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

李士丹

（廣西電力職業技術學院，廣西 南寧530007）

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

李士丹

（廣西電力職業技術學院，廣西 南寧530007）

絕大多數高職院校從中職學校升格而來，需要建設一個能支撐萬人在校生大學的新校區。以考察德國的建筑設計為契機，探索如何結合專業建設進行環保節能型校園建設。在學生的學習和生活環境中構建真實的設備氛圍，既達到環保節能又便于教學，既降低運行成本有提高教學質量。提出了為了便于教學，配套的節能環保設備應以功能相對分離、布置相對寬松、類型多樣化為原則。

建筑結構；節能環保；風光發電

0 前言

高職院校強調技能訓練，提倡做學教一體化教學。因此，對教學設施提出了較高的要求，為節約成本，應該在學校建設初期，就考慮到結合各個專業需要，對建筑結構、建材、供電、供水、供熱及智能控制等選擇節能環保的方案。

1 結合土建類專業教學應注重采用多樣化建筑環保節能技術

結合土建類專業教學采用建筑環保節能技術，就是要求在建筑材料生產、建筑物施工及使用過程中，滿足或達到同等舒適度需求的條件下，通過一定的技術手段，盡可能降低成本和能耗，保護環境。建材的生產、建筑物的構筑耗能周期相對于建筑物的使用壽命期來說相對都較短，能耗有限，而在建筑物壽命期漫長的使用時間里，能耗則是巨大的，這就要求在建筑物設計階段就應制定環保節能指標，必須通過科學計算，合理地選擇與區域的環境條件、功能要求、建設成本相適應的節能技術，達到低碳環保的節能目標。建筑物的環保技術則需要選擇綠色天然、環保安全的建筑材料，結合當地地理環境和氣候條件有所選擇地融入到建筑設計與施工中，同時還應便于日后的教學使用。

1.1 德國的建筑環保節能技術

走在德國城市或鄉村的道路上，看到的建筑表現絕大多數都在五層以下，公共建筑以平頂的框架結構建筑為主，而居民住宅則是二層或三層坡頂的小別墅，建筑風格當然以現代主義風格與后現代主義風格為主，由于“二戰”的破壞，遺留下來的古典風格建筑物已經很少。節約能源和保護環境是德國政府的一貫政策，制定了包括《能源節約法》、《建筑節能條例》在內的相關法律，規范和指導著國內建筑領域節能環保的實施，收到了很好的效果，很多經驗值得借鑒[1]。

1.2 環保建材的使用

環保建材包括環保的墻材、墻飾、地材、涂料等建筑物主體和后期裝修大批量使用的建材，具有無毒無害、阻熱蓄能、保濕保健等特性，是建筑物環保節能的基礎。如：加氣混凝土砌磚，這種磚塊可用木工工具切割成型，用一層薄沙漿砌筑，表面用特殊拉毛漿粉面，具有阻熱蓄能效果。又如：中空玻璃是一種良好的隔熱、隔音、美觀并可降低建筑物自重的新型建筑材料，它是目前較理想的建筑外墻、門窗材料。再如：采用再生高密度聚乙烯制成的植草路面磚無毒無害，既硬化了路面，又達到了綠化環境的效果。

獎懲法是足球教學中的常用的一種方法。適當的獎懲對學生改過自新，不斷進步，不斷完善有著重要的作用。獎勵能使學生感到愉悅，增強自信心，從而推動學生不斷前進。懲罰是對違反足球課堂規則的學生施加的影響，是消極的強化，能使學生有厭惡的情感體驗，并從中吸取教訓，引以為戒。足球課堂中的獎懲要做到公平公正，適而可止。獎勵不能泛濫，懲罰不能過度。獎勵要掌握時機，讓學生真正感到老師的認可和欣賞。懲罰一邊要尊重學生的人格，另一邊又不可拋棄嚴格的紀律和要求。

1.3 建筑基礎結構的節能環保設計

建筑基礎結構的節能環保設計主要包含：墻體、門窗、樓面地面、屋頂熱工設計等，如：運用混凝土核心激活技術，構筑50 cm以上的墻體、配置合理的墻窗比以及熱傳導系數為0.9 W/m2·k的厚實門窗、加裝建筑物外墻防水防潮的圍護結構等技術和工藝，能夠極大地提高建筑物結構基礎的保溫隔熱效率。

我國南方兩廣地區建筑外墻一般厚度為240 mm，可適當增加教學樓、實訓樓墻體厚度（如370 mm），以增加墻體的阻熱保溫效果。其次，兩廣都屬于夏熱冬暖地區，應嚴格按照JGJ 134-2001《夏熱冬冷地區居住建筑節能設計標準》規范科學配置墻窗比（窗墻比指的是窗戶洞口面積與房間立面單元面積之比）并采用國內最高節能標準的熱傳導系數門窗構件，門窗設計和配置不合理，將導致建筑物空氣調節和溫度調節效能下降，特別要防止邊、角以及內外連接部位出現“冷橋效應”，直接影響到節能效果。外墻應還應采取外遮陽措施，夏季避免太陽直射，冬季盡量利用太陽光熱，爭取最大的自由熱量，將熱損失減少到最小是建筑高節能效率的重要因素[2]，因此對外墻敷設防水防潮環保型圍護結構，可以進一步加強建筑物的阻熱保溫效果。

再就是屋頂的設計，可以選擇鋪設太陽能光伏板來實現阻熱保溫，這樣既保溫隔熱作用、又能吸熱發電。此外，外墻面種植綠化植物、建筑物周邊綠地綠化，都是可選澤的常見環保措施，地面綠化可避免土地裸露、減少揚塵，減少二氧化碳在空氣中的含量，增加空氣的濕度和含氧量，從而提高空氣質量。

2 配套設備的環保設計

配套設備的節能環保，如太陽能設備、空調地熱設備、采光照明設備、給排水設備等，還融入了建筑樓宇智能化技術，如傳感器技術實現室內溫度、通風量和照度的自動調節。對于環保的節能與能源開發項目，國家大力推廣并給與補貼，如：地表淺層地熱利用項目、太陽能光伏發電項目等。

2.1 供熱設備的環保設計

位于邕江河谷盆地的南寧市，屬亞熱帶季風氣候區，光、熱資源充足，濕潤多雨，具有冬春微寒，細雨綿綿，夏季炎熱多雨，秋季涼爽，冬日低溫無雪的特點。多年平均氣溫21.6℃，最高氣溫40.4℃，最低氣溫-2.1℃，平均濕度21.7 HPa.

地質結構上，南寧市的地質結構大多為二元結構土層，上部為粘性土，下部為由砂礫石層。地溫場恒溫帶深度為20 m，溫度在23.8℃～24.8℃之間，地下水位在7～20 m之間，年動態變化在3 m之內，水質優良，具備地源熱泵技術的開發運用[3]。因此，建議重點考慮選用地（水）源熱泵供熱方案，同時，在設備布置、選型、安裝調試等方面注意結合相關專業教學的需要。

2.2 供能設備的環保設計

南寧市冬天濕冷夏天濕熱，每年熱的天數要遠遠大于冷的天數，能耗主要集中在空調制冷方面。按照低品質能源（太陽能、風能、地熱能等）進行基礎性調溫、高品質能源（電能、天然氣能等）進行精細調溫的綠色設計原則，結合地理環境與氣候條件，建筑節能環保設計應以結構設計為先、節能材料為主、設備為輔。具體來說，就是在工程設計人員進行建筑物地基基礎、主體結構等方面節能環保設計的前提下，最大限度地使用節能環保材料進行建筑物的構建，保證建筑物墻體、門窗、樓面地面、屋面的節能效率和環保效果，使建筑物基礎節能能效比達到相對最佳，適當配置太陽能、風能、地熱能等供能設備，即可基本實現建筑物供能自給；最后還應科學配置樓宇智能化設備，提高公共建筑管理水平；最大程度減少制冷空調、電熱水器等高能耗的建筑設備。

3 供能（發電）設備的配置

對于兩廣夏熱冬暖、多雨潮濕的氣候，建筑的能耗主要集中在空調制冷方面，如果充分利用太陽能、風能及地源熱能等為建筑物供能（供電），最大可能地減少對高品質能源的依賴，建筑能耗將會大大降低。

供能設備主要是收集太陽能、風能、地熱能等可持續再生的低品質能源為建筑所利用的設備。包括太陽能發電、儲能（系統）設備，太陽能熱交換設備（熱水器），地（水）源熱泵（系統）設備等。太陽能光伏發電系統和風力發電系統，是當前作為開發清潔能源發展最快的項目，也是電力類專業一直以來的研究熱點，特別是以能源及電力類專業為重點建設方向的高職院校，在新校區建設工程中應優先布局建設。

3.1 風光發電設備

（1）太陽能光伏發電系統

太陽能發電系統的基本組成如圖1所示。在太陽的照射下，太陽能電池板通過光電效應產生電能并存儲于蓄電池組，然后通過逆變器把直流電變為交流電，再通過控制器對電能實施調節和控制。從逆變器輸出的電能可以直接供給交流負載，如果用不完還可以送入電網供其他負載使用。校園建筑結合太陽能發電有諸多好處。一方面，太陽能電池板裝在屋頂或屋面上，既節省土地資源又降低屋頂及墻面溫度；另一方面，太陽能光伏發電設備就地安裝和就地發電送電，不需要另外架設輸電線路，降低對市電的依賴；另外，太陽能發電無噪音、無排放，環保性強。

圖1 太陽能光伏發電系統原理

值得注意的是，如果僅僅為了發電，圖1中的發電系統設備大多是集成的或相對集中的。但是，如果要兼顧教學，則發電系統設備應該首先考慮分散布置，以便使系統組成原理清晰和方便帶學生現場教學。

此外，如果考慮節省投資，太陽能電池板支架往往采用固定式的。而如果要兼顧教學，則太陽能電池板支架應重點考慮采用“向日葵”式的，使其機械結構及控制裝置成為機電類、自動化類等專業的典型教具。

（2）風力發電系統

校園內的風力發電有別于野外的風力發電，主要是中小型的。另外，由于垂直軸風力發電機與水平軸風力發電機比較，具有破壞半徑小、抗臺風能力強、噪音低、不受風向改變影響等特點。因此，校園建設應結合相關專業建設考慮部分采用風力發電并選用垂直發電機組。

應該注意到，往往風大時太陽光照反而小，反之亦然。因此，太陽能光伏發電系統和風力發電系統發出的電所供給的用電負載應該有相當部分是同一的，以便于風光互補。

3.2 地源熱泵技術

地源熱泵技術在應用范圍和推廣速度上遠不如太陽能、風能發電技術，就廣西而言，采用地源熱泵技術為建筑小區供暖制冷的單位只有幾十個。實際上，地源熱泵系統是目前效率最高、最環保的供暖和制冷系統，技術也并不復雜，它是通過鋪設地下淺層管道，將儲存于地表的低溫熱源和太陽能加以循環利用，不受地域、資源、季節、氣候、日夜時段的限制，是穩定可靠、清潔無污染及可再生能源。從地質土壤特性的各種數據分析來看，南寧市適合采用地源熱泵技術為建筑物供暖制冷。

4 樓宇智能化設備的配置

樓宇智能化系統包括保安監控及防盜報警系統、通訊系統、車庫管理系統、樓宇設備自控系統、計算機網絡系統、廣播系統、會議系統、智能化小區綜合物業管理系統、智能燈光音響控制系統、火災報警系統等子系統，是通過統一的軟件平臺對建筑物內的設備進行自動控制和管理并對用戶提供信息和通信服務，實現對建筑物的所有空調、給水排水、供配電設備、防火、保安設備等進行綜合監控和協調，使用戶獲得了經濟舒適、高效安全、節能環保的環境，是互聯網+時代實現整個校區管理的信息化、自動化、智能化的基礎。

不言而喻，樓宇智能化技術與校園建設的結合會更加緊密。雖然因篇幅所限不能在此把上述諸如安保系統、通訊系統、樓宇設備自控系統等各個子系統，如何結合專業建設實施布置。但是，為了便于教學，功能相對分離、布置相對寬松、類型多樣化等原則，應該是值得重點考慮的。

5 結束語

《2013—2017年中國智能建筑行業市場前景與投資戰略規劃分析報告》的結果表明，國內建筑能耗的總量一年高過一年，在能源總消費量中所占比例最終達35%左右，建筑節能潛力巨大。高職院校新型校區的建設，將帶來了更高的運行成本，如果從規劃設計、開工建設到建筑設備配套各環節均重視節能環保，重視與相關專業教學需求相結合，雖然前期需要更大的投入，但在今后漫長的使用期產生的經濟效益和社會效益將是長期的、巨大的，符合國家的發展戰略。此外，為了便于教學，無論是建筑結構和建筑材料，還是配套的供能設備和樓宇智能化設備，都應該以“功能相對分離、布置相對寬松、類型多樣化”為原則。

[1]吳必龍，李 穎.借鑒德國，思考我國節能建筑設計《工業建筑》[J].2006，36（9）：104-105.

[2]曲翠松.德國節能建筑設計方法與實踐以及如何與我國國情相結合[C]//北京：國際智能、綠色建筑與建筑節能大會，2006.

[3]梁禮革，朱明占，羅 崴，等.南寧市淺層地溫能賦存條件及資源量研究[J].南方國土資源，2014（11）：39-40.

Research on the Construction of Campus Environmental Protection，Energy Saving and Professional Combination in Vocational Colleges——Starting from the German Architectural Design Discuss

LI Shi-dan
（Guangxi Electric Polytechnic Institute，Nanning Guangxi 530007，China）

Aiming at the upgrading of most vocational colleges from secondary vocational schools，it is necessary to build a new campus which can support millions of students in universities.To explore the architectural design of Germany as an opportunity to explore how to combine professional construction for environmental protection，energy saving campus construction，students in the study and living environment to build a real atmosphere of the equipment.In order to facilitate teaching，the energy saving and environmental protection equipment should be based on the principle of relative separation of functions，relatively loose arrangement and diversified types.

building structure；energy saving and environmental protection；wind and photovoltaic power generation

G718.5

B

1672-545X（2017）09-0193-04

2017-06-19

李士丹（1963-），男，廣西南寧人，本科，副教授，研究方向：節能建筑設計。