綠色生態理念下建筑環境和空間布局設計分析
——以南京理工大學教學科研樓項目為例

陳曉云 湛 洋 莊昆明 周凱笛

隨著人們對環境保護和可持續發展的重視，綠色生態理念在建筑行業中得到越來越廣泛的應用。傳統建筑設計往往忽視了對環境的影響，導致能源消耗大、資源浪費多，并且對人們的健康和舒適性產生負面影響。

因此，采用綠色生態理念進行建筑環境和空間布局設計成為一種迫切的需求。綠色生態理念強調以可持續性為基礎，注重節能減排、資源循環利用、環境適應性、健康舒適等方面的考慮。

綠色生態理念在空間布局設計方面，可以通過功能分區和流線布局設計來提高空間利用率，同時注重空間使用靈活性和自然光采光設計，創造舒適健康的室內環境。

1 綠色生態理念在建筑環境和空間布局設計中的應用

1.1 綠色生態理念的概念和特點

綠色生態理念是指在建筑環境和空間布局設計中注重保護環境，促進人與自然和諧共生。綠色生態設計要求建筑環境和空間布局與自然環境相融合，通過合理利用自然資源，減少能源消耗和環境污染，降低建筑對生態系統的影響。綠色生態設計還強調提高建筑的可持續性和舒適性，追求人與自然的和諧共生關系[1]。

圖1 南京理工大學教學科研樓項目鳥瞰圖（來源：作者自攝）

1.2 綠色建筑環境設計原則

綠色建筑環境設計的原則主要包括能源效率、水資源管理、室內環境質量。能源效率要求建筑在設計和使用過程中盡可能減少能源消耗，采用高效的能源系統和設備，增加建筑的絕緣性能，提高能源利用率。水資源管理要求在建筑環境設計中合理規劃用水，減少自來水的使用量，提高水的回收和再利用率。室內環境質量要求創建健康、舒適的室內環境，包括保持室內空氣的新鮮和清潔、控制室內濕度和溫度、減少噪音和振動等[2]。

2 南京理工大學教學科研樓項目介紹

2.1 項目概述

南京理工大學教學科研樓項目是南京理工大學為了提升教學和科研條件而開展的一項重要建設項目。該項目的目標是建設一座功能齊全、環保節能的現代化教學科研樓，為師生提供良好的學習和研究環境。該項目的規劃總建筑面積為1.8 萬m2，擬分為教學區和科研區兩個功能區域。教學區包括教室、實驗室、會議室、圖書閱覽等設施；科研區則涵蓋科研實驗室、研究辦公室等。項目的整體設計將遵循綠色生態理念，力求在建筑環境和空間布局上實現節能環保的目標。

2.2 項目目標和要求

南京理工大學教學科研樓項目的目標和要求主要包括以下4 個方面：第1，該項目旨在提升學校教學和科研的水平，為師生提供良好的學習和研究條件。第2，項目要求建筑環境和空間布局設計充分考慮綠色生態理念，注重節能環保、保護生態環境。項目還要求貫徹可持續發展的原則，合理利用自然資源，降低能源消耗和環境污染。第3，項目要求注重室內環境質量，創造健康、舒適的室內環境，提高師生的學習和工作效率。第4，項目要求考慮人們的活動和交流需求，創造流暢、便捷的空間流線，方便師生之間的交流和合作。通過達到以上要求，南京理工大學教學科研樓項目將成為一座環保節能的現代化建筑，為學校的教學和科研工作提供良好的支持和保障。

3 南京理工大學教學科研樓項目的綠色生態設計實踐

3.1 建筑環境設計

3.1.1 選址和環境適應性分析

在項目中，選址是綠色生態設計的關鍵一步。設計師進行了詳細的環境適應性分析，考慮了地形、氣候、光照等自然條件。選址時優先選擇平坦、開闊、采光充足的地塊，以最大限度地利用自然光線。選址地塊為南京理工大學校園中心位置的平坦地塊，地勢較為平緩，無明顯的地質缺陷。南京市地處亞熱帶濕潤氣候區，夏季炎熱多雨，冬季寒冷。年平均氣溫為16.5 ℃，最高氣溫可達35 ℃，最低氣溫可降至-10 ℃。根據當地氣象數據和建筑模擬軟件分析，選址地塊采光充足，可滿足建筑的自然采光需求。同時，考慮到南京的氣候風向和氣溫變化，將建筑主體朝向北面，以減少夏季的日曬和熱輻射，降低空調能耗。

3.1.2 建筑外立面設計

建筑外立面設計是綠色生態設計的重要組成部分。選用高效保溫材料，如外墻巖棉保溫板和加氣混凝土隔熱磚，提高了建筑的隔熱性能，減少了冷熱傳導，降低了冷暖氣的能量消耗。采用雙層中空LOW-E 玻璃窗，提高了建筑的保溫性能，減少了熱量的散失和傳導。雙層中空LOW-E 玻璃窗還具有良好的隔音效果，提升了室內的舒適度。在部分外立面設計中添加了綠色植被墻面，通過植物的生長和蒸騰作用，增加了建筑周圍環境的濕度和氧氣含量，改善了周邊空氣質量。綠色植被墻面還具有隔熱、隔音、吸收雨水等功能，提高了建筑的生態性能。在外立面設計中，注重顏色和紋理的搭配，使建筑外觀美觀并與周圍環境協調一致。且采用環保的涂料和外墻裝飾材料，使其具有良好的耐久性和抗污性，減少了維護和清潔的成本。通過采取建筑外立面設計的措施，項目不僅實現了綠色生態設計的要求，還提升了建筑的隔熱性能、舒適度和美觀度。

3.1.3 節能和環保措施

項目在節能和環保方面采取了多項措施。項目實驗室排風采用變風量通風柜，當通風柜拉門移動時，能保持設定的面風風速，變頻風機根據管道內靜壓相應調節風機運行轉速，節能效果顯著。此外，太陽能光伏板裝置的容量為40 kW，年發電量可達到56000 kW·h，可以減少39 t 二氧化碳排放。同時，在建筑屋頂安裝太陽能光伏板，通過清潔能源發電，減少對煤炭和其他化石能源的使用。選用高效的絕緣材料和隔熱材料，包括外墻保溫材料、隔熱玻璃等，減少建筑墻體和窗戶的熱傳導，提高了建筑保溫性能，降低冷熱損耗。采用高性能巖棉板外墻保溫材料，綜合導熱系數為0.77 W/（m·K），有效降低建筑的冷熱損耗。雙層中空隔熱玻璃的熱傳導系數低至2.40 W/（m·K），提高建筑的隔熱效果。采用先進的通風系統，包括自然通風和機械通風結合的方式，確保室內空氣流通，并且最大限度地利用自然風力進行通風。這樣既減少了對人工空調的依賴，又降低了能源消耗[3]。

3.2 空間布局設計

3.2.1 功能分區和流線布局設計

項目在空間布局設計中注重功能分區和流線布局。根據教學和科研的需求，將教室、實驗室、會議室、圖書閱覽等設施合理分區，并將其布置在相應的樓層和區域。在流線布局設計上，通過合理設置走廊、樓梯和電梯等，使師生能夠方便地進出各功能區域，實現高效的人流和物流。

1）建筑功能分區的具體設計，建筑功能各區設計有3 個方面，具體為：第1，教室區域。將教室分區安排在較安靜和集中的樓層，便于學生上課和進行學習活動。教室之間留有足夠的間隔和走道，便于學生進出，包括不同大小和類型的教室，如大型講堂、普通教室、實踐教室等。根據需求，教室分布在不同樓層和區域。大型教室位于一樓，普通教室分布在各樓層。第2，實驗室區域。將實驗室集中布置在3 層及以上的樓層或區域，確保安全和實驗操作的專業化要求。實驗室安裝了通風設施，以保證空氣流通和排放。實驗室排風采用變風量通風柜，當通風柜拉門移動時，能保持設定的面風風速，變頻風機根據管道內靜壓相應調節風機運行轉速，節能效果顯著。第3，圖書閱覽區域。圖書閱覽區域通常位于走道的端頭區域，以提供良好的學習環境。圖書館內部設有不同類型的閱覽室和研究空間，均設有合理的走廊和通道。還設有閱覽室、自習室、電子資源區等，可滿足學生和教師的學習和研究需求。

2）流線布局設計有3個方面：第1，走廊和走道的設置。在各功能區域的周圍設置寬敞的走廊和走道，方便師生行走和交流。走廊按照直線或曲線設計，使路線更加通暢，減少擁堵。根據功能區域的布置，設置不同類型和寬度的走廊和走道，確保師生行走和交流暢通。走廊2 ～3 m 寬，走廊地面可采用抗滑材料。第2，樓梯和電梯的設置。樓梯寬敞且設置合適的扶手，電梯符合安全標準。每個樓層設置足夠數量的樓梯和電梯，能滿足師生的流動需求。樓梯寬度為1.2～1.5 m，樓梯間設置扶手。電梯按照標準尺寸設計，方便人員使用。第3，指示標識的設置。標識應明確清晰，以便于人們迅速識別和導航。在各功能區域的出入口設置指示標識牌，指明各個教室、實驗室、會議室、圖書館等的位置和樓層信息。在各功能區域的出入口設置指示標識，指示師生正確地找到目的地。

3.2.2 空間使用靈活性設計

為滿足不同教學和科研需求，南京理工大學教學科研樓項目注重空間使用的靈活性設計。在教室設計中，采用了可移動課桌和可調節教室布局的設計，以便于靈活調整教室的大小和布局。在實驗室設計中，考慮到不同實驗需求的差異，設置了不同規格和功能的實驗室，以提供最佳的實驗環境。這些設計措施使得空間能夠根據不同需求進行調整，提高了空間的利用率和效率[4]。

3.2.3 自然光和采光設計

南京理工大學教學科研樓項目在自然光和采光設計上也作出了努力。通過合理設置窗戶和天井，充分利用自然光線，減少對室內照明的依賴，降低了能源消耗和環境污染。此外，還結合建筑的朝向和周邊環境，對窗戶的布置和規模進行了科學計算和調整，以最大限度地實現采光效果。通過自然光和采光設計，南京理工大學教學科研樓項目打造了優質、舒適的室內光照環境，提高了師生的學習和工作效率[5]。

4 南京理工大學教學科研樓項目實施效果評估

4.1 設計與實施對環境的影響評估

設計與實施對環境的影響評估是衡量綠色生態設計實踐成效的重要指標。在南京理工大學教學科研樓項目中，綠色生態設計的應用對環境產生了積極的影響:第1，在建筑環境設計方面，項目選址和環境適應性分析使得建筑能夠最大限度地利用自然資源，減少了人工開采和環境破壞。第2，在建筑外立面設計方面，采用了保溫材料和雙層中空窗戶等措施，降低了能源消耗和碳排放，減少了對環境的污染。第3，節能和環保措施的實施也在能源利用和廢棄物處理方面取得了顯著成效。通過以上設計與實施，南京理工大學教學科研樓項目對環境的影響得到了有效控制和減少，實現了可持續發展和生態保護的目標[6]。

4.2 設計與實施對空間利用效率的影響評估

設計與實施對空間利用效率的影響評估直接關系到南京理工大學教學科研樓項目的使用效果和使用效率。通過功能分區和流線布局設計的實施，教學和科研設施得到了合理的配置和組織，提高了空間利用的效率。教室、實驗室、會議室等功能區域的合理分配和布局，使師生能夠方便地進行學習、教學和科研工作。此外，空間使用靈活性設計的實施也極大地提高了空間的利用率。可移動課桌、可調節教室布局等設計措施使得空間能夠適應不同的使用需求，提高了教學和研究活動的靈活性和效率[7]。

4.3 設計與實施對用戶體驗方面的影響評估

設計與實施對用戶體驗的影響評估是評價綠色生態設計實踐成效的關鍵指標。在南京理工大學教學科研樓項目中，綠色生態設計的應用對用戶體驗產生了積極影響。在建筑環境設計方面，注重空氣質量、聲學環境和溫濕度調控等方面的設計，創造了健康、舒適的室內環境，提高了用戶的學習和工作舒適度。而注重自然光和采光設計，增加建筑內的自然光照[8]。

5 結語

綠色生態理念在建筑環境和空間布局設計中的應用，可以有效地提高建筑可持續性，減少能耗和資源浪費，同時創造健康舒適的室內環境。綠色生態理念在南京理工大學教學科研樓項目應用中取得了良好效果。合理的建筑環境和空間布局設計，實現了建筑的可持續發展目標，并對實施效果進行了評估，確保設計與實際效果的一致性，為未來綠色生態建筑項目提供了有價值的經驗和借鑒。