王崇杰 劉薇薇

摘 要：中小學(xué)是基礎(chǔ)教育的重要組成部分。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的飛速發(fā)展和人口的增長(zhǎng)，中小學(xué)的規(guī)模與日劇增。但無論是新建的中小學(xué)建筑還是改、擴(kuò)建項(xiàng)目，目的都旨在為下一代提供更加健康、舒適、高效的使用空間。這一發(fā)展趨勢(shì)與綠色建筑的內(nèi)涵不謀而合。20世紀(jì)90年代，世界范圍內(nèi)掀起了“綠色學(xué)?！钡倪\(yùn)動(dòng)，瑞典有綠色學(xué)校、澳洲有可持續(xù)發(fā)展學(xué)校、英國(guó)有生態(tài)學(xué)校、美國(guó)有健康學(xué)校。通過10多年的發(fā)展，在全球范圍內(nèi)已經(jīng)有了相對(duì)成熟的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，技術(shù)手段和運(yùn)營(yíng)策略。在我國(guó)，教育類建筑的可持續(xù)發(fā)展逐漸受到重視。論文通過梳理國(guó)內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r，分析評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)要素，試圖探尋一條適合我國(guó)國(guó)情的中小學(xué)可持續(xù)發(fā)展道路。

關(guān)鍵詞：綠色建筑；可持續(xù)發(fā)展；中小學(xué)建筑

Abstract：School design plays an important role in education system. Accompany with the rapid growth of economy and social development as well as boost population in China， dimension of school gradually expanded. Since either new construction or refurbishment of school projects are aims to provide healthy， comfort， high-performance learning space for next generation which coincides with the meaning of sustainability， therefore it make sense to study how can a sustainable school can be designed. In 1990，‘Green school movement expanded within global range， many countries has started their own sustainable school program， such as‘Green school in Sweden， ‘Sustainable school in Australia， ‘Eco-school in UK and‘Healthy school in US. Through decade of development， these countries have managed adequate assessment method， technical approach and operation strategy. In China， policy makers and relevant department are gradually aware of the importance of sustainable school. The report seeks to offer suggestions in improve the school design in China within sustainable scope.

Keywords：sustainable building design；sustainable development；school design

中圖分類號(hào)：TU984.14

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1008-0422（2013）08-0050-04

1 前言

我國(guó)現(xiàn)存有280000所小學(xué)，85000所中學(xué)，涉及建筑面積1.388萬億m2。而這些建筑人均消耗的能源是普通人均能耗的4倍，消耗的水資源是普通人均耗水量的兩倍。如果以現(xiàn)有的建設(shè)模式發(fā)展下去，將導(dǎo)致電力、能源、水資源的浪費(fèi)，同時(shí)建設(shè)、運(yùn)營(yíng)中帶來的垃圾和二氧化碳會(huì)給周邊環(huán)境帶來巨大負(fù)擔(dān)。相反，綠色中小學(xué)能提供更健康的學(xué)習(xí)環(huán)境，可以達(dá)到提高學(xué)生到課率、促進(jìn)學(xué)習(xí)成績(jī)的目的。美國(guó)Heschong Mahone集團(tuán)曾對(duì)此做過系統(tǒng)調(diào)研。研究發(fā)現(xiàn)，噪音和室內(nèi)采光更好的學(xué)校能使學(xué)生的測(cè)試成績(jī)提升7至20個(gè)百分點(diǎn)，通過通風(fēng)方式的改進(jìn)，學(xué)生的缺勤率下降了60%。此外，作為環(huán)境教育的重要組成部分，可持續(xù)發(fā)展學(xué)校能更好的普及環(huán)保低碳理念，規(guī)范學(xué)生的日常行為。與此同時(shí)可持續(xù)發(fā)展意識(shí)的傳播也能不同程度的輻射在校教職工，學(xué)生家長(zhǎng)及周邊社區(qū)，能起到良好的示范作用。另外，綠色建筑能降低學(xué)校的運(yùn)營(yíng)成本、延長(zhǎng)建筑的使用壽命、減少對(duì)環(huán)境的影響。由此可見，中小學(xué)校走可持續(xù)發(fā)展道路無論是對(duì)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)還是環(huán)境的發(fā)展而言，都具有長(zhǎng)效的積極作用。

2 國(guó)內(nèi)外綠色中小學(xué)校園的發(fā)展

綠色學(xué)校、生態(tài)學(xué)校、可持續(xù)發(fā)展學(xué)校、種子學(xué)校等名詞是各國(guó)大中小學(xué)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的衍生品。世界范圍內(nèi)公認(rèn)的綠色學(xué)校（生態(tài)學(xué)校、可持續(xù)發(fā)展學(xué)校）其內(nèi)涵主要包括以下三個(gè)方面：一是學(xué)校設(shè)施是否低能高效經(jīng)濟(jì)環(huán)保，二是環(huán)境教育課程的開展?fàn)顩r，三是與周邊社區(qū)相互聯(lián)系。因而，綠色學(xué)校與綠色校園的概念是相互交錯(cuò)的。雖然各個(gè)國(guó)家依據(jù)自身情況的不同，對(duì)綠色學(xué)校和綠色校園的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)也不盡相同，但二者又是緊密相連相互促進(jìn)的。

美國(guó)是綠色校園運(yùn)動(dòng)發(fā)展最全面最深入的國(guó)家。2010年成立了綠色學(xué)校中心，并建立了綠色學(xué)學(xué)校市長(zhǎng)聯(lián)盟、綠色學(xué)校聯(lián)合會(huì)及美國(guó)綠建委學(xué)生組織，試圖通過一系列政府和市場(chǎng)行為全面推動(dòng)綠色校園的發(fā)展，活動(dòng)席卷了校園相關(guān)的各個(gè)利益集團(tuán)。到2010年7月，美國(guó)共有315所學(xué)校獲得LEED認(rèn)證，其中58所獲得LEED for school 認(rèn)證[1]。其綠色校園的突出特點(diǎn)是重視室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量，但對(duì)于校園整體布局和環(huán)境關(guān)注較弱。

英國(guó)是對(duì)學(xué)校建筑的室內(nèi)環(huán)境關(guān)注較早的國(guó)家。1931年BRE的前身建筑研究站就開始對(duì)教室的熱工性能開始調(diào)研，1944年出版了學(xué)校建筑設(shè)計(jì)推薦（Recommendations on school design）。2004年針對(duì)中小學(xué)校園環(huán)境評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)BREEAM School發(fā)布，之后又出臺(tái)了BREEAM FE用于高等教育設(shè)施的環(huán)境評(píng)估，2008年合并了兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，編訂了普遍適用于大中小學(xué)的評(píng)估準(zhǔn)則BREEAM Education。英國(guó)政府計(jì)劃至2020年把全英的中小學(xué)校都建設(shè)成為可持續(xù)發(fā)展學(xué)校[2]。

我國(guó)近年來也開展了一系列綠色中小學(xué)校園的研究與實(shí)踐，并在綠色建筑與節(jié)能專業(yè)委員會(huì)的組織下成立了綠色校園學(xué)科組展開學(xué)術(shù)研討和交流。學(xué)科組于2011年召開中美可持續(xù)校園研討會(huì)，并于2012年在國(guó)際綠色建筑與建筑節(jié)能大會(huì)上舉辦“綠色校園”分論壇。實(shí)踐方面，北京大學(xué)附屬小學(xué)、北京金茂府小學(xué)、長(zhǎng)沙梅溪湖中學(xué)、生態(tài)城低能耗中學(xué)、毛寺生態(tài)小學(xué)等一批因地制宜的綠色建筑應(yīng)育而生。但總體而言，我國(guó)中小學(xué)綠色校園的建設(shè)還處在起步階段，由于缺乏針對(duì)性強(qiáng)的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，許多學(xué)校難以獲得綠色建筑認(rèn)證。

3 政策發(fā)展與導(dǎo)向

早在1996年我國(guó)就在《全國(guó)環(huán)境宣傳教育行動(dòng)綱要》中提出了綠色學(xué)校的概念[3]，1997至1999年中宣部、教育部和環(huán)境保護(hù)部共同發(fā)起了全國(guó)綠色學(xué)校創(chuàng)建活動(dòng)。而后于2001年發(fā)布了《綠色學(xué)校創(chuàng)建指南》?！吨改稀穼?duì)環(huán)境建設(shè)的評(píng)估細(xì)則中包括了校園綠化程度、環(huán)境教育基地建設(shè)狀況、學(xué)校衛(wèi)生狀況及污染控制狀況的相應(yīng)要求。2008年針對(duì)高等院校學(xué)校設(shè)施及規(guī)劃出臺(tái)了《高等學(xué)校節(jié)約型校園建設(shè)管理與技術(shù)導(dǎo)則》，導(dǎo)則確立了高校節(jié)約型校園的監(jiān)管體系和評(píng)價(jià)辦法，并為校園建設(shè)提供了節(jié)能技術(shù)指導(dǎo)[4]。隨著中國(guó)綠色建筑與節(jié)能專業(yè)委員會(huì)綠色校園學(xué)組的成立，綠色學(xué)校設(shè)施的建設(shè)正在向規(guī)范化的方向邁進(jìn)，覆蓋大中小學(xué)校的評(píng)估辦法《綠色校園評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》日前已于2012年11月通過審理。

4 評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)

美國(guó)用于學(xué)校類建筑的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)是LEED for school，包括可持續(xù)場(chǎng)地設(shè)計(jì)、水資源利用效率、能源與大氣環(huán)境、材料與資源、室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量、革新設(shè)計(jì)六個(gè)方面對(duì)學(xué)校建筑給予評(píng)分。LEED for School在室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量方面要求更高的得分，尤其在采光和聲環(huán)境分項(xiàng)的評(píng)分值上，而在可持續(xù)場(chǎng)地、能源與大氣環(huán)境、材料與資源等選項(xiàng)中要求得分較低[1]。

英國(guó)采用BREEAM Education作為評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，包括管理、健康與舒適、能源、交通、水、材料、廢物、土地使用和生態(tài)、污染和創(chuàng)新共10個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行評(píng)分。根據(jù)每個(gè)項(xiàng)目里的得分乘以每個(gè)項(xiàng)目的權(quán)重比然后獲得最終的得分。根據(jù)分值結(jié)果劃分為5個(gè)等級(jí)：大于等于30分通過、大于等于45分好、大于等于55分為很好、大于等于70分為優(yōu)秀、大于等于80分為卓越。BREEAM Education的評(píng)估是由第三方機(jī)構(gòu)獨(dú)立完成的，評(píng)估過程分為設(shè)計(jì)和建造兩個(gè)不同的階段。另外，BREEAM Education有很多的減排條款歸納到室外環(huán)境中，BREEAM更側(cè)重建筑隊(duì)室外環(huán)境的影響，相對(duì)節(jié)水的要求較弱。

《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》是我國(guó)出臺(tái)的具有普遍適用性的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，部分區(qū)域也有當(dāng)?shù)氐脑u(píng)估標(biāo)準(zhǔn)。由于目前針對(duì)教育類建筑的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)還在審批階段，在實(shí)踐中逐漸暴露出綠標(biāo)用于教育類建筑的一些缺陷。如綠標(biāo)第5.1.11條要求公共建筑合理開發(fā)地下空間[5]。然而，我國(guó)的中小學(xué)項(xiàng)目基本為底層建筑，地下室并不常見，因此應(yīng)該對(duì)利用開發(fā)地下空間的要求做合理調(diào)整。另外，由于我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的限制，現(xiàn)存的中小學(xué)校設(shè)施大多不設(shè)置中央空調(diào)系統(tǒng)，因而綠標(biāo)中設(shè)計(jì)中央空調(diào)技術(shù)的條款不適用與學(xué)校項(xiàng)目的評(píng)價(jià)。

5 綠色中小學(xué)校園的設(shè)計(jì)要素

校園規(guī)劃：與其它單體建筑最明顯的差別是學(xué)校設(shè)施往往是多個(gè)建筑物和多樣化的場(chǎng)地使用相結(jié)合的產(chǎn)物。因而能源足跡需要綜合考慮場(chǎng)地的水資源利用和交通影響，另一方面，如果對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行科學(xué)合理的規(guī)劃，開敞空間也能對(duì)周邊環(huán)境帶來積極影響。校園內(nèi)的建筑設(shè)計(jì)不僅僅要考慮單體建筑的日照與風(fēng)向，還應(yīng)結(jié)合周邊的空間綜合設(shè)計(jì)。建筑與綠化可以相互遮擋減少夏季太陽(yáng)輻射，落葉喬木在冬季還不至阻擋室內(nèi)得熱。周邊建筑可以用來遮擋風(fēng)和直射陽(yáng)光。

環(huán)境課程：校園整體可以很好的輔助環(huán)境教育。根據(jù)不同的年級(jí)，環(huán)境教育可以從簡(jiǎn)單的了解自然界物種的多樣性到生態(tài)系統(tǒng)的循環(huán)與聯(lián)系。建筑物與環(huán)境的關(guān)系本身也可以引導(dǎo)學(xué)生去探求人類活動(dòng)與自然活動(dòng)之間的潛在關(guān)聯(lián)。

使用群體的多樣化：學(xué)校在社區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施中占據(jù)很大比例，因而它們象征了大量空間，能源及資金的投入。引導(dǎo)學(xué)校向周邊社區(qū)人群開放能提高設(shè)施的使用效率，減少重復(fù)建設(shè)的資金浪費(fèi)。

水資源利用率：綠色校園強(qiáng)調(diào)減少可飲用水資源的使用，這可以通過中水處理或雨水回收等手段來實(shí)現(xiàn)。如衛(wèi)生間的排水和綠地的灌溉水都可以用回收或循環(huán)利用的水源來代替可飲用水。

能源利用率：20%～30%的建筑生命全周期能耗來自于建造過程，70%～80%來源于建筑的運(yùn)營(yíng)過程。能源利用效率不僅僅和經(jīng)濟(jì)相關(guān)，能源的利用方式還直接影響到溫室氣體的排放、氣候變化及學(xué)校的碳足跡。緩和能源供需的矛盾，首先要了解建筑的用能結(jié)構(gòu)。照明是學(xué)校主要的電能消耗途徑，此外是電器的電能負(fù)荷。提高自然光的利用效率合理的人工照明控制系統(tǒng)可以節(jié)約用電40%～60%。另外，培養(yǎng)良好的節(jié)能意識(shí)，隨手關(guān)閉不使用的電氣設(shè)備電源也能有效的減少電能的浪費(fèi)。

采光設(shè)計(jì)：自然采光時(shí)要盡量避免眩光，良好的采光均衡度和反射比也是室內(nèi)光環(huán)境設(shè)計(jì)需要考慮的重要因素。天空漫射光比直射陽(yáng)光均衡性更高從而避免強(qiáng)烈視覺對(duì)比。太陽(yáng)直射光的利用需要結(jié)合采光分析技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。人工光源的設(shè)計(jì)尤其要注意開關(guān)的控制方式。

室內(nèi)空氣質(zhì)量：室內(nèi)空氣質(zhì)量與裝修材料、通風(fēng)緊密聯(lián)系。應(yīng)當(dāng)在建筑使用之前風(fēng)干或沖洗以減低室內(nèi)污染物含量。另外一方面，通風(fēng)狀況也很大程度的影響著室內(nèi)空氣質(zhì)量。熱回收通風(fēng)設(shè)備能保證90%～100%的換氣率的同時(shí)能有效的去除污染物、細(xì)菌。

熱舒適度：對(duì)于許多學(xué)校而言，是否使用制冷空調(diào)取決于人對(duì)不舒適環(huán)境的耐受程度。高效的自然通風(fēng)模式往往能夠減少對(duì)制冷空調(diào)的需求度，在某些氣候分區(qū)甚至能省去。

聲環(huán)境：聲環(huán)境質(zhì)量在學(xué)校建筑的性能中占有重要地位。教室內(nèi)學(xué)生是否能聽清老師的講課無疑是非常重要的。聲環(huán)境的好壞往往取決于維護(hù)結(jié)構(gòu)的性能、空調(diào)系統(tǒng)、自然通風(fēng)系統(tǒng)及室內(nèi)裝修?？照{(diào)設(shè)備發(fā)出的音量不能干擾正常教學(xué)，室內(nèi)聲反射的次數(shù)也要控制在合理范圍內(nèi)，另外通風(fēng)口的設(shè)計(jì)必須朝向安靜的區(qū)域。如若校園鄰近城市主干道，毗鄰主干道的一面外墻及窗都需要進(jìn)行降噪處理。

6 綠色中小學(xué)校園設(shè)計(jì)的常用策略

被動(dòng)式設(shè)計(jì)：學(xué)校的被動(dòng)式設(shè)計(jì)主要是通過遮陽(yáng)、通風(fēng)、自然采光和優(yōu)化圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能實(shí)現(xiàn)的。這些設(shè)計(jì)策略能縮減機(jī)械通風(fēng)、制冷、采暖、采光的需求，同時(shí)不影響室內(nèi)舒適度。許多采用被動(dòng)式設(shè)計(jì)的學(xué)校都有這樣的特征：一到兩層建筑，南向布置教室、陽(yáng)光間、中庭。這種設(shè)計(jì)模式能夠獲得充足的室內(nèi)光線以及較好的通風(fēng)。但是這樣一來教室內(nèi)的聲環(huán)境會(huì)受到影響。另外一方面，使用混凝土材料能減少建造和運(yùn)營(yíng)造價(jià)，其防火和保溫性能優(yōu)異。研究證明采用混凝土結(jié)構(gòu)的建筑在運(yùn)營(yíng)中碳排放量遠(yuǎn)小于采用鋼結(jié)構(gòu)建筑。因此合理的結(jié)構(gòu)選型也能達(dá)到減少環(huán)境影響的作用。

可再生能源利用：采用可再生能源技術(shù)不僅能減少學(xué)校的運(yùn)營(yíng)開支，還能起到一定教育作用。適用于學(xué)校的可再生能源主要有太陽(yáng)能、風(fēng)能、生物質(zhì)能。太陽(yáng)能熱水和光伏發(fā)電技術(shù)是最常見的兩種太能利用策略。由于學(xué)校類建筑的用能高峰和太陽(yáng)能供給時(shí)間基本一致，因此利用效率較高。另外，學(xué)校的活動(dòng)場(chǎng)地可以用來敷設(shè)風(fēng)力發(fā)電裝置，值得注意的是大型風(fēng)力發(fā)電裝備可能產(chǎn)生噪音干擾，中小型渦輪機(jī)更為適宜學(xué)校。生物質(zhì)能的利用需要取決于當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境條件，若能夠保證持續(xù)的當(dāng)?shù)毓┙o又不需要額外的燃料儲(chǔ)存空間，生物質(zhì)能會(huì)是一項(xiàng)經(jīng)濟(jì)適用的技術(shù)措施。

7 案例分析

Kingsmead小學(xué)（圖1）是英國(guó)建筑使用研究BUS（BUILDIGN USE STUDIES）認(rèn)可的近年來最好的小學(xué)建筑案例之一。設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)希望能為社區(qū)提供一所低能耗、采用可再生能源技術(shù)的學(xué)校，并試圖把環(huán)境教育與之相結(jié)合。項(xiàng)目在2004年7月建成，9月交付使用。其舒適程度在投產(chǎn)使用后獲得了在校師生的一致好評(píng)。該項(xiàng)目最突出的特點(diǎn)是采用木材作為主要建筑材料，低碳環(huán)保經(jīng)濟(jì)可回收。在平面布局上充分考慮了自然光線的利用并綜合采用了主、被動(dòng)式太陽(yáng)能技術(shù)。生物質(zhì)鍋爐與冷凝鍋爐組成的采暖系統(tǒng)為建筑提供間歇性供暖。另外，屋面雨水回收系統(tǒng)還被用來作為數(shù)學(xué)和地理的教學(xué)材料。

如圖2所示，在平面布局上，小學(xué)的設(shè)計(jì)方案顛覆了尋常的設(shè)計(jì)思路，學(xué)校的主入口靠近主干道設(shè)計(jì)有利于縮短交通距離?；⌒巫呃仁钦麄€(gè)建筑主要的交通空間，圍繞走廊北側(cè)是教學(xué)用房，南側(cè)布置辦公用房、報(bào)告廳及其他輔助功能空間。把教室布置在建筑北面能避免夏季過熱同時(shí)爭(zhēng)取到穩(wěn)定的自然光（圖3）。建筑是木結(jié)構(gòu)的，使用膠合木材作為框架和外墻的主要材料，而非承重墻則采用混凝土砌塊作為填充材料，便于拆卸和回收利用。坡屋頂朝內(nèi)傾斜便于雨水回收沖洗廁所，這一措施不但減少了30%的飲用水使用還縮減了落水管的數(shù)量。室內(nèi)安裝的電子顯示屏能為收集的雨水計(jì)量，從而為學(xué)校的環(huán)境 教育提供材料。學(xué)校外墻及屋頂敷設(shè)了20mm的玻璃棉作為保溫層，使得維護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)降低到0.17W/m2K。低輻射玻璃組成的雙層窗也有效的減少了熱量散失。采暖系統(tǒng)由一個(gè)60kW的生物質(zhì)鍋爐和一個(gè)100kW的燃?xì)馐嚼淠仩t組成。如圖4所示，生物質(zhì)鍋爐使用當(dāng)?shù)貜U棄木材生產(chǎn)的木屑作為燃料。當(dāng)生物質(zhì)鍋爐的功率不足以滿足使用時(shí)，冷凝鍋爐作為補(bǔ)給。每間教室都有一個(gè)冬季不采暖的花園直接與游戲場(chǎng)地相連，這些緩沖空間能減少室內(nèi)的熱量散失。如圖5所示，教室大部分時(shí)候利用天窗進(jìn)行自然采光，室內(nèi)人工照明連接了日光傳感器，當(dāng)室內(nèi)光線充足時(shí)人工照明會(huì)自動(dòng)關(guān)閉。除此以外，設(shè)計(jì)者還安裝了太陽(yáng)能熱水和光伏發(fā)電設(shè)備。電廚房和衛(wèi)生間20%的熱水由太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)提供，15%的電力是太陽(yáng)能光伏模塊提供。

8 結(jié)語(yǔ)

中小學(xué)校園走可持續(xù)發(fā)展道路將會(huì)成為這類建筑的未來發(fā)展趨勢(shì)。通過比對(duì)不難發(fā)現(xiàn)，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)中小學(xué)建筑的性能與之還有一定的差距。作為設(shè)計(jì)者，應(yīng)當(dāng)從校園規(guī)劃、環(huán)境課程、用途的多樣性、水資源利用率、能源的利用率等方面出發(fā)，綜合考慮優(yōu)化設(shè)計(jì)。

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