文 徐小偉
大家身在北京,對(duì)北京的環(huán)境,尤其是對(duì)北京的空氣有非常密切的關(guān)注。2011年,我國(guó)已經(jīng)超越美國(guó),成為世界上碳排放第一位的國(guó)家。當(dāng)時(shí)大家對(duì)這個(gè)排名并不太在意,但從2013年大家對(duì)北京的霧霾天有了深刻的印象后,開(kāi)始意識(shí)到碳排放已經(jīng)不是一件簡(jiǎn)單的事情,它會(huì)帶來(lái)一系列的環(huán)境問(wèn)題,跟我們每個(gè)人的生活息息相關(guān)。如何從大的形勢(shì)下看碳排放的要求,無(wú)論是從北京地區(qū)層面,還是從教育這條戰(zhàn)線,或是從市場(chǎng)看,大家都會(huì)認(rèn)為在節(jié)能減排教育方面可以做很多工作。校園,能夠成為社會(huì)可持續(xù)發(fā)展、環(huán)境保護(hù)示范的一個(gè)場(chǎng)所;學(xué)生,也越來(lái)越關(guān)注環(huán)保問(wèn)題;建筑企業(yè),可以成為節(jié)能減排的排頭兵。因此,我們需要探索綠色建筑與綠色校園的建設(shè)。
在中小學(xué)開(kāi)展綠色校園的建設(shè),一方面是硬件的建設(shè),另一方面是對(duì)中小學(xué)生節(jié)能環(huán)保意識(shí)的養(yǎng)成教育。所以建設(shè)綠色學(xué)校,既符合國(guó)家和北京市的低碳、可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略,也是構(gòu)成校園生態(tài)文明的重要內(nèi)容。目前,全國(guó)大概有37.5萬(wàn)所中小學(xué)校,校舍在200萬(wàn)棟以上,在校學(xué)生人數(shù)超過(guò)1.55億。如此眾多的學(xué)校數(shù)量和學(xué)生人數(shù),決定了在學(xué)校開(kāi)展節(jié)能減排包括綠色學(xué)校建設(shè)工作,會(huì)帶來(lái)非常廣泛的影響。如果把學(xué)生看成一個(gè)核心圈的話,他可能會(huì)與同學(xué)、家庭、社區(qū)發(fā)生聯(lián)系,這樣就會(huì)以學(xué)校為核心,形成非常大的社會(huì)影響力。
從原來(lái)的節(jié)約型校園到綠色校園是一個(gè)跨越和發(fā)展。綠色校園建設(shè)就是在其全壽命周期內(nèi)最大限度地節(jié)約資源,以保護(hù)環(huán)境和減少污染,為師生提供健康高效的生活環(huán)境,對(duì)學(xué)生具有環(huán)境教育的功能。所以從這個(gè)定義來(lái)看,綠色校園的建設(shè)分為幾個(gè)部分:一是具體的管理,包括能源的管理,以及相關(guān)的組織和相應(yīng)的制度。二是綠色校園技術(shù),有相應(yīng)的規(guī)劃、建設(shè)和運(yùn)營(yíng)的基礎(chǔ)。三是綠色校園需要承載一定的教育功能,包括教學(xué)的宣傳以及社團(tuán)活動(dòng)等。只有包含了管理、技術(shù)和教育三方面內(nèi)容,才能稱之為完整的綠色校園建設(shè)。
早在1972年的斯德哥爾摩人類環(huán)境會(huì)議上就提出了綠色校園的概念。1994年,聯(lián)合國(guó)教科文組織正式提出可持續(xù)性的教育,主要是希望通過(guò)對(duì)青少年和全體社會(huì)成員進(jìn)行環(huán)境教育、人口教育和可持續(xù)發(fā)展教育,促進(jìn)整個(gè)環(huán)境和社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。1997年,有30余所著名高校加入,284位美國(guó)大學(xué)校長(zhǎng)加盟并發(fā)表聯(lián)合聲明,要把大學(xué)校園建成一個(gè)碳綜合園區(qū)。北京也有200多所學(xué)校參加了這個(gè)項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)的一些活動(dòng)。
歐洲進(jìn)行生態(tài)學(xué)校建設(shè),更加注重把一些環(huán)保理念與學(xué)校的管理和教育相融合,希望培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)境素養(yǎng)。美國(guó)綠色建筑協(xié)會(huì)有一個(gè)綠色評(píng)估體系,重點(diǎn)是推廣綠色建筑,以硬件為主。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和信息化技術(shù)的發(fā)展,安裝感應(yīng)傳感器對(duì)整個(gè)建筑進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)成為一種新趨勢(shì)。在國(guó)外,有專門(mén)針對(duì)綠色校園后期運(yùn)營(yíng)維護(hù)的節(jié)能方案,有與運(yùn)營(yíng)成本相對(duì)應(yīng)的白皮書(shū)和指導(dǎo)手冊(cè),對(duì)整個(gè)學(xué)校如何實(shí)現(xiàn)綠色和節(jié)能目標(biāo)進(jìn)行全程管理,對(duì)綠色采購(gòu)、節(jié)能措施、零排放等都有非常明確的指導(dǎo)。美國(guó)綠色校園的認(rèn)證包含能源、大氣環(huán)境、材料和資源等項(xiàng)目,根據(jù)不同的得分情況分為認(rèn)證級(jí)、銀級(jí)和金級(jí),形成了體系化。
美國(guó)的一所知名學(xué)校,是非常典型的綠色校園,校園分為教學(xué)區(qū)、活動(dòng)區(qū)、操場(chǎng)、服務(wù)設(shè)施等幾個(gè)區(qū)域,學(xué)校針對(duì)不同的區(qū)域采取不同的節(jié)能和環(huán)保措施。比如室內(nèi)環(huán)境對(duì)孩子的成長(zhǎng)非常重要,所以就要提高室內(nèi)空氣的流動(dòng)性,盡量采用自然通風(fēng)。學(xué)校的傳媒中心可以連接各個(gè)教室的功能區(qū),整個(gè)區(qū)域全部選配無(wú)毒材料,有利于學(xué)生的身體健康。教室的照明、自然通風(fēng)情況和建筑的高度,都是非常有利于學(xué)生進(jìn)行活動(dòng)和學(xué)習(xí)的。圖書(shū)館采用輕裝修風(fēng)格,自然采光,大玻璃窗的設(shè)計(jì)讓人覺(jué)得非常舒服和親近自然。公共空間的設(shè)計(jì),入口處有綠色帶,可以隔離道路上的噪聲。室外花園多采用透水地面,盡量選用本地物種,提高物種的存活率,降低維護(hù)成本。
近些年,我國(guó)綠色校園建設(shè)發(fā)展很快。最早我們叫“節(jié)約型校園”,更多地講能源的節(jié)約和房屋修繕這些內(nèi)容。隨著大家對(duì)綠色校園認(rèn)識(shí)的不斷加深,就開(kāi)始從節(jié)約型校園建設(shè)向綠色校園轉(zhuǎn)變。綠色校園承載的范圍和內(nèi)涵都遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于節(jié)約型校園,另外綠色校園和綠色城市的理念相吻合,是未來(lái)校園建設(shè)的大趨勢(shì)。節(jié)約型校園是以資源節(jié)約為主,綠色校園強(qiáng)調(diào)的是人的感受,就是師生的感受,主要目的是節(jié)約資源,但首先是要提供健康舒適的環(huán)境,在這個(gè)基礎(chǔ)上最大限度地節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境。
我國(guó)在2013年4月1日頒布了綠色校園的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)跟國(guó)外的綠色校園評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)有些相似,包括環(huán)境與可持續(xù)場(chǎng)地、節(jié)能水資源、材料等,里面還加入了教育推廣,這是跟其他綠色建筑建設(shè)不同的地方。因?yàn)閷W(xué)校建筑與賓館等場(chǎng)所有所不同,校園的規(guī)劃和建設(shè)應(yīng)盡量采用被動(dòng)式設(shè)計(jì),就是自然通風(fēng)、自然采光,而不是通過(guò)購(gòu)買(mǎi)高檔的設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)。這也符合校園建筑的特點(diǎn),符合目前我國(guó)的整體發(fā)展水平,也有利于學(xué)生的身心健康。
總體來(lái)說(shuō),我們的學(xué)校還處于節(jié)約型校園建設(shè)階段,并開(kāi)始向綠色校園方向發(fā)展。整個(gè)學(xué)校建設(shè)應(yīng)該系統(tǒng)推進(jìn),而不僅是發(fā)展硬件,還要有相應(yīng)的管理,需要更多的教師、學(xué)生共同參與,才能形成綠色校園的整體推進(jìn)機(jī)制。另外,綠色校園的建設(shè)既包含政策管理,也包含技術(shù)和市場(chǎng)資金的運(yùn)作,需要三者聯(lián)動(dòng)。
我們?nèi)绾魏侠淼剡x擇相應(yīng)的技術(shù)建設(shè)綠色校園呢?校園的建筑類型相對(duì)來(lái)說(shuō)更加多樣和復(fù)雜,包括普通教室、實(shí)驗(yàn)室、專業(yè)教室、辦公室、圖書(shū)館、體育館、宿舍、食堂等。但是這些建筑不會(huì)追求復(fù)雜的風(fēng)格、奢華的裝修。因此,整個(gè)校園建筑的運(yùn)營(yíng)特點(diǎn)就非常明顯,不同類型的建筑,它的功能和要求完全不同。對(duì)一般建筑來(lái)說(shuō),可能更多關(guān)注制冷、采暖,對(duì)學(xué)校來(lái)說(shuō)可能更關(guān)注春秋季的運(yùn)營(yíng),可能還會(huì)關(guān)注一些冬季和夏季的運(yùn)營(yíng)。綠色校園的技術(shù)體系總體來(lái)講叫“三環(huán)布局”和“兩軸定位”,“三環(huán)”即屬性環(huán)、技術(shù)環(huán)和周期環(huán),“兩軸”更多的是講綠色校園除了承載技術(shù)以外,還承載文化教育平臺(tái),保證目標(biāo)不偏離實(shí)際的效果。
“屬性環(huán)”就是指校園的屬性。校園的建筑特點(diǎn)、使用特點(diǎn)決定了我們具體選擇什么樣的技術(shù),同時(shí),我們提倡選擇適合本土的低投入技術(shù)。有些設(shè)計(jì)要考慮當(dāng)?shù)氐馁Y源條件和限制條件,比如說(shuō)太陽(yáng)能,北京地區(qū)屬于太陽(yáng)能較豐富的地區(qū),其他地區(qū)未必適用。再比如場(chǎng)地,周邊是否有污染、噪聲,都與校園的設(shè)計(jì)和后期運(yùn)營(yíng)有關(guān)系。綠色校園還是一個(gè)管理的理念,一個(gè)文化教育的理念,綠色校園的學(xué)生如果不能養(yǎng)成綠色生活習(xí)慣和綠色價(jià)值觀的話,那么從某種意義上說(shuō)綠色校園建設(shè)工作是失敗的,因?yàn)榻ㄒ蛔髽遣⒉皇墙逃母灸康模覀兪窍M囵B(yǎng)高素質(zhì)的人才。
“技術(shù)環(huán)”是關(guān)于技術(shù)的選擇,在難度上技術(shù)分高、中、低,從實(shí)現(xiàn)途徑上分軟性技術(shù)和硬性技術(shù),從經(jīng)濟(jì)效益上存在高投入低產(chǎn)出,或者是低投入高產(chǎn)出。以居住建筑為例,大家可以看到現(xiàn)在有很多技術(shù)得到應(yīng)用,在眾多技術(shù)中,設(shè)計(jì)技術(shù)是主要的,它決定樓建成什么樣,其他技術(shù)如立體停車(chē)、地下空間的利用等,這些是跟節(jié)約土地資源相關(guān)的技術(shù),我們可以把它分為低成本的技術(shù)、適宜的技術(shù)和高投入的技術(shù),有著不同效益的產(chǎn)出。我們需要根據(jù)校園建設(shè)的具體情況及一些技術(shù)的要求選擇合理的措施,比如節(jié)水措施有雨水的收集灌溉、節(jié)水型器具、室外人工濕地等,能源供應(yīng)方面有自然采光、圍護(hù)結(jié)構(gòu)、內(nèi)外保溫、空調(diào)等,整個(gè)技術(shù)都需要通過(guò)改善設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn),有的需要較大的投入。
“周期環(huán)”就是整個(gè)建筑全生命周期的考慮?,F(xiàn)在由于一些信息技術(shù)和IT技術(shù)的出現(xiàn),我們可以通過(guò)時(shí)時(shí)監(jiān)控方便地了解到整個(gè)項(xiàng)目的運(yùn)行情況。在修繕改造方面,原來(lái)我們只關(guān)注具體的一些改善,現(xiàn)在按照我們對(duì)綠色校園的理解,可能會(huì)分為節(jié)能改造、節(jié)水措施、室內(nèi)環(huán)境等方面的內(nèi)容。
綠色校園的具體實(shí)施,要先做基礎(chǔ)評(píng)估,首先是通過(guò)基礎(chǔ)調(diào)研來(lái)獲取信息,其次是進(jìn)行整理分析,找出具體工作方向。每年每所學(xué)校都有相應(yīng)的工作指標(biāo),如圍護(hù)結(jié)構(gòu)改造、計(jì)量改造等,改造完成后還要對(duì)效果進(jìn)行評(píng)估。在改造前要針對(duì)存在的一些問(wèn)題來(lái)選擇不同的技術(shù)路線和具體實(shí)施路徑。針對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)這方面,可能有外墻反射涂料的選擇、保溫砂漿的粉刷等,其他的還有室內(nèi)照明燈具的更換、節(jié)水方式的選擇等,通過(guò)這些措施使整個(gè)校園的能源、水資源和教育環(huán)境都有了改善和提高,總體上達(dá)到國(guó)家綠色建筑的標(biāo)準(zhǔn)。
目前隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的推廣,我們可以建設(shè)校園監(jiān)管平臺(tái),時(shí)時(shí)對(duì)校園的信息和動(dòng)態(tài)進(jìn)行監(jiān)管。目前比較成熟的監(jiān)管平臺(tái)包括數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)(通過(guò)電表、水表、熱量表等對(duì)整個(gè)樓宇項(xiàng)目的各種信息進(jìn)行采集),數(shù)據(jù)終端(通過(guò)無(wú)線或有線方式,把數(shù)據(jù)上傳到統(tǒng)一的中心進(jìn)行分析和處理)。這個(gè)平臺(tái)能夠收集國(guó)內(nèi)所有不同層級(jí)學(xué)校建筑的信息,形成學(xué)校建筑能效地圖,從而可以看到不同省市能耗的水平和指標(biāo)。對(duì)于一個(gè)地區(qū),可以按照區(qū)域的劃分和切割來(lái)進(jìn)行時(shí)時(shí)檢測(cè)和公布,通過(guò)三維方式展現(xiàn)總體能耗趨勢(shì),對(duì)這個(gè)區(qū)域內(nèi)不同的學(xué)校給出用能指標(biāo)的排序,幫助有關(guān)部門(mén)制定相應(yīng)的政策和制度?,F(xiàn)在很多學(xué)校的用能是按照每年預(yù)算的總量來(lái)劃撥的,而不是根據(jù)實(shí)際發(fā)生情況進(jìn)行有效分配。通過(guò)這個(gè)平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)控,把不同的學(xué)校、不同的建筑情況進(jìn)行排序和比較,找出一個(gè)標(biāo)桿建筑和一些高能耗的建筑,幫助運(yùn)營(yíng)管理人員找出造成這種情況的原因。比如在夜間看到有一些能耗數(shù)據(jù),說(shuō)明在這期間有的設(shè)備沒(méi)有及時(shí)關(guān)閉造成浪費(fèi)。另外還可以根據(jù)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行節(jié)能改造的評(píng)估。
如何從前期規(guī)劃設(shè)計(jì)到后期建造運(yùn)營(yíng),全程推進(jìn)綠色校園建設(shè)工作呢?例如深圳南山麗湖學(xué)校,用地3萬(wàn)平方米左右,建筑面積1.7萬(wàn)平方米,包含教室、教工宿舍和其他一些建筑,整體風(fēng)格的選擇,跟其他校園相比還是有些特點(diǎn)的。校園選用書(shū)院方式,整個(gè)格局分為“兩軸”“三院”:一個(gè)軸是入口軸線,另一個(gè)是中心景觀軸;分為三個(gè)組團(tuán),即教學(xué)組團(tuán)、實(shí)驗(yàn)組團(tuán)和辦公生活組團(tuán)。在每個(gè)組團(tuán)之內(nèi),按院落式打造,風(fēng)格跟中國(guó)傳統(tǒng)園林有點(diǎn)像。
節(jié)能環(huán)保技術(shù)跟校園是如何結(jié)合的呢?首先看正南正北的布局,可以爭(zhēng)取最好的采光。學(xué)校用地并不是非常規(guī)整,如果按照傳統(tǒng)布局方式,無(wú)法保證每座建筑都排列規(guī)整和南北朝向,所以采用組團(tuán)式的布局。另外,非常重視聲環(huán)境的影響。學(xué)校周邊有一條主干道,因此在布局時(shí)把衛(wèi)生間、樓梯間等對(duì)于噪聲要求沒(méi)有那么高的輔助設(shè)施放在道路兩側(cè),把教學(xué)組團(tuán)放在離道路最遠(yuǎn)的地方,這樣校園內(nèi)部噪聲相對(duì)較低,保證了整個(gè)教學(xué)環(huán)境的質(zhì)量。
食堂放在下風(fēng)口,這是分析了整個(gè)風(fēng)向后的考慮,因?yàn)槭程脮?huì)有比較多的味道或者是污染物產(chǎn)生。學(xué)校室外通風(fēng)環(huán)境也需要提前進(jìn)行模擬和分析,包括整個(gè)校園夏季、冬季的主導(dǎo)風(fēng),以合理布置教室。整個(gè)建筑設(shè)置了大量的架空空間,一方面有利于氣流的通過(guò),保證整個(gè)校園的空氣是清新和流動(dòng)的,另一方面底層架空既避免了潮濕,又?jǐn)U大了師生活動(dòng)空間。
學(xué)校對(duì)自然采光的要求非常高,所以在建筑設(shè)計(jì)時(shí),會(huì)對(duì)自然采光進(jìn)行分析,通過(guò)設(shè)計(jì)比較大的窗戶保證整間教室有比較好的自然采光,即便是陰天也不用開(kāi)燈。同時(shí)采用半透明的圍護(hù)結(jié)構(gòu)和玻璃磚,使光線更加柔和。整個(gè)窗戶采用了中空LOW-E玻璃,透射率比較高,又有比較好的隔熱性能。整間教室還采用了一些屋頂自然采光的做法。
學(xué)校還盡可能地利用一些邊角地帶做趣味空間和綠地,如校園菜地分為大小不同的地塊,供各個(gè)班級(jí)進(jìn)行種植和其他課間活動(dòng)。
節(jié)能方面,這個(gè)項(xiàng)目采用了200 mm的加氣混凝土砌塊,外面是220 mm的水泥砂漿,傳熱性能系數(shù)在1.0以內(nèi)。屋頂采用了30 mm的擠塑泡沫板。體育場(chǎng)通過(guò)空調(diào)的立體化設(shè)計(jì)形成了對(duì)整個(gè)建筑的遮陽(yáng)。室內(nèi)照明主要是采用T5型直管熒光燈,室外照明系統(tǒng)根據(jù)不同區(qū)域有相應(yīng)的照明控制策略。走廊部分,因?yàn)槿藛T走動(dòng)比較頻繁,采用開(kāi)關(guān)照明,其他室外照明更多是采用智能照明控制系統(tǒng),如樓梯間采用自熄式開(kāi)關(guān)控制。針對(duì)冬天室內(nèi)環(huán)境空氣質(zhì)量較差的情況設(shè)計(jì)了新風(fēng)系統(tǒng),當(dāng)室內(nèi)二氧化碳濃度達(dá)到一定值的時(shí)候,新風(fēng)系統(tǒng)就會(huì)啟動(dòng)。新風(fēng)系統(tǒng)結(jié)合了制冷和采暖功能,在夏天可以起到降溫的作用,帶來(lái)清新的室內(nèi)環(huán)境,冬季的送風(fēng)溫度在18℃左右,主要是改善教室的空氣質(zhì)量。另外,夏天新風(fēng)系統(tǒng)還具備一定能量回收的作用,采用全熱回收的機(jī)組,新風(fēng)進(jìn)來(lái)和出去的地方有一個(gè)熱交換,能夠?qū)ε懦龅哪芰亢蜔崃窟M(jìn)行回收,有效率達(dá)到60%以上。太陽(yáng)能設(shè)施的使用上,太陽(yáng)光不充足時(shí),一般會(huì)設(shè)置電加熱,或者其他輔助加熱系統(tǒng)。這個(gè)項(xiàng)目采用了空氣源熱泵的方式來(lái)輔助加熱,效率比常規(guī)的電加熱效率提高100%以上。項(xiàng)目50%的熱水都可以用太陽(yáng)能來(lái)提供,整體用了大概24塊平板型集熱器,一個(gè)儲(chǔ)熱水箱,一個(gè)恒溫水箱。
學(xué)校有一些停車(chē)場(chǎng)和小花園,主要是通過(guò)透水磚來(lái)增加雨水的自然滲透。院落基本上能夠做到對(duì)屋頂?shù)挠晁推渌乇硭M(jìn)行收集,通過(guò)雨水調(diào)節(jié)池和相應(yīng)的設(shè)備處理后,就可以進(jìn)入清水池,用于綠化和道路的澆灑。要根據(jù)雨量選擇合理的容量,進(jìn)行精細(xì)化設(shè)計(jì)。這個(gè)項(xiàng)目也采用了中水系統(tǒng),對(duì)廢水進(jìn)行相應(yīng)處理,最后跟人工濕地結(jié)合起來(lái)。人工濕地下面有一個(gè)蓄水池,因?yàn)橥寥篮蜐竦乇旧碛羞^(guò)濾和凈化作用,通過(guò)自然的方式進(jìn)行過(guò)濾可以減少設(shè)備的投入。中水可以用來(lái)沖洗廁所。收集的雨水相對(duì)來(lái)說(shuō)污染程度沒(méi)有那么高,通過(guò)簡(jiǎn)單處理后,可以沖洗道路。
我們對(duì)整個(gè)項(xiàng)目的運(yùn)能情況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析。這個(gè)項(xiàng)目主要用電是照明、空調(diào)和動(dòng)力,算下來(lái)每平方米在1.5度電左右,這是非常低的。同時(shí)有效地改善了校園環(huán)境,提高了整個(gè)校園建筑的品質(zhì),產(chǎn)生了巨大的育人效應(yīng)。這所學(xué)校是該區(qū)非重點(diǎn)學(xué)校,但建成之后,由于校園的設(shè)計(jì)和建造理念非常突出,提高了學(xué)校整體的水平,成為南山區(qū)的熱門(mén)學(xué)校。
我們一直在提倡的綠色校園建設(shè),不僅僅是某些硬件的建設(shè),綠色教室的建設(shè),我們更希望通過(guò)綠色校園的建設(shè),傳達(dá)一種觀念,宣傳一種理念。什么樣的思維決定什么樣的行動(dòng),有了綠色觀念,才可能真正引導(dǎo)學(xué)校朝著綠色校園的方向發(fā)展,把校園建成宣傳綠色概念的場(chǎng)所。