關(guān)于校園建筑設(shè)計的探析
關(guān)鍵詞：學(xué)校建筑,設(shè)計
中學(xué)校園建筑由于其特殊的功能要求而使得綠色設(shè)計具有格外重要的意義。要實現(xiàn)建筑運(yùn)行效率的最大化并節(jié)省重大能源開支，在設(shè)計上有很多值得注意的地方。目前，運(yùn)行一個實驗室所需的能源是同等大小辦公樓建筑的10倍，而通過對于規(guī)劃階段一些特殊設(shè)計要點的考慮，以及運(yùn)用現(xiàn)有的技術(shù)手段，新型的科研建筑可以節(jié)能30%-50%。
1.中學(xué)校園建筑綠色設(shè)計的理念
隨著能源價格飛漲,將綠色設(shè)計應(yīng)用于科研建筑也迫在眉睫。中學(xué)校園建筑有效節(jié)省能源開支的一些重要設(shè)計原則，已被成功運(yùn)用在許多設(shè)計實踐中。
1.1注重任務(wù)書的編制
編制任務(wù)書是在設(shè)計中實現(xiàn)節(jié)能的第一步。每一部任務(wù)書都有一些獨特的切入點去開拓節(jié)能的可能性。編制過程中首先要區(qū)分不同的空間性質(zhì)，然后將具有相似功能要求(開放時間，日照要求等)的空間整合在一起，這樣可以大大提高使用效率。如某中學(xué)的實驗大樓。從它的平面布置可以比較形象地看到任務(wù)書中扮演的角色。通過區(qū)域來表示，紫色區(qū)域為“實驗區(qū)”，桔色區(qū)域為“辦公區(qū)”，二者界限明顯，布局緊湊，分工明確。由于大樓坐落在一個陡坡上，大部分機(jī)械用房都被設(shè)置在首層實驗室的下面。這樣實驗室流出的廢水因為重力作用向下流入機(jī)械用房的熱復(fù)原水槽，再通過熱交換器為進(jìn)入大樓的潔凈熱水提前加溫，從而提高了能源的使用效率。
1.2理性的排布
在設(shè)計中需要花精力去思考服務(wù)設(shè)施以及管道的排布，這幾乎和建筑設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計一樣重要。管道的分區(qū)、排布應(yīng)該具有高效以及很大的靈活性。如果整個系統(tǒng)具有非常理性的設(shè)計，那么就會為大幅度的節(jié)能提供可能。例如，熱復(fù)原技術(shù)是將向外排放的廢氣中的熱量取出，用于加熱進(jìn)入室內(nèi)的新風(fēng)。要實現(xiàn)這個過程目前的途徑主要有2個：熱輪技術(shù)和環(huán)繞盤管技術(shù)。前者要求送風(fēng)管道和排風(fēng)管道盡可能接近，這就需要一個很大尺寸的管道井；而后者卻相反，由于它的送風(fēng)點和排風(fēng)點可以分開使得管道井可以化整為零，從而給平面布置提供了更大的靈活性。
1.3正確的分區(qū)
要實現(xiàn)正確的分區(qū)，一個關(guān)鍵的因素在于把實驗區(qū)和非實驗區(qū)分開，并對它們各自實行單獨控制。通常實驗區(qū)對于空調(diào)、通風(fēng)、溫度控制有著比較嚴(yán)格的要求，而非實驗區(qū)則有著更大的靈活性，往往就是實現(xiàn)高效節(jié)能的突破口。如某綜合中學(xué)分校建筑設(shè)計中，對實驗區(qū)和非實驗區(qū)進(jìn)行了明確劃分。區(qū)域一為包括輔助用房在內(nèi)的實驗區(qū)，區(qū)域二為包括辦公、會議、公共活動區(qū)在內(nèi)的非實驗區(qū)。實驗區(qū)采用嚴(yán)格的機(jī)械通風(fēng)，而非實驗區(qū)則以自然通風(fēng)為主，設(shè)置可開啟窗扇，加大窗戶面積，盡可能多的引入自然光線，同時設(shè)置必要的遮光設(shè)施避免眩光。此外，室內(nèi)材料采用溫暖的木材，室外設(shè)屋頂花園，這些都旨在創(chuàng)造一個親切、舒適的人性化空間。
1.4外皮設(shè)計
外皮的設(shè)計和氣候、自然的影響密切相關(guān)。比如，需要考慮由于太陽的輻射對建筑形成的高熱負(fù)荷以及采用何種朝向和怎樣的體量可以有效地避免這個問題。由于此類建筑中90%的耗能都直接體現(xiàn)在人員的使用耗能，因此如何在有效降低用電負(fù)荷的同時還能維持視覺和溫度上的舒適度就變得非常關(guān)鍵。好的外皮設(shè)計可以在適當(dāng)?shù)膮^(qū)域最大化地引入日光和自然通風(fēng)，同時有效控制眩光和輻射熱。如一些中學(xué)校園在研究區(qū)域的西面設(shè)置走道，它作為一條緩沖地帶有效地抵御了強(qiáng)烈的西曬。
1.5日光的引入
外墻的設(shè)計應(yīng)該最大化地引入日光。窗戶的高度越高，能夠到達(dá)房間內(nèi)部的光線越深，從而減少了人工照明的要求。此外，室內(nèi)設(shè)置遮光設(shè)施可以有效地控制眩光。一般來說，光線可以到達(dá)的深度是窗戶高度的2-2.5倍。人工照明的耗電量是總耗電量的8%-20%。如果可以最大化地引入自然光，則可以實現(xiàn)15%-20%的節(jié)能。室內(nèi)凈高，主要機(jī)械通風(fēng)管道的放置，以及建筑外皮的結(jié)構(gòu)高度都是實現(xiàn)日光最大化的主要因素。如果可以把通風(fēng)管道集中在房間中心部，這樣就可以只在中心部降低天花板高度，從而最大化地從周邊引入日光。如某中學(xué)分校的中庭為大樓的心臟提供了大量的自然光，同時它的可調(diào)節(jié)木格柵以及遮光設(shè)施又有效地控制了眩光。
2.工程案例分析
2.1項目概況
某農(nóng)業(yè)中學(xué)是一所有50多年辦學(xué)歷史的省屬高等學(xué)校，為改善辦學(xué)條件，校園規(guī)劃總面積達(dá)212.3m2。最近規(guī)劃的第2教學(xué)區(qū)靠近現(xiàn)有校區(qū)的北側(cè)。擬建工學(xué)樓分兩期建設(shè)，一期工程包括資源環(huán)境學(xué)院和食品科技學(xué)院，二期工程包括工程技術(shù)學(xué)校、東方。科學(xué)學(xué)院和公共部分。工學(xué)樓規(guī)劃用地面積24146m2，設(shè)計總建筑面積28009m2，為6層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，建筑總高度控制在24m以內(nèi)。
2.2綠色設(shè)計策略
對建筑設(shè)計手法的確定，首先考慮的是建筑的地域氣候適應(yīng)性，對建筑而言，氣候作為重要的環(huán)境因素，深深地影響著地域建筑文化的形成，因此，氣候、陽光、溫度等自然地理條件將無可置疑地成為建筑設(shè)計的一個基本出發(fā)點，通過建筑朝向(總平面)、剖面形式、平面布局、體量造型、空間組織和細(xì)部設(shè)計的確定，表達(dá)出它對所處自然環(huán)境的一種被動的、低能耗的正確反應(yīng)。同時，生態(tài)氣候感應(yīng)理論強(qiáng)調(diào)人與外在環(huán)境的聯(lián)系，建筑內(nèi)的使用者應(yīng)該能夠感受到外界環(huán)境的變化以及四季的更替，而這種感受會令每個使用者產(chǎn)生一種充滿活力的新的空間體驗。
2.2.1自然采光設(shè)計
為了最大量地利用自然光，設(shè)計師將工學(xué)樓主體設(shè)置為兩條東西長軸的長條形體量，在南立面?zhèn)却吧喜俊⑽挥谘劬Ω叨戎系奈恢迷O(shè)置了反光板。在冬季，由于太陽高度角較低，反光板能有效地反射陽光，將直射日光通過頂棚反射到室內(nèi)深處，把本該照到近窗處的光線折射到室內(nèi)天花板再漫射向室內(nèi)遠(yuǎn)窗處，提高臨近內(nèi)墻空間的照度，同時降低窗口部位的亮度，使整個室內(nèi)光線分布更加均勻，同時，太陽輻射熱提高室內(nèi)溫度，降低采暖負(fù)荷；在夏季，反光板則起到遮陽板的作用，防止直射日光引起室內(nèi)過熱，降低空調(diào)制冷負(fù)荷。
2.2.2自然通風(fēng)
對于實驗室建筑來說，及時通風(fēng)是必不可少的，在實驗過程中，經(jīng)常會產(chǎn)生各種難嗅的、有腐蝕性的、或者有毒的氣體，如不及時排出室外，就要造成室內(nèi)空氣污染，影響實驗人員的健康與安全。恰當(dāng)?shù)亟M織自然通風(fēng)不僅能排出室內(nèi)廢氣，引入室外的新鮮清潔空氣，還能降低機(jī)械通風(fēng)設(shè)備和空調(diào)制冷的能耗。
本地區(qū)夏季盛行東南風(fēng)，工學(xué)樓主體的南向體量短于北向體量，在東南向形成一個自然通風(fēng)的“豁口”，把自然風(fēng)引入兩棟建筑之間的空間，形成一個風(fēng)道，將南側(cè)實驗樓排出的廢氣帶走，避免這些廢氣倒灌入北側(cè)的實驗樓，保證了北側(cè)實驗樓內(nèi)的空氣質(zhì)量。
2.2.3氣候緩沖區(qū)概念
建筑主體東西兩端的房間為樓梯間和衛(wèi)生間等輔助用房，在東西兩端外側(cè)設(shè)置了陽臺和防曬墻，有效地防止了東西日曬，此舉成為熱緩沖策略中的重要部分。連廓部分的少量東西房間，東西兩則設(shè)垂直和水平綜合型深遮陽板，且西側(cè)有寬闊的走廓，遮擋日曬，可以滿足正常使用的要求。半圍合的庭園空間不僅具有景觀和休閑、交流的功能，同時可以調(diào)節(jié)局部的小氣候。
3.結(jié)束語
綜上所述，綠色建筑環(huán)境思想已成為建筑設(shè)計中環(huán)境要素之一，經(jīng)歷了從發(fā)現(xiàn)到提倡的發(fā)展過程。我們應(yīng)時刻保持節(jié)能意識，致力于低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，全力搞好校園建筑節(jié)能工作，不斷設(shè)計出經(jīng)濟(jì)合理的節(jié)能方案，實現(xiàn)節(jié)能型社會目標(biāo)。
參考文獻(xiàn)
[1]汪芳，查爾斯·柯里亞.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2003.
[2]大師編輯部.路易斯·康.武漢：華中科技中學(xué)出版社，2007.
