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可持續(xù)思想中的小學校園建筑研究

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可持續(xù)思想中的小學校園建筑研究

引言

人類社會對與能源的惡性開發(fā)和過度索取,不僅直接導致了生態(tài)危機的出現(xiàn),也逐漸引發(fā)了人們對可持續(xù)發(fā)展理念的思考??沙掷m(xù)建筑,作為一種基于可持續(xù)發(fā)展思想產(chǎn)生的建筑設(shè)計理念,一方面可以減少施工過程中的能源損耗,另一方面也可以在建筑的整個生命周期中保持良好的生態(tài)環(huán)境。目前,建筑行業(yè)已成為我國三大能源使用領(lǐng)域之一,每年在建設(shè)工程中產(chǎn)生的能源損耗占總能耗的30%左右,基于這一現(xiàn)狀,我國政府大力支持可持續(xù)建筑的整體發(fā)展,但這種政策上的支持以及技術(shù)上的引導目前還主要集中在住宅建筑和大型公共建筑領(lǐng)域,對中小學校園建筑的關(guān)注存在一定不足。根據(jù)英國建筑研究協(xié)會的研究顯示,如果學校可以采用一定的節(jié)能措施,每年可減少排放100萬噸的CO2,并為地方議會節(jié)省6000萬英鎊,由此可見,在能源資源日益緊張的今天,針對中小學校園建筑的可持續(xù)研究顯得尤為重要。由于歷史遺留原因,長期以來缺乏對夏熱冬冷地區(qū)建筑節(jié)能設(shè)計的研究與應(yīng)用,導致該地區(qū)大量的既有建筑并沒有進行節(jié)能設(shè)計,屬于高能耗建筑。綜上所述,本文以夏熱冬冷地區(qū)為例,通過對合肥市若干中小學校園建筑的調(diào)研,以及對優(yōu)秀可持續(xù)建筑設(shè)計案例的學習,從現(xiàn)有的可持續(xù)建筑設(shè)計一般性方法理論中提煉出適用于中小學校園建筑的專有策略,具有一定的現(xiàn)實意義。

1現(xiàn)有中小學校園建筑的不足

1.1缺乏合理的規(guī)劃設(shè)計,導致資源上的浪費

早期建設(shè)的部分中小學校園,由于沒有進行合理的校園規(guī)劃設(shè)計,隨著時間的推移,逐漸出現(xiàn)教學用地及教學用房緊缺的情況,而擴建教學用房,要么,只能占用校園內(nèi)部原有的綠地空間;要么,只能另尋校區(qū),導致教學資源上的浪費。以合肥市科大附中為例,從最初的科大附中東區(qū)校區(qū)擴張到科大附中南區(qū)校區(qū),最終又由于兩處校區(qū)不方便統(tǒng)一管理,將東區(qū)的學生遷至南區(qū),東區(qū)校園拆遷以作他用??傮w而言,校園的拆遷以及重建,不僅是一種資源上的浪費,也會出現(xiàn)諸多難以預料的社會問題,例如在合肥市南門小學5~6年級搬遷至原八中老校區(qū)的過程中,因為新校區(qū)裝修未完工氣味難聞,甚至一度出現(xiàn)了家長攔在桐城路上抵制搬遷校區(qū),是一種典型的不符合可持續(xù)發(fā)展思想的做法。

1.2教學建筑設(shè)計中的不足,導致高能耗的產(chǎn)生教學建筑產(chǎn)生高能耗主要有以下四點原因

(1)教室單元在設(shè)計中,開間大而進深長,自然通風采光效果差;(2)教學建筑中極少采用地源熱泵技術(shù)等生態(tài)策略,僅靠空調(diào)系統(tǒng)調(diào)節(jié)冬夏季的惡劣氣候;(3)建筑設(shè)計中缺少對夏熱冬冷地區(qū)西曬現(xiàn)象嚴重的回應(yīng)(如豎條窗設(shè)計、側(cè)向遮陽板設(shè)計等等);(4)建筑墻體保溫性能差,從而導致冬季能耗較高。1.3可持續(xù)技術(shù)及設(shè)計的缺失可持續(xù)技術(shù)及設(shè)計的缺失主要有以下兩點原因:(1)歷史原因:我國1996年才正式引入“綠色校園”這一概念,目前可持續(xù)中小學建筑也未形成一套系統(tǒng)的指導理論與設(shè)計方法。在中小學建筑設(shè)計中,大多欠缺對可持續(xù)技術(shù)的考慮,偶有進行綠色設(shè)計的,也以國外的可持續(xù)設(shè)計案例為參考,在實際使用中很難適應(yīng)我國的具體情況,尤其是夏熱冬冷地區(qū)的特殊氣候條件。(2)經(jīng)濟原因:以2009年為例,我國的教育投入僅占GDP的2.41%,遠低于歐美等西方發(fā)達國家。教育經(jīng)費的不足,直接導致了很少有中小學建筑在設(shè)計之初就考慮到可持續(xù)技術(shù)的應(yīng)用。

2北京四中房山校區(qū)案例分析

北京四中房山校區(qū)坐落于西南五環(huán)外的一個新城中心,其規(guī)劃總建筑面積為54414㎡,地下一層、地上六層。建筑功能包括教學樓、宿舍樓、圖書館、體育館、食堂。借用孔子“習禮大樹下,授課杏林旁”的典故,生動地描繪了一幅以自然為課堂、在自然中講習的教學場景。而如今的城市學生長期困于書本與教室中,已然與自然空間產(chǎn)生了深深的隔閡。房山校區(qū)為了消減這種隔閡,不僅在美學層面與第一自然建立了積極的聯(lián)系,還創(chuàng)造了以“花園學?!睘橹黝}的第二自然:(1)與第一自然的聯(lián)系:為了最大程度上地利用自然通風和自然采光,同時盡可能地減少冬夏兩季的冷熱負荷,被動式的節(jié)能設(shè)計策略被盡可能地運用到了設(shè)計的方方面面之中,大到校園規(guī)劃中建筑布局和幾何形態(tài)的總體控制,小到單體設(shè)計中窗戶遮陽的細部設(shè)計。(2)對第二自然的創(chuàng)造:一方面是在垂直方向上創(chuàng)造了多層次的地面空間,另一方面是將教學樓屋頂設(shè)置為供學生學習、實踐及體驗的農(nóng)場空間。大地、屋頂農(nóng)場以及處于它們之間的“花園空間,相互滲透,相互連接,體現(xiàn)創(chuàng)造第二自然的多種可能性。

3中小學校園設(shè)計中的可持續(xù)策略

3.1校園的開發(fā)性

這里的“開放性”是指以可持續(xù)思想的角度考慮校園規(guī)劃,也是一種對社會效應(yīng)的回應(yīng)。開放校園通過規(guī)劃將學校作為社區(qū)生活的核心結(jié)構(gòu),賦予其更多的社會職能,形成學校與社區(qū)環(huán)境間緊密的合作關(guān)系,從而實現(xiàn)二者在資源上的共享。具體而言,可以通過對教學活動的私密性進行分級,將校園分層級地對社區(qū)生活和社會生活開放,例如局部開放校園中的活動中心和室外場地。

3.2對場地的回應(yīng)

在現(xiàn)有條件下充分利用基地內(nèi)的地形地貌,合理調(diào)整場地內(nèi)的豎向標高設(shè)計,避免過多的土方改造。例如重慶市梁平縣新金帶小學,為了盡可能減少對基地原有生態(tài)系統(tǒng)的破壞,建筑師決定保留校園基地中央3000㎡的農(nóng)田,將之作為孩子們的“playground”,以及該區(qū)域內(nèi)小動物們的棲身之所。整個校園總體規(guī)劃以此為中心,建筑呈現(xiàn)分散布局,組群之間通過連廊和一個200m的環(huán)形架空走廊連接。這一布局將對高低起伏的基地的改動減到最小,同時最大程度地擴大了學生與生態(tài)環(huán)境互動的可能性(見圖3)。

3.3總體規(guī)劃措施

為青少年營造宜人的建筑物理環(huán)境應(yīng)當是單體建筑設(shè)計的首要考慮要素。夏熱冬冷地區(qū)的獨特氣候特點,決定了該地區(qū)對太陽的利用是以夏季“防”冬季“用”為主。因此在建筑布局中應(yīng)當結(jié)合氣候條件綜合考慮建筑朝向和布局方式:(1)夏熱冬冷地區(qū)的理想朝向為正南北朝向,這樣可以同時獲得南向日照和北向自然光源;(2)在布局方式上應(yīng)該重點考慮防西曬問題,例如減少開窗面積、改變窗戶朝向或是采用雙層玻璃幕墻等等;(3)除此之外,可以綜合考慮適宜的布局方式,利用建筑的陰影相互遮陽。

3.4室內(nèi)環(huán)境改善措施

針對夏熱冬冷地區(qū)的具體氣候特點,既可以利用地形中的諸多自然要素調(diào)節(jié)校園環(huán)境微氣候,也可以設(shè)置地源熱泵技術(shù)和獨立VRV空調(diào)系統(tǒng)等主動式的生態(tài)策略改善室內(nèi)環(huán)境。除此之外,設(shè)置雙層換氣幕墻、屋頂太陽能光電板以及雙層封閉屋頂,也可以起到良好的調(diào)節(jié)效果(見圖4)。

3.5節(jié)水可持續(xù)設(shè)計

以北京四中房山校區(qū)為例,建筑師在場地鋪裝設(shè)計中使用地面透水磚從而減少地表徑流,同時,三個位于地下的大型雨水回收設(shè)置從操場回收利用雨水,用于灌溉農(nóng)田和花園。事實上,房山校區(qū)整個校園可以被理解為一個完整的生態(tài)系統(tǒng),雨水自屋頂留下后,經(jīng)地面透水磚滲透后通過地下雨水回收設(shè)置統(tǒng)一收集,再用于灌溉農(nóng)田和花園。從屋頂農(nóng)場到中間地帶的“花園空間”再到地面綠化,房山校區(qū)的可持續(xù)設(shè)計不再只是停留于紙上談兵,也不是從景觀層面上對場地的修補,而是參與到整個校園生態(tài)系統(tǒng)的平衡中去,鼓勵師生的介入和使用,從而使得可持續(xù)建筑設(shè)計被賦予一種新的教育意義,抑或是社會價值。

4結(jié)語

當下,環(huán)境污染和能源緊缺的問題依然廣泛存在,尤其對于氣候條件相對特殊的夏熱冬暖地區(qū)??沙掷m(xù)思想的普及有助于加強國民總體生態(tài)意識,而可持續(xù)中小學校園建筑的推廣,不僅可以為青少年提供一個積極融入大自然、學習和了解保護環(huán)境的場所,同時也能以校園本身作為生動的教材,幫助他們更好地理解建筑與自然和諧共存的思想,并將這種思想傳遞給更多的人們,這既是可持續(xù)中小學校園建筑的特殊所在,也是研究其的意義所在。

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作者:許婧婧 單位:合肥工業(yè)大學

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