藍(lán) 茜

1 研究背景

目前，很多學(xué)者圍繞特殊教育學(xué)校建筑設(shè)計(jì)，從不同角度開展了研究。李暉以實(shí)際案例為基礎(chǔ)，分析了在改擴(kuò)建工程中融入的人性化設(shè)計(jì)理論，通過流暢的建筑內(nèi)部空間和建筑群體布局回應(yīng)“有愛無礙”的特殊教育理念[1]。張翼基于實(shí)地調(diào)研和資料整理，結(jié)合特殊教育學(xué)校設(shè)計(jì)理論，在總結(jié)和分析學(xué)生障礙特征的基礎(chǔ)上，從規(guī)劃布局、建筑設(shè)計(jì)、人性化細(xì)部設(shè)計(jì)3 個(gè)方面入手，建立了特殊教育學(xué)校建筑設(shè)計(jì)研究框架[2]。荊昊從特殊教育學(xué)校室內(nèi)休息活動(dòng)空間入手，總結(jié)出人性化、多樣化、開放化以及簡潔化4 個(gè)發(fā)展方向，針對(duì)室內(nèi)休息活動(dòng)空間在多空間組合和單一空間形式處理手法等方面進(jìn)行了研究[3]。葉志東等人以實(shí)際案例為基礎(chǔ)，重點(diǎn)研究了特殊教育學(xué)校這類建筑的火災(zāi)危險(xiǎn)性特性，從建筑平面疏散設(shè)計(jì)、輔助疏散設(shè)施設(shè)計(jì)和消防設(shè)施設(shè)置等多方面進(jìn)行了闡述[4]。此外，還有許多學(xué)者從特殊兒童的心理和生理特點(diǎn)入手，對(duì)特殊教育學(xué)校的不同建筑空間設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了研究，但針對(duì)室內(nèi)熱環(huán)境、光環(huán)境、聲環(huán)境的提升以及節(jié)能減排技術(shù)的應(yīng)用還缺少進(jìn)一步的探究。

教學(xué)康復(fù)空間是特殊教育學(xué)校最重要的使用空間之一，其設(shè)計(jì)效果直接影響特殊兒童的學(xué)習(xí)和生活。通過對(duì)江蘇、安徽、上海等多個(gè)省市的特殊教育學(xué)校調(diào)研，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的很多特殊教育學(xué)校建筑還存在設(shè)施不完善的問題，未能體現(xiàn)“特殊性”，特別是教學(xué)康復(fù)空間的特殊設(shè)計(jì)亟待提高。本研究以江蘇省鎮(zhèn)江市特教中心異地遷建項(xiàng)目為例，采用性能模擬分析技術(shù)，基于不同類型特殊兒童的障礙特點(diǎn)和感知覺特征，從場地建筑布局、建筑單體到細(xì)部構(gòu)造設(shè)計(jì)，開展特殊教育學(xué)校教學(xué)康復(fù)空間室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量提升設(shè)計(jì)方法研究。

2 異地遷建項(xiàng)目概述

鎮(zhèn)江市特教中心異地遷建項(xiàng)目占地面積52 000 m2，總建筑面積26 000m2。如圖1 所示，1 為職業(yè)技術(shù)培訓(xùn)中心，2為特殊教育教師發(fā)展中心，3 為培智教學(xué)康復(fù)樓，4 為盲聾教學(xué)康復(fù)樓，校園中供培智、盲聾等不同障礙特征兒童使用的教學(xué)康復(fù)空間均單獨(dú)設(shè)立在不同的建筑單體中。項(xiàng)目場地地勢南高北低，南側(cè)道路與北側(cè)規(guī)劃道路有6 m 多的高差，教學(xué)區(qū)以“綠島”組團(tuán)布局，既相互獨(dú)立，又能實(shí)現(xiàn)便捷聯(lián)系。

圖1 鎮(zhèn)江市特教中心異地遷建項(xiàng)目（來源：作者改繪）

本研究主要包括以下幾點(diǎn)內(nèi)容：第一，基于建筑群冬夏兩季室外風(fēng)場模擬和培智、盲聾兩種類型特殊兒童使用的教學(xué)康復(fù)空間的自然通風(fēng)模擬，進(jìn)行建筑總體布局的研究。

第二，基于教學(xué)康復(fù)空間的天然采光系數(shù)，分別計(jì)算優(yōu)化建筑單體設(shè)計(jì)和細(xì)部構(gòu)造節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)。

3 基于性能模擬分析的特殊教育學(xué)校設(shè)計(jì)方法

3.1 教學(xué)康復(fù)空間自然通風(fēng)設(shè)計(jì)研究

聽覺障礙兒童主要依靠視覺、觸覺、震動(dòng)覺的補(bǔ)償作用，視覺障礙兒童主要依靠聽覺、觸覺的補(bǔ)償作用，來正確識(shí)別不同空間的特征，辨別自身在空間中的位置和方向，促進(jìn)學(xué)習(xí)和交往行為的發(fā)生。良好的室內(nèi)熱環(huán)境有助于特殊兒童發(fā)揮觸覺優(yōu)勢，空間舒適度主要受到溫度、濕度和空氣流動(dòng)速度的影響，因此設(shè)計(jì)中需要注意加強(qiáng)對(duì)氣流的引導(dǎo)[5]。本研究采用斯維爾建筑通風(fēng)Vent 軟件模擬了2 棟教學(xué)康復(fù)樓的室外和室內(nèi)自然通風(fēng)情況。

3.1.1 室外自然通風(fēng)設(shè)計(jì)研究

項(xiàng)目中有2 棟主要的教學(xué)康復(fù)建筑，一棟為培智教學(xué)康復(fù)樓，另一棟為盲聾教學(xué)康復(fù)樓。首先模擬計(jì)算項(xiàng)目的夏季、冬季室外風(fēng)場，主要包括項(xiàng)目在冬夏兩季室外1.5 m 高度處的風(fēng)速及風(fēng)壓云圖情況，結(jié)果分別如圖2、圖3 所示。根據(jù)模擬結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，特教中心項(xiàng)目建筑群的夏季最大風(fēng)壓約3 Pa，分布在職業(yè)技術(shù)培訓(xùn)中心和特殊教育教師發(fā)展中心的外圍，如圖2（b）所示，最低風(fēng)壓分布在迎風(fēng)建筑的背風(fēng)面，約為-2 Pa；冬季最大風(fēng)壓約為4.9 Pa，位于盲聾教學(xué)康復(fù)樓與藝術(shù)康復(fù)中心連廊的迎風(fēng)面，如圖3（b）所示。除該處迎風(fēng)面與背風(fēng)表面風(fēng)壓差大于5 Pa 以外，冬夏兩季這2 棟教學(xué)康復(fù)樓的主要使用空間表面風(fēng)壓差均為0 ～5 Pa。

圖2 夏季室外風(fēng)環(huán)境模擬圖（來源：作者自繪）

為了保證冬季教學(xué)康復(fù)空間室內(nèi)的舒適度，確保綠色節(jié)能的室內(nèi)環(huán)境，防止因兩側(cè)風(fēng)壓影響引起建筑室內(nèi)冷風(fēng)的滲透，應(yīng)加強(qiáng)教室東北迎風(fēng)面處的門窗密閉性，采取相應(yīng)措施來保證其室內(nèi)冬季取暖，防止冬季寒風(fēng)持續(xù)侵襲，確保教學(xué)工作正常進(jìn)行。

場地上適宜的風(fēng)速有利于引入外部空氣，加強(qiáng)自然通風(fēng)并帶走污染物，保證建筑周邊的空氣品質(zhì)。根據(jù)圖2（a）和圖3（a）可以發(fā)現(xiàn)，建筑群整體朝南，第一排建筑阻擋了大部分風(fēng)量，項(xiàng)目建筑群冬季最高風(fēng)速出現(xiàn)在迎風(fēng)面第一排建筑的邊角兩側(cè)，夏季最高風(fēng)速位于2棟教學(xué)康復(fù)樓的迎風(fēng)面，冬夏兩季的最低風(fēng)速均出現(xiàn)在建筑物的背風(fēng)面。由此可見，項(xiàng)目的總體布局能夠有效利用夏季和冬季的盛行風(fēng)，增強(qiáng)建筑間的空氣流動(dòng)。

圖3 冬季室外風(fēng)環(huán)境模擬圖（來源：作者自繪）

3.1.2 室內(nèi)自然通風(fēng)設(shè)計(jì)研究

研究還對(duì)2 棟教學(xué)康復(fù)建筑的室內(nèi)自然通風(fēng)情況進(jìn)行了模擬計(jì)算，主要選擇培智教學(xué)康復(fù)樓1 層的8 人培教室來計(jì)算冬夏兩季教學(xué)康復(fù)空間的自然通風(fēng)情況。通過導(dǎo)入室外風(fēng)場參數(shù)信息讀取單體模型的表面風(fēng)壓，被賦予表面風(fēng)壓的單體建筑將在室內(nèi)形成風(fēng)壓差，從而完成室內(nèi)通風(fēng)工況的模擬，讀取風(fēng)速與空氣齡等指標(biāo)。根據(jù)室內(nèi)風(fēng)速模擬圖可知，在過渡季節(jié)門窗開啟的情況下，8 人培教室大部分區(qū)域風(fēng)速0.1 ～1.4 m/s，能夠滿足室內(nèi)自然通風(fēng)的要求。分析空氣齡圖可以看出，8 人培教室的空氣齡較短，基本不大于300 s，折合換氣次數(shù)不小于12 次/h。盲聾教學(xué)康復(fù)樓也可采用相同的模擬方法。

通過以上研究可以發(fā)現(xiàn)，采用自然通風(fēng)的教學(xué)康復(fù)空間室內(nèi)熱環(huán)境舒適度與建筑群的總體布局、單體建筑朝向、迎風(fēng)面和背風(fēng)面開窗面積以及窗戶位置有關(guān)。兩棟建筑均采用外走廊式布局，主要教學(xué)康復(fù)空間的窗戶均朝向綠化庭院布置，既能滿足建筑內(nèi)部自然通風(fēng)的需求，又能利用風(fēng)壓和空氣流動(dòng)使綠化庭院中的新鮮空氣源源不斷流入室內(nèi)，提高了室內(nèi)熱環(huán)境舒適度。

3.2 教學(xué)康復(fù)空間采光設(shè)計(jì)研究

光環(huán)境在一定程度上會(huì)影響視覺補(bǔ)償和殘存視力優(yōu)勢，當(dāng)自然采光不足、環(huán)境中有眩光或照度不合適時(shí)，還會(huì)導(dǎo)致特殊兒童產(chǎn)生疲勞和注意力不集中的感覺，不利于特殊兒童的學(xué)習(xí)和生活。因此，為了營造良好的室內(nèi)光環(huán)境，在教學(xué)康復(fù)空間設(shè)計(jì)中要重點(diǎn)考慮自然采光的組織。

根據(jù)《特殊教育學(xué)校建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ 76-2019），盲聾教學(xué)用房的室內(nèi)平均采光系數(shù)應(yīng)達(dá)到4%，培智教學(xué)用房的室內(nèi)平均采光系數(shù)應(yīng)達(dá)到3%，室內(nèi)天然光照度標(biāo)準(zhǔn)值為600 lx 和450 lx。研究采用Ecotect 采光模擬軟件，基于全陰天空模型計(jì)算兩棟教學(xué)康復(fù)樓的采光系數(shù)，分析其存在的問題。

通過軟件模擬可以發(fā)現(xiàn)，鎮(zhèn)江市特教中心項(xiàng)目培智教學(xué)樓1 層大部分室內(nèi)空間天然采光系數(shù)滿足《特殊教育學(xué)校建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ 76-2019），但東西向的蒙氏訓(xùn)練室和音樂治療室天然采光系數(shù)較低，通過增大開窗面積、使用透光率高的玻璃等建筑細(xì)部構(gòu)造設(shè)計(jì)引入更多自然光線。重新計(jì)算優(yōu)化后的培智教學(xué)樓1 層，蒙氏訓(xùn)練室和音樂治療室的室內(nèi)天然采光系數(shù)均達(dá)到了采光設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，如圖4 所示。

圖4 培智教學(xué)康復(fù)樓采光系數(shù)分析圖（來源：作者自繪）

4 優(yōu)化策略

4.1 合理組織建筑總體布局

目前，綜合型特殊教育學(xué)校的建設(shè)成為社會(huì)主流方向，招收的學(xué)生障礙類型較多，學(xué)生的障礙特點(diǎn)更加復(fù)雜，建筑群體量也更大。在設(shè)計(jì)整個(gè)場地的建筑布局時(shí)，要從不同類型特殊兒童的感知覺特征出發(fā)，結(jié)合單體建筑的體型設(shè)計(jì)、朝向設(shè)計(jì)以及交通流線組織等，合理組織建筑總體布局。

依據(jù)項(xiàng)目建設(shè)的具體區(qū)位及其氣候特征排布建筑布局，使得主導(dǎo)風(fēng)向通過前排建筑，并且將前后排建筑錯(cuò)落布置，防止由于前排建筑遮擋形成靜風(fēng)區(qū)域而影響后排建筑。為不同障礙特征兒童提供的教學(xué)康復(fù)空間可考慮分區(qū)甚至分棟布置，通過綠化庭院空間的設(shè)計(jì)，既加強(qiáng)了不同功能區(qū)的聯(lián)系，又能為特殊兒童提供安全的活動(dòng)空間，同時(shí)還有利于營造良好的室內(nèi)空氣環(huán)境。

4.2 深化單體建筑細(xì)節(jié)性設(shè)計(jì)

單體建筑的體型和立面設(shè)計(jì)不僅影響著建筑的造型和風(fēng)格，更影響著內(nèi)部空間的舒適性和使用者的感受。鎮(zhèn)江市特教中心遷建項(xiàng)目的培智和盲聾教學(xué)康復(fù)樓屋頂采用大屋蓋造型，寬大的檐口出挑設(shè)計(jì)有利于降低夏季屋面的太陽輻射熱，從而降低室內(nèi)環(huán)境溫度，減少空調(diào)負(fù)荷，有利于節(jié)能減排；外立面交錯(cuò)布置的木質(zhì)遮陽構(gòu)件能有效削減夏季熱輻射量，同時(shí)豐富外立面造型，木材溫暖的天然質(zhì)感還有利于緩解培智類兒童的情緒波動(dòng)。

4.3 采用木結(jié)構(gòu)建筑形式

木材作為一種可再生的建筑材料，具有眾多優(yōu)勢。它能夠在建筑全生命周期內(nèi)有效節(jié)約能源，減少環(huán)境污染，符合我國綠色校園建設(shè)的發(fā)展趨勢。除了材料本身的溫暖質(zhì)感，現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)還可以建造出靈活多變的大跨度室內(nèi)空間，增加窗戶面積使得室內(nèi)獲得更多自然光，有利于營造健康舒適的室內(nèi)環(huán)境，提高特殊兒童的學(xué)習(xí)效率。通過學(xué)習(xí)和借鑒加拿大、日本等國較為成熟的木結(jié)構(gòu)學(xué)校建筑實(shí)際案例，為建造符合我國國情的木結(jié)構(gòu)特殊教育學(xué)校建筑提供了一定的思路。

5 結(jié)語

由于使用人群的特殊性，特殊教育學(xué)校的教學(xué)康復(fù)空間被賦予特定的場所特性，在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)時(shí)需考慮到特殊兒童的感知覺特征與情緒需求。從建筑總體布局、建筑單體設(shè)計(jì)和立面細(xì)部構(gòu)造設(shè)計(jì)等角度優(yōu)化室內(nèi)物理環(huán)境，有利于營造更加符合特殊兒童發(fā)展需求的校園環(huán)境。