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        綠色校園建筑被動(dòng)式策略淺析

        2019-04-12 10:12:52趙翰文
        速讀·中旬 2019年3期
        關(guān)鍵詞:中庭遮陽(yáng)校園

        趙翰文

        綠色校園是指在全壽命期內(nèi),節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境、減少污染,為師生提供健康、適用、高效的教學(xué)和生活環(huán)境,最大限度地實(shí)現(xiàn)人與自然和諧共生的高性能校園。

        綠色校園同時(shí)對(duì)學(xué)生具有環(huán)境教育功能。學(xué)校是培養(yǎng)未來(lái)人才的地方,結(jié)合綠色建筑設(shè)計(jì),大力創(chuàng)建綠色校園,符合推進(jìn)綠色低碳循環(huán)發(fā)展,綠色技術(shù)體系創(chuàng)新,資源全面節(jié)約和循環(huán)利用,降低能耗、物耗的國(guó)家總體策略和方向。同時(shí),健康舒適高性能的綠色校園的真實(shí)體驗(yàn),也是一種有效的教育資源,為未來(lái)人才綠色觀念的建立,培養(yǎng)學(xué)生探索研究的能力,具有積極的促進(jìn)作用。

        一、被動(dòng)式技術(shù)

        綠色學(xué)校性能的評(píng)價(jià)包括了安全耐久、服務(wù)便捷、健康舒適、環(huán)境宜居、資源節(jié)約、管理與創(chuàng)新等方面的綜合評(píng)價(jià),并以“四節(jié)一環(huán)?!睘榛炯s束,以“以人為本”為核心要求,綜合考量建筑所在地域的氣候、環(huán)境、資源、經(jīng)濟(jì)及文化等條件和特點(diǎn)。

        節(jié)能是綠色校園建筑中的資源節(jié)約指標(biāo)中的重要內(nèi)容。被動(dòng)式建筑節(jié)能技術(shù)是指以非機(jī)械電氣設(shè)備干預(yù)手段實(shí)現(xiàn)建筑能耗降低的節(jié)能技術(shù),具體指在建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)中通過(guò)對(duì)建筑的合理布局、遮陽(yáng)的設(shè)置、建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱技術(shù)、有利于自然通風(fēng)的建筑開(kāi)口設(shè)計(jì)等手法實(shí)現(xiàn)建筑需要的能耗的降低,達(dá)到節(jié)能的目的,用以整體提高綠色校園建筑的綠色性能。

        二、被動(dòng)式策略淺析

        1.空間布局與形體

        校園規(guī)劃總體布局設(shè)計(jì),應(yīng)因地制宜。結(jié)合場(chǎng)地自然條件及學(xué)校建筑功能,形成校園總體布局策略。應(yīng)對(duì)建筑的空間布局、朝向、體形等進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)??紤]當(dāng)?shù)貧夂驐l件、場(chǎng)地周邊的社會(huì)歷史文化、地形、城市規(guī)劃、道路、環(huán)境等制約條件,在用地容積率、建筑高度、密度、間距、綠化率、交通等因素基礎(chǔ)上,權(quán)衡各因素之間的相互關(guān)系,通過(guò)多方面分析比較、優(yōu)化建筑的空間布局。采用合院式布局,圍合庭院,半私密圍合空間等緊湊型布局,節(jié)約土地資源。優(yōu)化朝向,寒冷地區(qū)爭(zhēng)取更多的南向房間布置,合理布置室內(nèi)平面??臻g布局最大利用自然通風(fēng)、采光。充分利用夏季、過(guò)渡季主導(dǎo)風(fēng)向,利用有效自然通風(fēng)并減少太陽(yáng)輻射,冬季能獲得足夠的日照并避開(kāi)主導(dǎo)風(fēng)向,場(chǎng)地西向和北向可種植喬木阻擋冬季寒風(fēng)。以提高建筑物在夏天、過(guò)渡季節(jié)的自然通風(fēng)和冬季的采光效果??刂坪侠淼臉情g距,增強(qiáng)空氣流動(dòng)性,同時(shí)避免影響室內(nèi)人員的視野。建筑形體設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單,減少建筑外形的凸凹變化,減少建筑外表面積,控制較小的體系系數(shù),以達(dá)到更好的節(jié)能效果。在此基礎(chǔ)上,再綜合優(yōu)化建筑的窗墻比、遮陽(yáng)構(gòu)件等外立面元素,整體考慮圍護(hù)結(jié)構(gòu)性能。

        中庭設(shè)計(jì)作為綠色校園建筑空間布局的具體設(shè)計(jì)手法,越來(lái)越普遍的出現(xiàn)在新建和改建項(xiàng)目中。中庭可以為學(xué)生提供閱讀及展覽空間,另外還可以被視作學(xué)生社交活動(dòng)的區(qū)域。通常中庭被認(rèn)為是有效的節(jié)能手段。通過(guò)科學(xué)的設(shè)計(jì),庭院式中庭可以減少暴露在外的維護(hù)結(jié)構(gòu)面積且能為室內(nèi)提供緩沖過(guò)渡空間。完整閉合的中庭在冬季的熱能需求較小,因?yàn)橹苓吙臻g及太陽(yáng)輻射的熱量已經(jīng)足夠維持適宜的溫度,在減少能源消耗方面表現(xiàn)優(yōu)異。同時(shí),高于周圍環(huán)境溫度的中庭使得與中庭連接的內(nèi)墻大面積開(kāi)窗成為可能。盡量大的在中庭內(nèi)墻的開(kāi)窗可滿足室內(nèi)照度,同時(shí)增強(qiáng)了通風(fēng)效果。

        2.采光遮陽(yáng)

        天然采光不僅有利于照明節(jié)能,而且有利于增加室內(nèi)外的自然信息交流。充分利用天然光,改善空間衛(wèi)生環(huán)境,調(diào)節(jié)學(xué)生和教師的心情,從而促進(jìn)使用者的舒適健康。學(xué)校建筑常用南向朝向、雙側(cè)開(kāi)窗、高窗、下沉庭院等方式提高天然采光性能。對(duì)于大進(jìn)深、地下空間宜優(yōu)先通過(guò)合理的建筑設(shè)計(jì)(如半地下室、天窗等方式)改善天然采光條件。頂層可采用照度更均勻的天窗采光,優(yōu)化了教室內(nèi)光環(huán)境。另一方面,過(guò)度的陽(yáng)光進(jìn)入室內(nèi),會(huì)造成強(qiáng)烈的明暗對(duì)比,影響室內(nèi)人員的視覺(jué)舒適度,因此建筑在充分利用天然光資源的同時(shí),還應(yīng)注意控制不舒適眩光。

        設(shè)置建筑外遮陽(yáng)設(shè)施,降低夏季太陽(yáng)輻射熱。出挑的反光遮陽(yáng)板,能有效減少太陽(yáng)直射光進(jìn)入室內(nèi),并通過(guò)反射漫射光源使得室外照度更均勻??烧{(diào)遮陽(yáng)措施包括活動(dòng)外遮陽(yáng)設(shè)施、永久設(shè)施(中空玻璃夾層內(nèi)遮陽(yáng))、固定外遮陽(yáng)加內(nèi)部高反射率可調(diào)節(jié)遮陽(yáng)等措施??煽厥酵庹陉?yáng)可以根據(jù)季節(jié)、時(shí)間變化以及天空的陰暗情況任意調(diào)整遮陽(yáng)板的角度。這種遮陽(yáng)形式靈活性大,使用科學(xué)合理,對(duì)于建筑立面圍護(hù)結(jié)構(gòu)的節(jié)能優(yōu)勢(shì)明顯。

        3.自然通風(fēng)

        自然通風(fēng)主要有舒適通風(fēng)增加人的舒適度、降溫通風(fēng)散發(fā)室內(nèi)熱量、健康通風(fēng)提供室內(nèi)新鮮空氣的作用。從規(guī)劃設(shè)計(jì)的角度來(lái)說(shuō),通風(fēng)主要是考慮場(chǎng)地的常年主導(dǎo)風(fēng)向。北方地區(qū)夏季盛行東南風(fēng),冬季盛行西北風(fēng)。根據(jù)日照要求,建筑南向是理想的朝向,這樣的朝向也同樣利于風(fēng)從室內(nèi)穿過(guò),改善學(xué)校建筑的室內(nèi)空氣質(zhì)量,夏季與過(guò)渡季節(jié)的自然通風(fēng)則能降低建筑空間能耗,但冬季應(yīng)注意防風(fēng),有效減少氣流滲透,降低采暖能耗。

        改善學(xué)校室外風(fēng)環(huán)境是改善學(xué)生室外熱舒適度的關(guān)鍵。需要保證在寒冷冬季和炎熱夏季時(shí)室外行人區(qū)風(fēng)速都要適當(dāng),這也將直接影響小氣候的形成和環(huán)境的舒適性。通常近地風(fēng)的狀況與建筑的外形尺寸、相鄰建筑間圍合的空間關(guān)系、周邊的地形地貌相關(guān)。同時(shí),室外風(fēng)環(huán)境還會(huì)影響室內(nèi)風(fēng)環(huán)境質(zhì)量,特別對(duì)建筑防風(fēng)與自然通風(fēng)有著決定性影響。具體手法有,建筑除合理設(shè)置外窗外,屋頂開(kāi)通風(fēng)口,設(shè)置天窗增加通風(fēng)效果;充分利用夏季主導(dǎo)風(fēng)向,實(shí)現(xiàn)室內(nèi)自然通風(fēng);利用中庭及底層架空塑造通透空間,打造較好的建筑微氣候;通過(guò)樓梯間和共享空間形成煙囪效應(yīng),增強(qiáng)穿堂效果。

        4.圍護(hù)結(jié)構(gòu)

        合理控制圍護(hù)結(jié)構(gòu)各項(xiàng)熱工性能。在滿足日照、通風(fēng)和采光的前提下,盡量減少窗墻比。采用傳熱系數(shù)低、性能穩(wěn)定的外墻保溫材料及外窗種類。提高建筑和外窗整體氣密性性能。

        主體結(jié)構(gòu)采用復(fù)合墻體技術(shù),保溫材料選用具有熱阻大、可以延緩熱量傳入和傳出維持室內(nèi)溫度穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn),即保溫性能好、難燃的保溫材料,有效的提高外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱性能。平屋面可采用種植屋面,在防水層上敷設(shè)一定厚度的土壤,既能利用覆土材料的熱惰性增強(qiáng)屋頂?shù)男顭嵝阅埽€能利用植物的光合作用達(dá)到夏季隔熱的目的。坡屋面可采用通風(fēng)屋面,在屋面瓦和保護(hù)層之間留出空氣層,引導(dǎo)熱空氣從屋頂排出。

        5.綠化

        綠化是綠色學(xué)校環(huán)境建設(shè)的重要內(nèi)容。綠色校園應(yīng)重點(diǎn)打造環(huán)境與景觀設(shè)計(jì),給學(xué)生與教職工一個(gè)舒適宜人的校園環(huán)境。應(yīng)從場(chǎng)地保護(hù)著手,充分保護(hù)或修復(fù)場(chǎng)地生態(tài)環(huán)境,場(chǎng)地內(nèi)原有的自然水域、濕地、植被等應(yīng)保護(hù)并加以利用,并且保持場(chǎng)地內(nèi)的生態(tài)系統(tǒng)與場(chǎng)地外生態(tài)系統(tǒng)的連貫性,創(chuàng)造學(xué)校及周邊環(huán)境的完整生態(tài)性。

        場(chǎng)地的設(shè)置形式也是多樣化的,例如采用下沉廣場(chǎng)、景觀園林、游戲及活動(dòng)場(chǎng)地、底層架空空間、利用高程設(shè)計(jì)微地形的變化等手法,多種形式的組合可以達(dá)到豐富校園空間的效果,創(chuàng)造出靈活變化、生動(dòng)有趣的校園生態(tài)環(huán)境。場(chǎng)地材質(zhì)的選擇上,應(yīng)多采用透水性鋪裝,減少硬質(zhì)鋪地。透水性鋪裝雨水能及時(shí)滲透到地下,有利于改善地面墊層的透水性,地表面水通過(guò)蒸騰作用也可以再次進(jìn)入空氣中,增濕降溫,形成良性循環(huán)。有條件時(shí),可以將雨水進(jìn)行收集,實(shí)現(xiàn)雨水資源化。

        合理選擇綠化方式,種植的植物應(yīng)適應(yīng)當(dāng)?shù)貧夂颍x擇生態(tài)效益較高的灌木、喬木與草復(fù)層綠化方式。合理搭配喬木、灌木和草坪,以喬木為主,能夠提高綠地的空間利用率、增加綠量,使有限的綠地發(fā)揮更大的生態(tài)效益和景觀效益。喬、灌、草組合配置,以喬木為主,灌木填補(bǔ)林下空間,地面栽花種草的種植模式,垂直面上形成喬、灌、草空間互補(bǔ)和重疊的效果。根據(jù)植物的不同特性差異取長(zhǎng)補(bǔ)短,相互兼容,進(jìn)行立體多層次種植,充分利用土地、陽(yáng)光、空間、水分、養(yǎng)分而達(dá)到植物最佳生長(zhǎng)量。

        植物配置應(yīng)充分體現(xiàn)本地區(qū)植物資源的特點(diǎn),突出地方特色。合理的植物物種選擇和搭配會(huì)對(duì)綠地植被的生長(zhǎng)起到促進(jìn)作用。種植區(qū)域的覆土深度應(yīng)滿足喬、灌木自然生長(zhǎng)的需要。鼓勵(lì)綠色校園進(jìn)行屋頂綠化和墻面垂直綠化,屋頂綠化和活動(dòng)場(chǎng)地結(jié)合,即增加室外活動(dòng)場(chǎng)地和綠化面積,又可以改善屋頂和墻壁的保溫隔熱效果,還可有效截留雨水。直接利用可采取收集屋面雨水,采用雨水回收技術(shù)。學(xué)生能親身參與到水循環(huán)利用的過(guò)程中,收集的雨水用于校園樹(shù)木的灌溉和清潔。

        合理設(shè)置綠地可起到改善和美化環(huán)境、調(diào)節(jié)小氣候、緩解城市熱島效應(yīng)等作用。鼓勵(lì)綠色校園優(yōu)化建筑布局,提供更多的綠化用地或綠化廣場(chǎng),設(shè)置休憩、娛樂(lè)等設(shè)施并定時(shí)向社會(huì)公眾免費(fèi)開(kāi)放,創(chuàng)造更多宜人的綠色公共活動(dòng)空間。

        三、結(jié)語(yǔ)

        合理有效的綠色校園設(shè)計(jì),應(yīng)從因地制宜的角度出發(fā),在設(shè)計(jì)過(guò)程中考慮學(xué)校所在地的地域氣候和地理特征,學(xué)校建筑一般能耗特點(diǎn),并強(qiáng)調(diào)達(dá)到建筑舒適性的效果,將有效、經(jīng)濟(jì)的被動(dòng)式策略應(yīng)用在適宜的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié),起到更好的節(jié)能效果。同時(shí)營(yíng)造利于學(xué)生身心健康和個(gè)性培養(yǎng)的教育環(huán)境。

        各種被動(dòng)式手法可結(jié)合使用。鼓勵(lì)更多通過(guò)控制建筑體形、合理布局、選擇高性能圍護(hù)結(jié)構(gòu)減少冬季熱能耗;通過(guò)復(fù)合墻體構(gòu)造、種植屋面與外遮陽(yáng)技術(shù)相結(jié)合等優(yōu)化隔熱措施,減少夏季冷能耗;提高自然采光水平降低照明能耗;并結(jié)合防眩光設(shè)計(jì)提高室內(nèi)光舒適性;通過(guò)加強(qiáng)自然通風(fēng)改善室內(nèi)空氣質(zhì)量等的被動(dòng)式措施,打可持續(xù)發(fā)展的造綠色校園。

        參考文獻(xiàn)

        [1]陳剛.被動(dòng)式節(jié)能設(shè)計(jì)策略于高校建筑中的應(yīng)用與探討[J].城市建筑,2013(03).

        [2]王宇婧,劉玉龍.中小學(xué)綠色校園設(shè)計(jì)策略[J].建筑技藝,2015(9).

        [3]綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)(修訂版).

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