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[摘要]為響應國家“節能減排”的號召,大力加強“節能型”校園建設,是目前學校新校區建設和老校區改造中的重點。基于此,本文從校園建筑的節能環保設計要求入手,以廣東科貿職業學院清遠校區設計為例,從總體布局、圍護結構(屋頂外墻)、門窗、照明系統及空調系統等方面闡述了校園建筑的節能環保設計要點,希望能對校園建筑的節能環保設計提供參考。
[關鍵詞]校園建筑;節能環保;圍護結構
前言
廣東科貿職業學院廣州兩個校區自有產權面積不過百余畝,校園過小成為掣肘學院發展的主要原因,學院領導自2009年便開始走出去征地擴校,直到2011年廣東省政府擬在清遠市建設省級職業技術教育基地,廣東科貿職業學院有幸成為擬進駐的5所高職院校之一,至此學院才結束尋找合適地址建校的征程。在環境污染嚴重、能源逐漸枯竭的當下,為響應國家“節能減排”的號召,建筑的節能環保設計受到社會各界的廣泛關注。校園建筑作為校園文化的重要體現,不僅反映學校的辦學特點和歷史文化等,而且反映學校的整體風貌,是學校的第一名片。在廣東科貿職業學院清遠校區的設計和建造過程中,不僅注重校園的整體規劃和外觀設計,而且遵從“以師生為本”的理念,注重建筑的舒適性,提高節能環保性能,全面降低校園的能源損耗,為創建可持續發展社會做出貢獻。
1校園建筑的節能環保設計要求
隨著經濟結構的調整和人民生活質量的提高,建筑能耗占社會總能耗的比例逐年增加是必然的趨勢,而且可以預見建筑能耗增長的潛力要大于建筑節能的潛力[1],因此建筑節能環保設計的探討不僅不會過時,反而更加迫切。隨著國家“科教興國”戰略的提出,筆者認為節能意識也應不斷灌輸,校園建筑作為最典型的“教材”,它的重要性不言而喻,因此,我們要注重校園建筑的節能環保設計。在廣東科貿職業學院清遠校區的節能環保設計中,充分利用各種資源以實現最大化的節水、節電、節能、節材。與節能目標同時存在的是環保目標,校園建設和使用過程中盡量減少對周邊環境的污染和破壞,實現與自然的和諧共生[2]。對于校園建筑而言,節能環保設計的最基本要求是滿足《公共建筑節能設計標準》和因地制宜。設計人員不僅要從整體入手,以保障校園建筑節能環保設計的全面性;也要從局部入手,以保障校園建筑節能環保設計的精細化,將有限的資源運用到建筑的建造和使用過程中,全方面提升校園建筑的環保效益。
2校園建筑的節能環保設計要點
廣東科貿職業學院清遠校區位于清遠市省級職業技術教育示范基地中部位置,北側為旅游大道,南側為職教一路,東側為馬嶺崗,西側為環城東路(圖1)。本項目總用地面積約800畝,包括農林用地、村莊建設用地、林地、魚塘、河流、道路等,其中200畝林地為生態控制區。在進行規劃設計和單體建筑設計時,充分利用現狀自然條件,體現建設節約型校園的要求,節能、節水、節地、節材,資源利用高效循環、節能措施綜合有效、建筑環境健康舒適。依勢依形規劃合理開發利用地下層、架空層,體現現代化、數字化、園林式、生態型和節能環保理念,注意經濟和適用性,主要從以下要點進行設計:
2.1總體布局
在規劃階段,建筑物的朝向、間距、體形等要有利于改善熱環境,冬天要有足夠的日照,夏天要減少陽光直射;校園建筑主要以多層為主,布局應以南北朝向為主;要合理控制建筑間距,以提升通風和采光效果;要注重建筑的體形系數,樓梯間盡量設計為封閉形式,外墻少用凹凸體形。本項目的規劃理念為綠色、人文、可持續發展,以南北向景觀交通軸與東西向自然山體景觀軸構建起整個規劃框架,結合地形,合理利用每一寸土地。建筑筑風格以現代嶺南風格為主,主要建筑朝向坐北朝南,建筑距離合適以保證有良好的自然通風和采光。本項目功能分區明確(圖2),主出入口設于南側;北端設次出入口和生活出入口;中心實訓大樓南、北、西面設景觀廣場,在西側設次出入口,圖書館、學生活動中心、會堂、體育館散落在實訓大樓四周;行政教學用房有序排列,在西北側形成教學區;生活用房沿東面山腳錯落有致的布置;休閑活動區位于南面,光照充足、通風良好、景觀怡人、視野開闊,整體舒適度很高(圖3)。
2.2圍護結構(屋頂外墻)
建筑的圍護結構主要指屋頂和外墻,作用主要是保溫隔熱、遮風擋雨,設計時除了保證結構性能,還要盡可能提高環保性和經濟性。具體而言,要保證屋頂外墻的保溫隔熱、防水等性能,學校建筑中的漏水問題屢見不鮮,無外乎屋面層漏水、衛生間漏水、水管爆裂漏水、外墻體漏水這幾種情況,歸根結底就是防水沒做好,所以除了保證有防水層設計,在建造過程中,隱蔽工程的驗收也至關重要。同樣,屋頂的保溫層除了設計也應重視建造過程。另外,圍護結構的外觀顏色要用淺色,廣東科貿職業學院清遠校區的外墻面設計就是以淺色為主(圖4),局部輔以深色。保溫層的厚度要經過準確計算,確保夏季的室內溫度低于36.9℃。屋頂可以選擇鋪設太陽能光伏板來實現阻熱保溫,這樣既能保溫隔熱,又能吸熱發電。
2.3門窗設計
門窗是建筑采光和通風的主要構件,首先應規范配置窗墻比,其次應采用高節能標準的熱傳導系數門窗構件[3]。校園建筑要減少玻璃幕墻的使用,Low-E中空玻璃等的使用不僅可以減少能耗,而且能降低環境噪音污染的影響;門窗材料要滿足一定的氣密性和抗風壓性;外窗上應用遮陽百葉可以有效減少太陽輻射,降低室內空調的能源消耗。
2.4照明系統
在校園建筑的照明系統節能環保設計中,可以開發利用新能源提供電力,實現節能減排的目標,如在屋頂、墻面、陽臺等安裝太陽能板,將太陽能轉化為電能,校園內的室外照明也可采用太陽能轉換實現自供電能照明,還可實現風能和太陽能綜合采集來實現照明,在廣東科貿職業學院清遠校區的建設中,宿舍樓的屋頂和道路兩旁的路燈都計劃安裝太陽能板。同時,設計師也要注重照明系統本身的節能性,盡量選用節能燈,在樓梯間、廁所等區域安裝聲控燈。
2.5空調系統
安裝空調系統會對校園建筑的能耗產生很大的影響,對于內部分隔式建筑應采用分體式空調,廣東科貿職業學院清遠校區學生宿舍的空調系統都采用分體式空調,而且空調系統參數是根據室內面積進行計算,并安裝在合理的位置。另一個更重要的節能目標是降低電力高峰負荷[4],空調的使用具有很強的季節性,夏季供電峰谷差會進一步拉大,對電網安全存在潛在威脅,而蓄冰空調技術、利用直燃機的燃氣空調技術等可以降低這一隱患。
2.6加強水資源利用和回收
太陽能熱水系統在廣東科貿職業學院清遠校區建設中被采用,在學生宿舍、食堂等建筑屋面上安裝太陽能集熱裝置以提供熱水,節約能源。學校的衛生和廚房器具也將選用節水型設備,提高用水效率;并且會設置雨水收集設備和中水回收設備,將回收的雨水和經過處理的生活用水用于植物灌溉和潔具沖洗[5]。在廣場和道路設計中可選用透水地坪,使雨水滲入地下,保持土壤濕度的同時緩解熱島效應;透水地坪表面微小的凹凸孔隙可以吸收噪音減少反光,提高場地和道路的舒適性。在室外停車場和消防通道的設計中,可采用預制植草磚來增加綠化;對人流量少的人行通道,用汀步的方式以減少硬質鋪地面積。
2.7景觀綠化
充滿生機的景觀綠化不僅能為校園增色,而且能改善校園的環境質量。在建筑屋頂和外墻種植綠化,既可改善他們的保溫效果,又可讓建筑外觀具有獨特的美觀性,將綠化設計和結構設計相結合,實現常綠效果。圍墻可用檜柏等高桿常綠灌木結合實體圍欄或圍墻組合成綠色圍墻。廣東科貿職業學院清遠校區在建設前植被豐富,經學校多次溝通,保存了大量原有植被,在綠化設計時,也盡量采用本土植物,減少澆灌、維護達到節能,植物選擇范圍應多樣,要將審美和功能目標與生態兼容性及長期維護相平衡。
3結束語
綜上所述,將校園建設與節能環保設計相融合,能夠給我國的教育和環保事業帶來很大的幫助。廣東科貿職業學院清遠校區設計融入了多種節能策略,可以為學校帶來可觀的能源節約效應,大幅降低維護成本的同時為學生帶來環保方面的知識和理念,讓大家設身處地的對節約能源和環境保護有所了解,我國的環保事業才能更上一個臺階,才能實現節能校園建設的目標,創造更好的人居環境。
參考文獻
[1]龍惟定.建筑能耗比例與建筑節能目標[J].中國能源,2005(27):23-27.
[2]成薇.綠色生態校園建筑設計的簡述[J].住宅與房地產,2018(33):40.
[3]李士丹.職業院校校園環保節能與專業結合建設的研究——從德國建筑設計談起[J].裝備制造技術,2017(09):193-196.
[4]龍惟定.建筑能耗比例與建筑節能目標[J].中國能源,2005(27):23-27.
[5]保拉•薩西.可持續性建筑的策略[J].中國建筑工業出版社,2011.
作者:陽夢花 單位:廣東科貿職業學院