虑气候条件、日照、地形以及建筑的遮挡情况、通风要求及节约用地等因素,以此确定出教学建筑的体型、窗口位置及大小、遮阳处理等实际需求。
1.教学建筑选址应首选避风、向阳的平地或者山坡,这样有效提升采暖效果。
2.朝向选择应考虑到太阳辐射强度的变化情况,这样能够充分提高建筑物吸收太阳能的利用率。
3.由于日照间距直接影响到建筑物获取热量的多少,因此,在有效利用土地的前提下,尽量提升教学建筑的日照间距。遮阳设计应考虑到以下几个因素:绿化遮阳;建筑自遮阳;地貌遮阳。此外,规划过程中还需考虑学校所处的外部环境,如:气候、地形等。设计时,应详细考虑到教学建筑的通风情况,通过气候来调节校园内的微气候,保证校内的自然通风。
(二)教学建筑的体型设计
教学建筑的设计既要保证使用功能的完善,还要考虑到气温、太阳辐射、建筑体的朝向、围护结构的保温状况、局部风环境等众多因素。针对校内图书馆、教学楼等体型系数较大的建筑,其单位空间散热面积会逐渐增大,消耗的能源也就越多。因此,教学建筑在保证正常使用的同时,还需尽可能的降低其建筑体型,如:增加长度和进深、增加建筑体量、减少独立的点式建筑、合理设置层高和层数等。
(三)教学建筑围护结构的节能技术
目前,节能的主要措施之一就是提高外围护结构的热工性能。
1.教学建筑的外墙节能技术
单一墙体技术是目前较为常见的外墙保温技术,主要措施有:加气混凝土外墙施工技术、符合墙体施工技术。复合墙体技术又分为夹心保温、内保温和外保温技术。保温措施是为了更好的提升围护护结构的传热系数,围护结构的保温不以隔热为目的,隔热是为了尽量减少围护结构吸收太阳辐射热向室内进行传递。
2.教学建筑的外窗节能技术
作为影响室内热环境质量和建筑节能重要因素之一的门窗,其耗能约占到建筑围护结构总量的40%-50%左右,因此,门窗也成为围护结构热工性相对薄弱的主要位置。建筑物的外门窗不仅属于能耗大构件,也是主要得热构件。通过门窗上的玻璃可以吸收太阳辐射,进而提升室内问题。正因如此,我们设计教学建筑时,必须根据教学需求确定门窗的尺寸和相应的材料。
此外,影响建筑耗能的重要因素就是窗墙面积比。如开窗面积过大将直接增加采暖能耗,但面积过小的开窗则会影响到采光和日照的要求。这就需要我们设计窗枪面积比例时,既要考虑得热还需考虑保温,这样才能保证教学建筑实现环境舒适、采光合理、视觉感强的设计目的。
3.教学建筑的屋面节能技术
我国对屋面设计主要以《屋面工程技术规范》(GB50345-2004)为主,常见屋面设计形式有:传统外保温屋面;倒置式屋面;双层通风屋面;阁楼屋面;蓄水屋面;种植屋面;冷屋面。针对教学建筑可以采用蓄水与种植相结合的屋面设计,这样不仅能降低楼体温度还能提升校园绿地面积,改善校园环境。
4.楼房地面节能技术
直接接触室外的地板、楼板应采取必要的保温措施,同时还应充分考虑楼地面的蓄热作用,用于稳定室内温度的变化。实测证明,在建筑体沿外墙内侧周边宽约1m的范围内,地面温度差可达5°C。因此,引入地面节能技术可以大幅降低校内地面温度,通常做法是使用导热系数较低的材料,并加大校园内的植被覆盖率。
关键词:学校建筑 ; 设计
Abstract: green building is a comprehensive, three-dimensional environmental engineering, it is both a festival, water-saving, energy-saving advantages, improve ecological environment, reduce environmental pollution, prolonging the service life of the building, fully embodies the characteristics in all of its sustainable development strategy. So green building should first with energy saving, environmental protection can be recycled three features, the minimum pollution to achieve the rational allocation of resources and environment, emphasizing humanity, building the comfortable, healthy. The article mainly elaborated the green campus architectural design concept, and combined with the engineering example of a middle school campus, the green building design strategy is analyzed, in order to provide a reference for the similar engineering.
Keywords: school building; design
中图分类号: TU2 文献标识码:A文章编号:2095-2104(2013)04-0000-00
中学校园建筑由于其特殊的功能要求而使得绿色设计具有格外重要的意义。要实现建筑运行效率的最大化并节省重大能源开支,在设计上有很多值得注意的地方。目前,运行一个实验室所需的能源是同等大小办公楼建筑的10倍,而通过对于规划阶段一些特殊设计要点的考虑,以及运用现有的技术手段,新型的科研建筑可以节能30%-50%。
1.中学校园建筑绿色设计的理念
随着能源价格飞涨, 将绿色设计应用于科研建筑也迫在眉睫。中学校园建筑有效节省能源开支的一些重要设计原则,已被成功运用在许多设计实践中。
1.1 注重任务书的编制
编制任务书是在设计中实现节能的第一步。每一部任务书都有一些独特的切入点去开拓节能的可能性。编制过程中首先要区分不同的空间性质,然后将具有相似功能要求(开放时间,日照要求等)的空间整合在一起,这样可以大大提高使用效率。如某中学的实验大楼。从它的平面布置可以比较形象地看到任务书中扮演的角色。通过区域来表示,紫色区域为“实验区”,桔色区域为“办公区”,二者界限明显,布局紧凑,分工明确。由于大楼坐落在一个陡坡上,大部分机械用房都被设置在首层实验室的下面。这样实验室流出的废水因为重力作用向下流入机械用房的热复原水槽,再通过热交换器为进入大楼的洁净热水提前加温,从而提高了能源的使用效率。
1.2 理性的排布
在设计中需要花精力去思考服务设施以及管道的排布,这几乎和建筑设计、结构设计一样重要。管道的分区、排布应该具有高效以及很大的灵活性。如果整个系统具有非常理性的设计,那么就会为大幅度的节能提供可能。例如,热复原技术是将向外排放的废气中的热量取出,用于加热进入室内的新风。要实现这个过程目前的途径主要有2个:热轮技术和环绕盘管技术。前者要求送风管道和排风管道尽可能接近,这就需要一个很大尺寸的管道井;而后者却相反,由于它的送风点和排风点可以分开使得管道井可以化整为零,从而给平面布置提供了更大的灵活性。
1.3 正确的分区
要实现正确的分区,一个关键的因素在于把实验区和非实验区分开,并对它们各自实行单独控制。通常实验区对于空调、通风、温度控制有着比较严格的要求,而非实验区则有着更大的灵活性,往往就是实现高效节能的突破口。如某综合中学分校建筑设计中,对实验区和非实验区进行了明确划分。区域一为包括辅助用房在内的实验区,区域二为包括办公、会议、公共活动区在内的非实验区。实验区采用严格的机械通风,而非实验区则以自然通风为主,设置可开启窗扇, 加大窗户面积, 尽可能多的引入自然光线,同时设置必要的遮光设施避免眩光。此外,室内材料采用温暖的木材, 室外设屋顶花园, 这些都旨在创造一个亲切、舒适的人性化空间。
1.4 外皮设计
外皮的设计和气候、自然的影响密切相关。 比如,需要考虑由于太阳的辐射对建筑形成的高热负荷以及采用何种朝向和怎样的体量可以有效地避免这个问题。由于此类建筑中90%的耗能都直接体现在人员的使用耗能,因此如何在有效降低用电负荷的同时还能维持视觉和温度上的舒适度就变得非常关键。好的外皮设计可以在适当的区域最大化地引入日光和自然通风,同时有效控制眩光和辐射热。如一些中学校园在研究区域的西面设置走道,它作为一条缓冲地带有效地抵御了强烈的西晒。
1.5 日光的引入
外墙的设计应该最大化地引入日光。窗户的高度越高,能够到达房间内部的光线越深,从而减少了人工照明的要求。此外,室内设置遮光设施可以有效地控制眩光。一般来说,光线可以到达的深度是窗户高度的2-2.5倍。人工照明的耗电量是总耗电量的8%-20%。如果可以最大化地引入自然光,则可以实现15%-20%的节能。室内净高,主要机械通风管道的放置,以及建筑外皮的结构高度都是实现日光最大化的主要因素。如果可以把通风管道集中在房间中心部,这样就可以只在中心部降低天花板高度,从而最大化地从周边引入日光。如某中学分校的中庭为大楼的心脏提供了大量的自然光, 同时它的可调节木格栅以及遮光设施又有效地控制了眩光。
2.工程案例分析
2.1项目概况
某农业中学是一所有50多年办学历史的省属高等学校,为改善办学条件,校园规划总面积达212.3m2。最近规划的第2教学区靠近现有校区的北侧。拟建工学楼分两期建设,一期工程包括资源环境学院和食品科技学院,二期工程包括工程技术学校、东方。科学学院和公共部分。工学楼规划用地面积24146m2,设计总建筑面积28009m2,为6层钢筋混凝土结构,建筑总高度控制在24m以内。
2.2 绿色设计策略
对建筑设计手法的确定,首先考虑的是建筑的地域气候适应性,对建筑而言,气候作为重要的环境因素,深深地影响着地域建筑文化的形成,因此,气候、阳光、温度等自然地理条件将无可置疑地成为建筑设计的一个基本出发点,通过建筑朝向(总平面)、剖面形式、平面布局、体量造型、空间组织和细部设计的确定,表达出它对所处自然环境的一种被动的、低能耗的正确反应。同时,生态气候感应理论强调人与外在环境的联系,建筑内的使用者应该能够感受到外界环境的变化以及四季的更替,而这种感受会令每个使用者产生一种充满活力的新的空间体验。
2.2.1 自然采光设计
为了最大量地利用自然光,设计师将工学楼主体设置为两条东西长轴的长条形体量,在南立面侧窗上部、位于眼睛高度之上的位置设置了反光板。在冬季,由于太阳高度角较低,反光板能有效地反射阳光,将直射日光通过顶棚反射到室内深处,把本该照到近窗处的光线折射到室内天花板再漫射向室内远窗处,提高临近内墙空间的照度,同时降低窗口部位的亮度,使整个室内光线分布更加均匀,同时,太阳辐射热提高室内温度,降低采暖负荷;在夏季,反光板则起到遮阳板的作用,防止直射日光引起室内过热,降低空调制冷负荷。
2.2.2 自然通风
对于实验室建筑来说,及时通风是必不可少的,在实验过程中,经常会产生各种难嗅的、有腐蚀性的、或者有毒的气体,如不及时排出室外,就要造成室内空气污染,影响实验人员的健康与安全。恰当地组织自然通风不仅能排出室内废气,引入室外的新鲜清洁空气,还能降低机械通风设备和空调制冷的能耗。
本地区夏季盛行东南风,工学楼主体的南向体量短于北向体量,在东南向形成一个自然通风的“豁口”,把自然风引入两栋建筑之间的空间,形成一个风道,将南侧实验楼排出的废气带走,避免这些废气倒灌入北侧的实验楼,保证了北侧实验楼内的空气质量。
2.2.3 气候缓冲区概念
建筑主体东西两端的房间为楼梯间和卫生间等辅助用房,在东西两端外侧设置了阳台和防晒墙,有效地防止了东西日晒,此举成为热缓冲策略中的重要部分。连廓部分的少量东西房间,东西两则设垂直和水平综合型深遮阳板,且西侧有宽阔的走廓,遮挡日晒,可以满足正常使用的要求。半围合的庭园空间不仅具有景观和休闲、交流的功能,同时可以调节局部的小气候。
3.结束语
综上所述,绿色建筑环境思想已成为建筑设计中环境要素之一,经历了从发现到提倡的发展过程。我们应时刻保持节能意识,致力于低碳经济的发展,全力搞好校园建筑节能工作,不断设计出经济合理的节能方案,实现节能型社会目标。
参考文献