綠色校園建筑被動式策略淺析

趙翰文

綠色校園是指在全壽命期內，節約資源、保護環境、減少污染，為師生提供健康、適用、高效的教學和生活環境，最大限度地實現人與自然和諧共生的高性能校園。

綠色校園同時對學生具有環境教育功能。學校是培養未來人才的地方，結合綠色建筑設計，大力創建綠色校園，符合推進綠色低碳循環發展，綠色技術體系創新，資源全面節約和循環利用，降低能耗、物耗的國家總體策略和方向。同時，健康舒適高性能的綠色校園的真實體驗，也是一種有效的教育資源，為未來人才綠色觀念的建立，培養學生探索研究的能力，具有積極的促進作用。

一、被動式技術

綠色學校性能的評價包括了安全耐久、服務便捷、健康舒適、環境宜居、資源節約、管理與創新等方面的綜合評價，并以“四節一環保”為基本約束，以“以人為本”為核心要求，綜合考量建筑所在地域的氣候、環境、資源、經濟及文化等條件和特點。

節能是綠色校園建筑中的資源節約指標中的重要內容。被動式建筑節能技術是指以非機械電氣設備干預手段實現建筑能耗降低的節能技術，具體指在建筑規劃設計中通過對建筑的合理布局、遮陽的設置、建筑圍護結構的保溫隔熱技術、有利于自然通風的建筑開口設計等手法實現建筑需要的能耗的降低，達到節能的目的，用以整體提高綠色校園建筑的綠色性能。

二、被動式策略淺析

1.空間布局與形體

校園規劃總體布局設計，應因地制宜。結合場地自然條件及學校建筑功能，形成校園總體布局策略。應對建筑的空間布局、朝向、體形等進行優化設計。考慮當地氣候條件、場地周邊的社會歷史文化、地形、城市規劃、道路、環境等制約條件，在用地容積率、建筑高度、密度、間距、綠化率、交通等因素基礎上，權衡各因素之間的相互關系，通過多方面分析比較、優化建筑的空間布局。采用合院式布局，圍合庭院，半私密圍合空間等緊湊型布局，節約土地資源。優化朝向，寒冷地區爭取更多的南向房間布置，合理布置室內平面。空間布局最大利用自然通風、采光。充分利用夏季、過渡季主導風向，利用有效自然通風并減少太陽輻射，冬季能獲得足夠的日照并避開主導風向，場地西向和北向可種植喬木阻擋冬季寒風。以提高建筑物在夏天、過渡季節的自然通風和冬季的采光效果。控制合理的樓間距，增強空氣流動性，同時避免影響室內人員的視野。建筑形體設計簡單，減少建筑外形的凸凹變化，減少建筑外表面積，控制較小的體系系數，以達到更好的節能效果。在此基礎上，再綜合優化建筑的窗墻比、遮陽構件等外立面元素，整體考慮圍護結構性能。

中庭設計作為綠色校園建筑空間布局的具體設計手法，越來越普遍的出現在新建和改建項目中。中庭可以為學生提供閱讀及展覽空間，另外還可以被視作學生社交活動的區域。通常中庭被認為是有效的節能手段。通過科學的設計，庭院式中庭可以減少暴露在外的維護結構面積且能為室內提供緩沖過渡空間。完整閉合的中庭在冬季的熱能需求較小，因為周邊空間及太陽輻射的熱量已經足夠維持適宜的溫度，在減少能源消耗方面表現優異。同時，高于周圍環境溫度的中庭使得與中庭連接的內墻大面積開窗成為可能。盡量大的在中庭內墻的開窗可滿足室內照度，同時增強了通風效果。

2.采光遮陽

天然采光不僅有利于照明節能，而且有利于增加室內外的自然信息交流。充分利用天然光，改善空間衛生環境，調節學生和教師的心情，從而促進使用者的舒適健康。學校建筑常用南向朝向、雙側開窗、高窗、下沉庭院等方式提高天然采光性能。對于大進深、地下空間宜優先通過合理的建筑設計（如半地下室、天窗等方式）改善天然采光條件。頂層可采用照度更均勻的天窗采光，優化了教室內光環境。另一方面，過度的陽光進入室內，會造成強烈的明暗對比，影響室內人員的視覺舒適度，因此建筑在充分利用天然光資源的同時，還應注意控制不舒適眩光。

設置建筑外遮陽設施，降低夏季太陽輻射熱。出挑的反光遮陽板，能有效減少太陽直射光進入室內，并通過反射漫射光源使得室外照度更均勻。可調遮陽措施包括活動外遮陽設施、永久設施（中空玻璃夾層內遮陽）、固定外遮陽加內部高反射率可調節遮陽等措施。可控式外遮陽可以根據季節、時間變化以及天空的陰暗情況任意調整遮陽板的角度。這種遮陽形式靈活性大，使用科學合理，對于建筑立面圍護結構的節能優勢明顯。

3.自然通風

自然通風主要有舒適通風增加人的舒適度、降溫通風散發室內熱量、健康通風提供室內新鮮空氣的作用。從規劃設計的角度來說，通風主要是考慮場地的常年主導風向。北方地區夏季盛行東南風，冬季盛行西北風。根據日照要求，建筑南向是理想的朝向，這樣的朝向也同樣利于風從室內穿過，改善學校建筑的室內空氣質量，夏季與過渡季節的自然通風則能降低建筑空間能耗，但冬季應注意防風，有效減少氣流滲透，降低采暖能耗。

改善學校室外風環境是改善學生室外熱舒適度的關鍵。需要保證在寒冷冬季和炎熱夏季時室外行人區風速都要適當，這也將直接影響小氣候的形成和環境的舒適性。通常近地風的狀況與建筑的外形尺寸、相鄰建筑間圍合的空間關系、周邊的地形地貌相關。同時，室外風環境還會影響室內風環境質量，特別對建筑防風與自然通風有著決定性影響。具體手法有，建筑除合理設置外窗外，屋頂開通風口，設置天窗增加通風效果；充分利用夏季主導風向，實現室內自然通風；利用中庭及底層架空塑造通透空間，打造較好的建筑微氣候；通過樓梯間和共享空間形成煙囪效應，增強穿堂效果。

4.圍護結構

合理控制圍護結構各項熱工性能。在滿足日照、通風和采光的前提下，盡量減少窗墻比。采用傳熱系數低、性能穩定的外墻保溫材料及外窗種類。提高建筑和外窗整體氣密性性能。

主體結構采用復合墻體技術，保溫材料選用具有熱阻大、可以延緩熱量傳入和傳出維持室內溫度穩定的優點，即保溫性能好、難燃的保溫材料，有效的提高外圍護結構的保溫隔熱性能。平屋面可采用種植屋面，在防水層上敷設一定厚度的土壤，既能利用覆土材料的熱惰性增強屋頂的蓄熱性能，還能利用植物的光合作用達到夏季隔熱的目的。坡屋面可采用通風屋面，在屋面瓦和保護層之間留出空氣層，引導熱空氣從屋頂排出。

5.綠化

綠化是綠色學校環境建設的重要內容。綠色校園應重點打造環境與景觀設計，給學生與教職工一個舒適宜人的校園環境。應從場地保護著手，充分保護或修復場地生態環境，場地內原有的自然水域、濕地、植被等應保護并加以利用，并且保持場地內的生態系統與場地外生態系統的連貫性，創造學校及周邊環境的完整生態性。

場地的設置形式也是多樣化的，例如采用下沉廣場、景觀園林、游戲及活動場地、底層架空空間、利用高程設計微地形的變化等手法，多種形式的組合可以達到豐富校園空間的效果，創造出靈活變化、生動有趣的校園生態環境。場地材質的選擇上，應多采用透水性鋪裝，減少硬質鋪地。透水性鋪裝雨水能及時滲透到地下，有利于改善地面墊層的透水性，地表面水通過蒸騰作用也可以再次進入空氣中，增濕降溫，形成良性循環。有條件時，可以將雨水進行收集，實現雨水資源化。

合理選擇綠化方式，種植的植物應適應當地氣候，選擇生態效益較高的灌木、喬木與草復層綠化方式。合理搭配喬木、灌木和草坪，以喬木為主，能夠提高綠地的空間利用率、增加綠量，使有限的綠地發揮更大的生態效益和景觀效益。喬、灌、草組合配置，以喬木為主，灌木填補林下空間，地面栽花種草的種植模式，垂直面上形成喬、灌、草空間互補和重疊的效果。根據植物的不同特性差異取長補短，相互兼容，進行立體多層次種植，充分利用土地、陽光、空間、水分、養分而達到植物最佳生長量。

植物配置應充分體現本地區植物資源的特點，突出地方特色。合理的植物物種選擇和搭配會對綠地植被的生長起到促進作用。種植區域的覆土深度應滿足喬、灌木自然生長的需要。鼓勵綠色校園進行屋頂綠化和墻面垂直綠化，屋頂綠化和活動場地結合，即增加室外活動場地和綠化面積，又可以改善屋頂和墻壁的保溫隔熱效果，還可有效截留雨水。直接利用可采取收集屋面雨水，采用雨水回收技術。學生能親身參與到水循環利用的過程中，收集的雨水用于校園樹木的灌溉和清潔。

合理設置綠地可起到改善和美化環境、調節小氣候、緩解城市熱島效應等作用。鼓勵綠色校園優化建筑布局，提供更多的綠化用地或綠化廣場，設置休憩、娛樂等設施并定時向社會公眾免費開放，創造更多宜人的綠色公共活動空間。

三、結語

合理有效的綠色校園設計，應從因地制宜的角度出發，在設計過程中考慮學校所在地的地域氣候和地理特征，學校建筑一般能耗特點，并強調達到建筑舒適性的效果，將有效、經濟的被動式策略應用在適宜的設計環節，起到更好的節能效果。同時營造利于學生身心健康和個性培養的教育環境。

各種被動式手法可結合使用。鼓勵更多通過控制建筑體形、合理布局、選擇高性能圍護結構減少冬季熱能耗；通過復合墻體構造、種植屋面與外遮陽技術相結合等優化隔熱措施，減少夏季冷能耗；提高自然采光水平降低照明能耗；并結合防眩光設計提高室內光舒適性；通過加強自然通風改善室內空氣質量等的被動式措施，打可持續發展的造綠色校園。

參考文獻

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[2]王宇婧，劉玉龍.中小學綠色校園設計策略[J].建筑技藝，2015（9）.

[3]綠色建筑評價標準（修訂版）.