中小學(xué)綠色校園設(shè)計策略

1、https:/中小學(xué)綠色校園設(shè)計策略中小學(xué)綠色校園設(shè)計策略劉玉龍清華大學(xué)建筑設(shè)計研究院有限公司副院長、副總建筑師。中國工程咨詢協(xié)會副會長、教育部教育建筑專家委員會委員、香港建筑師學(xué)會會員。主要代表作品：徐州博物館、大連理工大學(xué)創(chuàng)新園大廈、清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院、先正達(dá)北京生物工程實驗室、清華大學(xué)圖書館北館等。王宇婧清華大學(xué)建筑設(shè)計研究院有限公司綜合三所建筑師。清華大學(xué)建筑學(xué)學(xué)士、城鄉(xiāng)規(guī)劃學(xué)碩士。為什么要建設(shè)綠色中小學(xué)校園目前，隨著低碳節(jié)能觀念和技術(shù)的成熟，綠色節(jié)能成為建設(shè)領(lǐng)域的共識和必然路徑。中小學(xué)校校園的綠色設(shè)計成為關(guān)注的熱點之一，在綠色設(shè)計方向提升其目標(biāo)和動力既是可持續(xù)發(fā)展的要求，也是學(xué)校建立自身

2、特點和提升教學(xué)效果的途徑之一。可持續(xù)發(fā)展的發(fā)展觀已成為人類的普遍共識，作為世界上人口最多的國家之一，教育未來世界主人的中小學(xué)校，是踐行這一理論的重要陣地?！熬G色校園”建設(shè)的重要性體現(xiàn)在校園的全過程建設(shè)中，也體現(xiàn)在校園作為環(huán)境對學(xué)生人格的塑造中。據(jù)美國 Heschong Mahone Group 的研究成果表明，學(xué)校教室的自然采光設(shè)計直接影響著學(xué)習(xí)效率和成績。其他條件相同時，在自然采光條件最好教室中的學(xué)生比在自然采光條件最差教室中的學(xué)生在一年的數(shù)學(xué)測試中進(jìn)步 20%，在閱讀測試中進(jìn)步 26%。另一研究則表明，當(dāng)通風(fēng)方式得到改善時，學(xué)生的缺勤率減少達(dá) 60%?？梢?，建設(shè)綠色的中小學(xué)校園，改善學(xué)校建

3、筑采光通風(fēng)等環(huán)境對營造健康的學(xué)習(xí)、工作環(huán)境和提高教學(xué)質(zhì)量意義重大。中小學(xué)校園是學(xué)生學(xué)習(xí)成長的環(huán)境，人改變環(huán)境，環(huán)境也影響人的行為，中小學(xué)綠色校園是學(xué)生可持續(xù)教育的直接載體。我國古代就有鐘靈毓秀一說 只有凝聚了天地間的靈氣，才能孕育出優(yōu)秀的人物。被稱為“俄羅斯教育心理學(xué)的奠基人”的烏申斯基也說過：“美麗的城郊、馥郁的山谷，凹凸的原野，薔薇色的春天和金黃色的秋天，難道不是我們的老師嗎？”環(huán)境對人產(chǎn)生的潛移默化的作用是不可忽視的。因此，中小學(xué)綠色校園本身即是可持續(xù)發(fā)展理念的載體。建設(shè)綠色校園有利于充分發(fā)揮環(huán)境育人的功能，讓學(xué)生從小樹立綠色、環(huán)保、低碳的理念，養(yǎng)成良好的節(jié)能環(huán)保的生活習(xí)慣，對推廣綠色理

4、念、節(jié)能意識發(fā)揮著深遠(yuǎn)的社會影響。同時，中小學(xué)綠色校園本身也可成為一種有效的教育資源，將校園內(nèi)的一https:/些綠色措施與可持續(xù)教育結(jié)合起來，讓學(xué)生在真實環(huán)境中進(jìn)行體驗，主動探索研究，可以激發(fā)其對環(huán)境的熱愛，同時培養(yǎng)學(xué)生調(diào)查研究的能力。中小學(xué)校園綠色設(shè)計“綠色校園”是指“在其全壽命周期內(nèi)最大限度地節(jié)約資源（節(jié)能、節(jié)水、節(jié)材、節(jié)地）、保護(hù)環(huán)境和減少污染，為師生提供健康、適用、高效的教學(xué)和生活環(huán)境，對學(xué)生具有環(huán)境教育功能，與自然環(huán)境和諧共生的校園。”如何建設(shè)綠色中小學(xué)校園，在校園設(shè)計時需要從哪些方面著手，綠色校園建設(shè)有哪些原則和方法？下面將從綠色校園環(huán)境、建筑節(jié)能以及建筑舒適性三個方面來具體闡述

5、。綠色校園環(huán)境（1）校園總體布局在進(jìn)行校園規(guī)劃總體布局設(shè)計時，應(yīng)基于校園所在地的氣候環(huán)境，結(jié)合建筑功能，形成校園總體布局策略。在此基礎(chǔ)上通過校園物理環(huán)境仿真模擬技術(shù)，如日照模擬、風(fēng)環(huán)境模擬、照明系統(tǒng)模擬以及立面采光遮陽模擬等的應(yīng)用，將校園總圖布局方案進(jìn)行不斷修正，最終形成符合綠色校園要求的能夠營造良好校園物理環(huán)境的布局，如圖 1 為北方某小學(xué)風(fēng)環(huán)境分析圖。（2）生態(tài)綠化系統(tǒng)如果說教學(xué)樓、體育館、禮堂等是中小學(xué)校園中的“圖形”，那生態(tài)綠化系統(tǒng)就是承載這些建筑的“基底”。一個有機豐富的生態(tài)綠化系統(tǒng)對于中小學(xué)校園環(huán)境的塑造不可或缺，有時還能彌補建筑布局的不足。在進(jìn)行生態(tài)綠化系統(tǒng)的構(gòu)建時，可靈活借鑒景

6、觀生態(tài)學(xué)的理念。其主要目標(biāo)是將校園環(huán)境中的自然、建筑與人類活動三方面統(tǒng)一為一個相互促進(jìn)、相互影響的有機整體。在具體設(shè)計過程中，應(yīng)先從宏觀區(qū)位出發(fā)，使校園的景觀格局與其所在大區(qū)域的地形、地貌、植被以及水體等要素協(xié)調(diào)。中觀層面，可借鑒景觀生態(tài)學(xué)中的“斑塊一廊道一基質(zhì)”模式，基質(zhì)是整個校園綠化系統(tǒng)，斑塊是規(guī)劃設(shè)計中的景觀節(jié)點，而廊道則是將各節(jié)點與整個校園聯(lián)系起來的道路、河流等。微觀層面，在植被的選擇上應(yīng)充分考慮學(xué)校所在地域氣候特征，選用合適的樹種。在具體“斑塊”設(shè)計時應(yīng)考慮到多樣性，并利用不同種類動植物在時間、空間和營養(yǎng)生態(tài)等方面的差異來合理配置。同時，還可循環(huán)利用綠地凋落以及綠肥等形成整個系統(tǒng)的自

7、肥循環(huán)機制，這樣也可減少綠地維護(hù)工作，進(jìn)而降低運營費用。（3）“海綿”校園隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展和城鎮(zhèn)化水平的提高，許多城市在快速建設(shè)的過程中也面臨著嚴(yán)重的內(nèi)澇問題，并伴隨著徑流污染、水資源匱乏等發(fā)展困境。在這樣的背景下，國家提出了“海綿城市”的概念 “海綿城市就像一塊海綿那樣，能把雨水留住，讓水循環(huán)利用起來，把初期雨水徑流的污染削減掉。”https:/在建筑的全生命周期中，只有不到 30%的能耗來源于建造過程，而大部分源于建筑使用過程中。能源的使用效率不僅僅是節(jié)約問題，更影響到溫室氣體排放甚至氣候變化。中小學(xué)校園建設(shè)中需要將節(jié)能充分考慮到建設(shè)和運營的各階段中，具體可圍繞如下九個核心方面開展：建筑

8、材料選擇、新能源利用、建筑外圍護(hù)、供暖（北方供暖地區(qū)）制冷系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、遮陽系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、設(shè)備調(diào)控、學(xué)校管理。每個方面需要遵循的原則列舉如下。（1）建筑材料選擇：保溫材料具有熱阻大、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，在實際工程中應(yīng)選用保溫性能好、難燃的保溫材料。例如混凝土材料，既有優(yōu)異的防火和保溫性能，也可減少建造和運營成本，在使用過程中碳排放量遠(yuǎn)小于鋼結(jié)構(gòu)建筑。（2）新能源利用：應(yīng)優(yōu)先考慮利用可再生能源，然后再考慮利用傳統(tǒng)的化石能源。以太陽能為例，可考慮采用太陽能熱水器為學(xué)生宿舍和食堂提供熱水、使用太陽能光伏發(fā)電（圖 3）為校園路燈供電、利用地源熱泵進(jìn)行供暖等。中小學(xué)校建筑的

9、用能高峰與太陽能的供給時間基本一致，因此利用效率較高。學(xué)校還可利用活動場地敷設(shè)中小型風(fēng)力發(fā)電設(shè)施。此外，還應(yīng)充分考慮附近聯(lián)合用能的可能性，如利用臨近生產(chǎn)企業(yè)的余熱進(jìn)行供暖等。（3）建筑外圍護(hù)：應(yīng)提高建筑圍護(hù)的熱工性能（保溫性、密閉性），減少建筑本身的熱量損失，降低供暖、制冷負(fù)荷。同時還應(yīng)當(dāng)注重建筑保溫和隔熱材料的異同，針對不同地區(qū)氣候和熱工分區(qū)，采用低傳熱系數(shù)或高熱穩(wěn)定性的材料。（4）供暖（北方供暖地區(qū)）制冷系統(tǒng)：應(yīng)選用合理的能源供應(yīng)方式。供暖系統(tǒng)需實現(xiàn)以樓宇、樓層或房間可調(diào)，房間散熱器應(yīng)安裝溫控閥，熱耗應(yīng)可計量。（5）通風(fēng)系統(tǒng)：建筑應(yīng)安裝機械通風(fēng)系統(tǒng)，保證供暖（或供冷）季節(jié)在窗戶關(guān)閉的情況下

10、有足夠新風(fēng)量，春秋過渡季節(jié)則以能夠開窗自然通風(fēng)為宜。（6）遮陽系統(tǒng)：適當(dāng)采用外遮陽設(shè)施，既可以防止室內(nèi)過熱和眩光，又可將自然光導(dǎo)入室內(nèi)，提高室內(nèi)照度。（7）照明系統(tǒng)：以充分利用自然光為前提，燈具的布置與窗戶方向平行，按照與窗戶的距離分組獨立開關(guān)。在開關(guān)和調(diào)控上也可選擇體感調(diào)控、下課自動關(guān)燈、上課需手動開燈、與外遮陽系統(tǒng)聯(lián)動控制（外遮陽打開時自動關(guān)燈）等方式。（8）設(shè)備調(diào)控：采用能效級別較高的設(shè)備（如冷凝鍋爐、能效等級二級以上的制冷機、T5 燈管和 LED 照明設(shè)施等）。合理配置診斷用能設(shè)備，建立有效的用能設(shè)備控制系統(tǒng)（如非授課時段供暖設(shè)備的低溫運行、可根據(jù)作息時間控制的照明燈具開關(guān)系統(tǒng)等），提

11、高能源的利用效率，最大限度地節(jié)約終端能源和一次能源。https:/（9）學(xué)校管理：建設(shè)過程只是節(jié)能的開始，如何在使用過程中貫徹節(jié)能理念則是重要問題。因此，應(yīng)提高節(jié)能減排在學(xué)校管理中的重要性，提高相關(guān)技術(shù)人員的針對性政策和技術(shù)培訓(xùn)，完善管理制度，將節(jié)約能源的各項措施作為學(xué)生的第二課堂。建筑室內(nèi)舒適性中小學(xué)校學(xué)生正處于生長發(fā)育的重要階段，而他們學(xué)習(xí)生活中的大部分時間在教室等室內(nèi)空間中度過，因此提高建筑室內(nèi)舒適性對中小學(xué)生的健康成長具有重要意義。中小學(xué)校的室內(nèi)舒適度主要包括空氣質(zhì)量、聲響效果、采光照明及防止眩光等幾方面。下面將從這幾個方面列舉改善室內(nèi)舒適性的具體措施。（1）光環(huán)境良好的照明是理想課堂

12、環(huán)境的必要條件。國家標(biāo)準(zhǔn)中對于各空間的光照強度指標(biāo)都有相應(yīng)規(guī)定，設(shè)計應(yīng)遵從這些指標(biāo)。無論從心理學(xué)角度還是從能效角度來說，教室都應(yīng)盡可能地做到自然采光，特殊方式有天窗、導(dǎo)光板等。金屬百葉簾外遮陽也是一種高效利用自然采光的方式，上部可以將自然光引入房間深處并反射至天花板，下部還保持遮陽，當(dāng)教師采用投影儀時還可遮擋過強的陽光。此外，室內(nèi)采用淺色有利于漫反射的涂料進(jìn)一步改善室內(nèi)采光效果（圖4）。當(dāng)需要人工照明來補足照度時，應(yīng)采用有鏡面反射格柵燈罩、電子鎮(zhèn)流器。（2）聲環(huán)境一個舒適、良好的聲環(huán)境不僅能使學(xué)生清晰識別和理解講課內(nèi)容，還可減輕教師上課時的教學(xué)負(fù)擔(dān)。改善教室聲環(huán)境，首先應(yīng)保證采用的墻體、門、窗

13、等滿足國家規(guī)定的隔聲標(biāo)準(zhǔn)。同時，教室內(nèi)還需要控制混響時間，避免不利反射聲，提高語言清晰度。許多教室通過增加吸聲吊頂可以把混響時間降低到合適的水平，局部墻面加裝吸聲的做法也可大幅減少墻體之間的反射聲。在控制噪聲方面，教室地面采用耐磨的橡塑合成材料地面可有效減少學(xué)生在地面上拖動桌椅時所發(fā)出的噪聲。此外，還應(yīng)減少教室內(nèi)機械設(shè)備產(chǎn)生的噪音，如風(fēng)機盤管、分體空調(diào)以及風(fēng)扇等。（3）空氣質(zhì)量室內(nèi)空氣質(zhì)量直接影響學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，奧地利某研究項目對室內(nèi)空氣質(zhì)量與學(xué)生注意力關(guān)系進(jìn)行了分析（圖 5）。為保證良好的空氣質(zhì)量，德國在供暖地區(qū)的普通教室安裝機械通風(fēng)設(shè)備。在無法安裝通風(fēng)設(shè)備的學(xué)校，安裝帶有綠、黃、紅三色顯示

14、的空氣質(zhì)量探測器（圖 6），實時了解空氣質(zhì)量狀況并根據(jù)情況開窗通風(fēng)，其做法值得我們借鑒。負(fù)壓通風(fēng)設(shè)備也可保證教室內(nèi)必要的換氣次數(shù)，并且成本較低。但負(fù)壓通https:/風(fēng)只適用于于人員不是很密集、冬天不是很冷并且采用單走廊模式的教學(xué)樓。帶熱回收的送排風(fēng)機組也是可提高室內(nèi)舒適度的設(shè)備，建筑布局為一側(cè)教室，一側(cè)走廊的教學(xué)樓較適合采用這種技術(shù)。（4）熱舒適性保證熱舒適性分為冬季供暖與夏季制冷。在選擇供暖系統(tǒng)時，應(yīng)優(yōu)先采用能效高的制熱系統(tǒng)，如燃?xì)忮仩t、熱泵或利用熱電聯(lián)產(chǎn)的市政供暖系統(tǒng)等。在一些條件不滿足的學(xué)校，應(yīng)改造燃煤鍋爐，使其配有先進(jìn)的控制和過濾除塵裝置。在散熱器的選擇上，應(yīng)針對學(xué)校寒暑假、周末和夜晚使用率低的情況采用可以實現(xiàn)分室溫度調(diào)節(jié)的散熱器。散熱器供暖系統(tǒng)還應(yīng)能對學(xué)校教室迅速、強烈的使用變化做出迅速響應(yīng)，因此推薦采用水容量較少，并能快速加熱和冷卻的散熱器，不建議采用輻射供暖裝置（如地暖等），或僅用其滿足基本負(fù)荷。若