可持續(xù)思想中的小學(xué)校園建筑研究

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引言

人類社會(huì)對(duì)與能源的惡性開發(fā)和過度索取，不僅直接導(dǎo)致了生態(tài)危機(jī)的出現(xiàn)，也逐漸引發(fā)了人們對(duì)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(jì)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(gè)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(guó)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(guó)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(dǎo)目前還主要集中在住宅建筑和大型公共建筑領(lǐng)域，對(duì)中小學(xué)校園建筑的關(guān)注存在一定不足。根據(jù)英國(guó)建筑研究協(xié)會(huì)的研究顯示，如果學(xué)?？梢圆捎靡欢ǖ墓?jié)能措施，每年可減少排放100萬噸的CO2，并為地方議會(huì)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(duì)中小學(xué)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(zhǎng)期以來缺乏對(duì)夏熱冬冷地區(qū)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的研究與應(yīng)用，導(dǎo)致該地區(qū)大量的既有建筑并沒有進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)，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(duì)合肥市若干中小學(xué)校園建筑的調(diào)研，以及對(duì)優(yōu)秀可持續(xù)建筑設(shè)計(jì)案例的學(xué)習(xí)，從現(xiàn)有的可持續(xù)建筑設(shè)計(jì)一般性方法理論中提煉出適用于中小學(xué)校園建筑的專有策略，具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

1現(xiàn)有中小學(xué)校園建筑的不足

1.1缺乏合理的規(guī)劃設(shè)計(jì)，導(dǎo)致資源上的浪費(fèi)

早期建設(shè)的部分中小學(xué)校園，由于沒有進(jìn)行合理的校園規(guī)劃設(shè)計(jì)，隨著時(shí)間的推移，逐漸出現(xiàn)教學(xué)用地及教學(xué)用房緊缺的情況，而擴(kuò)建教學(xué)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(dǎo)致教學(xué)資源上的浪費(fèi)。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(kuò)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(xué)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(fèi)，也會(huì)出現(xiàn)諸多難以預(yù)料的社會(huì)問題，例如在合肥市南門小學(xué)5～6年級(jí)搬遷至原八中老校區(qū)的過程中，因?yàn)樾滦^(qū)裝修未完工氣味難聞，甚至一度出現(xiàn)了家長(zhǎng)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(xué)建筑設(shè)計(jì)中的不足，導(dǎo)致高能耗的產(chǎn)生教學(xué)建筑產(chǎn)生高能耗主要有以下四點(diǎn)原因

（1）教室單元在設(shè)計(jì)中，開間大而進(jìn)深長(zhǎng)，自然通風(fēng)采光效果差；（2）教學(xué)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(jì)中缺少對(duì)夏熱冬冷地區(qū)西曬現(xiàn)象嚴(yán)重的回應(yīng)（如豎條窗設(shè)計(jì)、側(cè)向遮陽(yáng)板設(shè)計(jì)等等）；（4）建筑墻體保溫性能差，從而導(dǎo)致冬季能耗較高。1.3可持續(xù)技術(shù)及設(shè)計(jì)的缺失可持續(xù)技術(shù)及設(shè)計(jì)的缺失主要有以下兩點(diǎn)原因：（1）歷史原因：我國(guó)1996年才正式引入“綠色校園”這一概念，目前可持續(xù)中小學(xué)建筑也未形成一套系統(tǒng)的指導(dǎo)理論與設(shè)計(jì)方法。在中小學(xué)建筑設(shè)計(jì)中，大多欠缺對(duì)可持續(xù)技術(shù)的考慮，偶有進(jìn)行綠色設(shè)計(jì)的，也以國(guó)外的可持續(xù)設(shè)計(jì)案例為參考，在實(shí)際使用中很難適應(yīng)我國(guó)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(jì)原因：以2009年為例，我國(guó)的教育投入僅占GDP的2.41%，遠(yuǎn)低于歐美等西方發(fā)達(dá)國(guó)家。教育經(jīng)費(fèi)的不足，直接導(dǎo)致了很少有中小學(xué)建筑在設(shè)計(jì)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(gè)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(xué)樓、宿舍樓、圖書館、體育館、食堂。借用孔子“習(xí)禮大樹下，授課杏林旁”的典故，生動(dòng)地描繪了一幅以自然為課堂、在自然中講習(xí)的教學(xué)場(chǎng)景。而如今的城市學(xué)生長(zhǎng)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(xué)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(xué)校”為主題的第二自然：（1）與第一自然的聯(lián)系：為了最大程度上地利用自然通風(fēng)和自然采光，同時(shí)盡可能地減少冬夏兩季的冷熱負(fù)荷，被動(dòng)式的節(jié)能設(shè)計(jì)策略被盡可能地運(yùn)用到了設(shè)計(jì)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(jì)中窗戶遮陽(yáng)的細(xì)部設(shè)計(jì)。（2）對(duì)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(xué)樓屋頂設(shè)置為供學(xué)生學(xué)習(xí)、實(shí)踐及體驗(yàn)的農(nóng)場(chǎng)空間。大地、屋頂農(nóng)場(chǎng)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(xué)校園設(shè)計(jì)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(duì)社會(huì)效應(yīng)的回應(yīng)。開放校園通過規(guī)劃將學(xué)校作為社區(qū)生活的核心結(jié)構(gòu)，賦予其更多的社會(huì)職能，形成學(xué)校與社區(qū)環(huán)境間緊密的合作關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)二者在資源上的共享。具體而言，可以通過對(duì)教學(xué)活動(dòng)的私密性進(jìn)行分級(jí)，將校園分層級(jí)地對(duì)社區(qū)生活和社會(huì)生活開放，例如局部開放校園中的活動(dòng)中心和室外場(chǎng)地。

3.2對(duì)場(chǎng)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(chǎng)地內(nèi)的豎向標(biāo)高設(shè)計(jì)，避免過多的土方改造。例如重慶市梁平縣新金帶小學(xué)，為了盡可能減少對(duì)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(dòng)物們的棲身之所。整個(gè)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(gè)200m的環(huán)形架空走廊連接。這一布局將對(duì)高低起伏的基地的改動(dòng)減到最小，同時(shí)最大程度地?cái)U(kuò)大了學(xué)生與生態(tài)環(huán)境互動(dòng)的可能性（見圖3）。

3.3總體規(guī)劃措施

為青少年?duì)I造宜人的建筑物理環(huán)境應(yīng)當(dāng)是單體建筑設(shè)計(jì)的首要考慮要素。夏熱冬冷地區(qū)的獨(dú)特氣候特點(diǎn)，決定了該地區(qū)對(duì)太陽(yáng)的利用是以夏季“防”冬季“用”為主。因此在建筑布局中應(yīng)當(dāng)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?yàn)檎媳背?，這樣可以同時(shí)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(diǎn)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(yáng)。

3.4室內(nèi)環(huán)境改善措施

針對(duì)夏熱冬冷地區(qū)的具體氣候特點(diǎn)，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(dú)立VRV空調(diào)系統(tǒng)等主動(dòng)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(yáng)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(jì)

以北京四中房山校區(qū)為例，建筑師在場(chǎng)地鋪裝設(shè)計(jì)中使用地面透水磚從而減少地表徑流，同時(shí)，三個(gè)位于地下的大型雨水回收設(shè)置從操場(chǎng)回收利用雨水，用于灌溉農(nóng)田和花園。事實(shí)上，房山校區(qū)整個(gè)校園可以被理解為一個(gè)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(chǎng)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(jì)不再只是停留于紙上談兵，也不是從景觀層面上對(duì)場(chǎng)地的修補(bǔ)，而是參與到整個(gè)校園生態(tài)系統(tǒng)的平衡中去，鼓勵(lì)師生的介入和使用，從而使得可持續(xù)建筑設(shè)計(jì)被賦予一種新的教育意義，抑或是社會(huì)價(jià)值。

4結(jié)語

當(dāng)下，環(huán)境污染和能源緊缺的問題依然廣泛存在，尤其對(duì)于氣候條件相對(duì)特殊的夏熱冬暖地區(qū)。可持續(xù)思想的普及有助于加強(qiáng)國(guó)民總體生態(tài)意識(shí)，而可持續(xù)中小學(xué)校園建筑的推廣，不僅可以為青少年提供一個(gè)積極融入大自然、學(xué)習(xí)和了解保護(hù)環(huán)境的場(chǎng)所，同時(shí)也能以校園本身作為生動(dòng)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(xué)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(xué)