基于光環境與節能的教學建筑優化方案設計

王彥鈞　孔祥鑫　陳彥樺

摘要：隨著城市化進程的不斷加快，節能環保成為當前建筑發展的重要課題。如何在提高教室光環境舒適度的同時節約能源和保護環境，是當前教學建筑設計的熱點。設計師在方案初期通過調整建筑布局模式與體型系數等方式，在創造空間趣味性的同時，減少可能產生的建筑能耗，在方案后期，設計師可以優化建筑設計參數，利用軟件模型尋找最優的設計方案。其中外窗的設計參數對室內光環境有很大的影響，大面積的玻璃窗允許較多的光線進入室內，雖然提高了室內的視覺舒適度，但可能導致過多的熱量增加或流失，從而增加建筑能耗。影響外窗性能的主要參數有窗戶面積、玻璃材質和遮陽方式等?；诖?，本篇文章對基于光環境與節能的教學建筑優化方案設計進行研究，以供參考。

關鍵詞：光環境與節能;教學;建筑優化;方案設計

引言

學校是學生接受基礎教育的重要場所，更是未成年人身心發育的關鍵環境，因此對于學校而言，不僅要通過課程學習、教學方法、教師水平等方面促進學生的發展，更要利用學校建筑的設計價值，即通過建筑光環境與節能等多方面因素推動環境對學生的教育影響，實現學校建筑設計的突破與創新。

1學校建筑發展

目前，我國學校教育在不斷深化改革過程中，量變漸漸向質變轉化，學校文化主要是由物質文化以及精神文化等部分構成的，文化建設逐漸成為促進學校向上發展的重要部分。而物質文化是整個學校校園文化的表層部分，其構成部分之一就是建筑文化。一所學校的建筑文化，代表著這個學校的過去和將來，最直接地體現了學校的物質文化。我國學校教育改革的一個方面是要做好教育規劃，來均衡地發展教育，使越來越多的學生能夠接受更為優質和多元化的教育，而學校建筑規劃就是教育規劃中的一個非常重要的方面?，F在的中國已經進入了國家經濟、社會、文化發展的關鍵時刻，文化是團結廣大人民、凝聚所有民族的重要力量，也是體現國家競爭力的因素之一，豐富我國人民精神文化生活是當代社會不斷發展的要求。校園文化也是我國文化建設的核心之一，它對學生的成長教育有直接影響，更是我國社會文化的重要組成部分。我國提出用先進發展的觀念去建設社會文化，從而能夠更好地增強我國的綜合文化軟實力，因此，各大高校也在進行響應，致力于提升學習文化建設的質量，其中，學校建筑文化作為構成部分之一，受到了越來越多的關注。

2校園建筑設計中空間的重要性

在進行學校建設的過程中，主要負責對建筑的空間組合做出考量，確保所運用的空間組合能夠促使學生的學習需要得到滿足。這就要求在進行中學校園建筑設計工作的過程中，相關部門與工作人員應當與時俱進，注重緊跟社會時代的發展步伐，將空間組合系統運用于中學校的建筑設中，從而在最大程度上將空間利用起來，促使空間利用效率得到提升，還可以確保所建構的環境更加適宜學生的學習，有助于學生身心的健康發展，實現學生綜合素養的提升，為學生日后的學習奠定更加良好的基礎。在具體的設計工作中，應當關注窗戶的材質、尺寸、厚度、遮陽等內容。在進行玻璃材質選用的過程中，注重確保其厚度的適中性，科學確定透明度，這樣有助于提升教室的光線效果，還可以對學生的視力起到一定的保護作用。倘若所選用的玻璃材質過薄，并且具備比較突出的透明度，在冬季，臨近窗戶的學生容易出現感冒問題，對學生的身體健康造成不利影響，也在一定程度上削弱了教室環境空間設計效果。在開展教室環境空間設計工作的過程中，需要高度重視室內的通風效果，通過良好的通風效果，促使教室整體空間設計的科學性得到提升，與此同時，還可以對教室內部的溫度起到良好的調節作用。因此，在設計教室環境空間的過程中，可以將窗戶位置的設計確定為重點內容。在進行窗戶位置設計工作時，應當與教室的具體情況緊密聯系起來，并對廣大師生的實際需要做出系統考量，合理確定相關的門窗。在開展教室門選擇的過程中，為了確保廣大師生的安全，注重預留出疏散空間，該空間所容納的人數為100人。在各間教室中，所設計門的數量應當為2個，合理控制教室門與門之間的距離，二者之間的距離應≤15m。

3基于PHPP的建筑整體能耗分析

基于PHPP的參數模擬分析。通過軟件模擬調節外墻厚度，計算供暖負荷和制冷負荷的變化，數據顯示，隨著外墻厚度的增加，供暖負荷和制冷負荷逐漸降低，在外墻厚度達到250毫米以后，供暖負荷和制冷負荷降低量幅度下降，因此選擇外墻厚度為250毫米。通過軟件模擬調節地面厚度，計算供暖負荷和制冷負荷的變化，數據顯示，隨著地面厚度的增加，供暖負荷和制冷負荷逐漸降低，但是在地面厚度增加到100毫米之后，供暖負荷和制冷負荷降低量幅度下降，因此選擇地面厚度為100毫米。通過軟件模擬調節屋頂厚度，計算供暖負荷和制冷負荷的變化，數據顯示，隨著屋頂厚度下降，供暖負荷和制冷負荷需求下降，但是在屋頂厚度達到150毫米以后，供暖負荷和制冷負荷變化幅度下降，因此屋頂厚度選擇為125毫米。通過對比供暖、制冷負荷和供暖、制冷需求的變化，在考慮經濟性的前提下選取最合適的外圍護結構保溫層厚度。運用同樣的方式模擬出外墻選擇250mm厚石墨聚苯板、地面選擇100mm厚擠塑聚苯板、屋頂選擇125mm厚擠塑聚苯板。

4基于光環境與節能的教學建筑優化方案設計

4.1光環境優化

1）優化室內自然采光，提供高效視力環境;2）通過室外可調遮陽、內遮陽、控制燈具統一眩光評級等措施，有效減少眩光影響;3）合理選擇燈具的色溫與照度參數，兼顧不同時間段及功能區下人體的需求，減少對身體生物鐘的干擾。以教室為例，教室采用LED護眼燈，顯色指數90，色溫3000K，功率因數0.9;教室課桌面的照度達到308，均勻度為0.78，防眩光指數UGR設計值14.2，滿足標準的要求（UGR低于19）。

4.2綠色施工

1）水資源的節約利用。制訂并實施施工節水和用水方案，監測并記錄施工區、生活區的水耗數據;通過監測水資源的使用，安裝小流量的設備和器具，在可能的場所重新利用雨水或施工廢水等措施來減少施工期間的用水量，降低用水費用。2）節約電能。制訂并實施施工節能和用能方案，監測并記錄施工區、生活區的能耗通過監測利用率，安裝節能燈具和設備，利用聲光傳感器控制照明燈具，采用節電型施工機械，合理安排施工時間等降低用電量，節約電能。3）減少材料的損耗。80%以上的鋼筋采用專業化生產的成型鋼筋，降低鋼筋損耗;通過細致的采購，合理的現場保管，減少材料的搬運次數，減少包裝，完善操作工藝，增加攤銷材料的周轉次數等降低材料在使用中的消耗，提高材料的使用效率。4）可回收資源的利用。在施工現場建立廢物回收系統，再回收或重復利用在拆除時得到的材料，減少施工中材料的消耗量或通過銷售來加企業的收入，也可降低材料運輸或填埋垃圾的費用。

結束語

綜上所述，對于學校建筑的建筑文化設計關鍵方面的分析是非常具有現實意義的一項研究，是推動教育發展以及建筑文化發展的一個重要方面。

參考文獻：

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