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第 3 9卷第4期 2 0 1 3年 8月 四川建筑科学研究 S i c h u a n B u i l d i n g S c i e n c e 3 2 3 谈绿色生态校园的建筑设计 刘起 霞 ，- ， 邹 昕 ， 邓俊艳 ( 1 河南工业大学， 河南 郑州4 5 0 0 0 1 ； 2 武汉理工大学， 湖北 武汉4 3 0 0 6 3 ) 摘要 ： 大学校园的规划和建筑设计， 是绿色生态建筑的一部分， 是可持续发展建筑的理论建构部分， 本文从生态 校园的规划人手 ， 分析了不同区域生态建筑的设计手法 ， 针对不同区域的特征和重点， 建立不同的设计模型， 采用 不同的节能减排手段 ， 达到节约能源、 科学有效地利用资源的 目的， 以期对创造有丰富内涵、 体现人文、 生态、 智能 的校园景观具有借鉴意义。 关键词： 生态校园； 建筑设计； 功能分区； 绿色建筑 中图分类号 ： T U 2 0 1 文献标志码 ： B 文章编号 ： 1 0 0 81 9 3 3 ( 2 0 1 3 ) o 4 3 2 3一 o 4 0 引 言 大学校 园的规划 和建筑设计 ， 是为了给广大师 生提供一个风景优美、 特色鲜明、 生态 良好的校园环 境， 既要体现出强烈的时代特征， 又要突出地域特 色。不仅要体现出浓厚的文化、 学术氛围， 还要具备 一 般城市 的生活气息。本文从生态校园的规划和建 筑设计人手 ， 分析了不同区域生态建筑的设计手法， 以期对创造有丰富 内涵、 体现人文 、 生态、 智 能的校 园景观具有借鉴意义。 1 校 园生态建筑的概念 和特征 我国在 绿色建筑技术导则 中， 将绿色建筑 明 确定义为： 在建筑的全寿命周期 内， 最大限度的节约 资源( 节能、 节 电、 节水 、 节材 ) 、 保护环境和减少污 染， 为人们提供健康、 适用和高效的使用空间， 与 自 然和谐共生的建筑。 校园生态建筑 的设计包含在校园规划和建筑设 计 中体现的生态观、 有机结合观 、 地域与本土观 以及 回归 自然观等等 ， 都是可持续发展建筑的理论建构 部分 ， 也是环境价值观的重要组成部分 ， 因此生态建 筑其实也是绿色建筑 ， 生态技术手段也属于绿色技 术的范畴。 1 1 校园生态建筑的概念 所谓校园生态建筑 ， 就是将校 园内的建筑看成 一 个生态 系统 ， 本质上就是能将大量的学生、 教师整 合居住在一个生态校园中， 通过组织( 设计) 校园建 收稿 日期 ： 2 0 1 2 5 0 4 作者简介 ： 刘起霞 ( 1 9 6 5一) ， 女 ， 副教授 ， 主要从 事土木 建筑教 学和 科研工作 。 E ma i l ： l i u q i x i a 65 1 6 3 c o rn 筑内外空间中的各种物态因素 ， 使物质 、 能源在生态 校园系统 内部有秩序地循环转换 ， 获得一种高效、 低 耗 、 无废 、 无污、 生态平衡的校园环境。 在校园改造和建设过程中 ， 必须优先考虑生态 问题， 并将其置于与经济和社会发展 同等重要的地 位上； 同时 ， 还要进一步高瞻远瞩 ， 通盘考虑有限资 源的合理利用问题 ， 即我们今天 的发展应该是“ 满 足当前的需要又不削弱子孙后代满足其需要能力的 发展” 。这就是 1 9 9 2年联合 国环境和发展大会“ 里 约热内卢宣言 ” 提 出的可持续 发展思 想 的基本 内 涵， 它是人类社会的共同选择， 也是我们一切行为的 准则。因此 ， 符合可持续发展原理 的设计需要对资 源和能源的使用效率、 对健康的影响、 对材料的选择 等方面进行综合思考 ， 从而使其满足可持续发展原 则 的要求。近几年提出的生态校园及生态建筑的建 设理论 ， 就是以 自然生态原则为依据 ， 探索学生、 建 筑、 校园自 然环境三者之间的关系， 为学生塑造一个 最为舒适合理且可持续发展的环境的理论。 1 2校园生态建筑的特征 校园生态建筑作为绿色建筑的一部分， 所涉及 的面非常广 ， 是多学科、 多工 种的交叉 ， 是一门综合 性 的系统工程 。既要在校 园里为学生创造一个舒适 的空间小环境( 即健康宜人的温度、 湿度、 清洁的空 气、 好的光环境、 声环境及具有长效多适的灵活开敞 的教室、 宿舍等) ； 同时又要保护好学校周 围的大环 境 自 然环境 ( 即对 自然界的索取要少、 且对 自 然环境的负面影响要小) 。包括节约土地、 选择可 循环的能源和材料、 使用可再生资源替代不可生资 源、 减少排放和妥善处理有害废弃物( 包括固体垃 圾、 污水 、 有害气体) 以及减少光污染 、 声污染等等。 1 2 1 以人为本， 人景共生 绿色生态校园的环境对于生活在其 中的学生起 3 2 4 四川建筑科学研究 第 3 9卷 着陶冶情操 、 净化心灵 的重要作用 。因而在校园环 境的设计上除了满足功能上 的要求外 ， 还需要考虑 师生对于 自然景观的生理需求和审美习惯 。为师生 的交流提供 自然 、 宁静 、 温馨 、 丰富多样 的空间和场 所 ， 创造“ 人景共生” 的校园生态意境 。 1 2 2技 术先进 。 技 能低 碳 绿色生态校园的建筑设计 主要表现为 ： 教室或 宿舍利用太阳能等可再生能源 ， 注重 自然通风 ， 自然 采光与遮阴， 为改善小气候采用多种绿化方式 ； 为增 强空间适应性 ， 学校体育场馆 、 电影 院、 大型学术交 流厅等建筑可采用大跨度轻型结构 ； T h的循环利用 ， 垃圾分类 、 处理以及充分利用建筑废弃物等。 1 2 3规划合 理 ， 和谐 统 一 绿色生态校园的规划应以丰富多彩的园林空间 形成体现多元化的文化组合 ， 吸收中国古典 园林深 远的意境 ， 国外园林简洁 、 对称的处理手法 ， 将理性 与浪漫 、 古典与现代完美地结合在一起 ， 体现不拘一 格的个性 ， 构成形式多样的园林化校园环境 。 绿色生态校园的景观设计 以多样性植物造景为 主， 充分发挥利用植物的功能配置 ， 追求清新 自然的 生态设计原则 ， 运用 自然植物群落的造景手法 ， 构成 起伏的疏林草地 、 绿树成荫的密林 、 空间开阔的草坪 花径等景致丰富的植物景观， 创造春华烂漫、 夏阴浓 郁、 秋色斑斓、 冬景苍翠的美景。 2 校 园功能分 区中的生态理念 1 9 1 4年 ， 美国建筑师墨菲为清华大学制订的校 园总体规划方案中， 在总体布局上 ， 他将校园主要分 为学生区、 教学区、 教工 区。经过近一个世纪的探索 和实践 ， 目前已形成 由以功能分区为核心准则 的现 代校园规划理论和规划控制指标体系。本文将中国 校园用地从功能上分为教学文化区、 学生生活区、 体 育运动区 、 行政办公区、 生态休闲区、 教工住宅区等 六大区域 ， 每个不同的区域将采用不 同的设计手段 体现生态建筑和绿色环保的理念。 2 1 教学文化区 绿色生态校园的教学文化区是学校的主体建筑 群区， 由师生使用 的公共设施如教学楼 、 图书馆 、 实 验楼等设施组合而成的空间 ， 教学 区是校区的主体 及核心区域。它是体现学校风貌的关键部位， 形成 了学校的规划结构 的基本形态， 即以实验楼为聚集 点、 教学区为学校 的中轴线形态。这种形态雄伟庄 重 ， 有气势 ， 能凸现现代化的校园风貌。在处理手法 上尽量注意到主轴线上空间的层次感、 空 间组织 的 序列性。主轴线两侧建筑组群布置 的灵活性 ，使空 间布局在严谨 中不失活泼， 庄严 中不乏变化。例如 河南工业大学的正门正对着 中心广场 ， 穿过中心广 场直达校园最高 、 规模最大的标志性建筑图书馆 ， 左 右分别为理科教学组团、 文理科教学组团、 各学院专 业实验室等， 基本呈对称分布( 图 1 ) 。该区域要求 楼宇间距较大 ， 为学生上课 、 实验 以及图书阅览等创 造了良好的条件。整个教学文化区相对布局于校园 的中心 ， 是体现学校风貌的关键部位。整个区域环 境幽雅 、 噪声较小 。区内配有多处绿色草地， 起到了 净化空气、 抑制灰尘 、 调节人的精神的作用 ， 同时， 搭 配种植花卉 、 灌木 ， 适当建设建筑小品点缀使得整个 绿化空问显得幽静、 开阔， 使人心旷神怡。 图 1 河南工业大学总平面 该 区域建筑在墙体设计上采用保温隔热材料 ， 屋顶铺上由泡沫等材料构成 的隔热面板， 夏 日可以 拒绝阳光闯入屋内， 避免室温蹿升； 冬天可以防止屋 内的热气溜出户外。同时将地源热泵 、 雨水收集 、 太 阳能等高科技系统引入其 中。地源热泵空调系统 ， 是一种利用浅层地热资源( 也称地能， 包括地下水、 土壤或地表水等) ， 既可供热又可制冷的高效节能 空调设备。地源热泵 通过输入少量 的高 品位能源 ( 如电能) ， 实现由低温位热能向高温位热能转移。 地能分别在冬季作为热泵供热的热源和夏季制冷的 冷源 ， 即在冬季把地 能中的热量取 出来 ， 提高温度 后 ， 供给室内采暖 ； 夏季把室 内的热量取 出来 ， 释放 到地能中去 。通常地源热泵消耗 1 k wh的能量 ， 用 户可以得到 4 k wh以上的能量。 教学楼和实验楼的屋顶上可安装太阳能系统和 蓄 电池 ， 用来发电及加热水源 ， 以补充教学楼用电 、 用水。此外， 楼问地坪下还可设置多个雨水储存罐 ， 当雨水积满后会用水泵将其抽出来， 处理后用来冲 马桶 、 浇花等 ， 达到中水有效利用。 该区域不仅是学校教学工作的中心， 而且电是 科研工作的核心， 现在很多校 园将教学与科研两种 功能空间合在一起。这样设计的优势 ， 是许多教学 资源可以共用 ， 信息传递较快 ， 增强教学与科研的互 动， 形成知识辐射的核心、 高效便捷的智能教学环 境 ， 有利于资源共享与高效利用及教研双方提高质 刘起霞， 等： 谈绿色生态校园的建筑设计 3 2 5 量 。 2 2学 生生 活 区 绿色生态校 园的学生生活区由宿舍楼 、 后勤管 理中心、 学校医院以及服务性建筑( 如： 食堂、 洗浴 中心和水 房等 ) 组 成。在该 区域可 以开辟林 间空 地 ， 设立绿地 、 花坛和 围合性休息座椅 ， 同时可设计 供学生节假 13聚会的公共空间。学生生活区的花草 树木的选择应较为丰富， 使生活区具有春夏秋冬的 不同季相变化 ， 为节假 日聚会 、 交流的学生们提供难 得的场所 。该 区人 口密度大 ， 公寓之间绿化应 以长 绿乔木树种为主。适 当设置学生平 时活动 的场所 ， 体现舒适 、 方便的人性化设计 。 目前学生宿舍每个 房间均设置单独卫生间， 每个宿舍楼设置集 中 自习 室 、 阅览室 、 接待会客室、 洗衣房等( 图 2 ) 。 图2 河南工业大学学生宿舍楼 该区域建筑设计采用智能楼宇管理系统 ， 包括 楼字综合布线装置、 中央空调装置、 恒压供水装置 、 多层建筑节水系统、 电梯智能控制系统、 火灾 自动报 警及消防联动控制系统 、 对讲门禁及室内安防系统 、 智能一卡通系统 、 闭路电视监控及周边防范系统、 三 表远传自动计量系统、 防盗报警系统、 智能节能用电 系统 ( 即根据学校建筑现有的照明方式及计算机等 仪器设备的用 电特点 ， 充分利用 Z i g B e e网络 的短距 离、 低复杂度 、 低功耗、 低速率 、 低成本和双向无线通 信等特点， 设计一种基于 Z ig B e e 技术无线控制网络 的智能节能用 电系统 ) 等 。这些子系统根据建筑单 体的实际需要安装 ， 使学生生活区域 的生活、 学习变 得方便、 节能而快捷。 所有学生宿舍楼的屋面均铺设多晶硅光伏板利 用太阳能； 利用高层建筑侧面的风能推动涡轮机叶 片 ， 由发电机将风和气流转换成电能； 屋顶的有组织 排水系统可将雨水吸收， 处理后作为 中水水源再次 利用 。 2 3行政办公区 由于学校院系设置比较复杂 ， 校级行政办公楼、 信息楼或各院系的行政办公需单独设立。该区域的 景观、 建筑设计应简洁、 严肃 ， 多 以常规 内廊式布置 为主， 设有小型喷泉、 树阵、 组合花坛和草坪。因办 公的需要， 需在行政楼附近设有地下停车场或其他 临时停车场所 。 对主体建筑可采用可“ 呼吸” 的表皮来调节与 自然环境的和谐 ， 热 通道玻璃 幕墙 ( 双层动态节能 幕墙) 正是一种能“ 呼吸” 的幕墙 ， 可分为“ 封闭式 内 循环体系” 和可 自然通风 的“ 敞开式外循环体 系” ， 有外层幕墙 、 内层幕墙 、 遮阳装置 、 进风装置、 出风装 置组成。与传统的单层玻璃幕墙相 比， 热通道玻璃 幕墙采暖时可节约能源 4 2 5 2 ； 制冷时可节约 能源 3 8 6 0 。同时 ， 在两层玻璃 中间装入的遮 阳系统又可和太 阳能光伏发 电系统相结合 ， 形成多 功能的复合表皮 。 办公楼智能化系统主要依赖于通信智能化系 统 ， 办公楼的通信 自动化是楼内和楼外 的通信枢纽 ， 也是提高学校办公效率的关键之一。主要包括的系 统 由 I B MS硬件平 台( 计算机 网络系统 ) 、 一卡通平 台( 教务办公系统) 和软件服务平台( 电子政务办公 应用系统 ) 等组成。 光环境 的智能 系统 主要采用智能照明控制系 统 ， 可以使照明系统在全 自动状态下工作 ， 系统将按 预先设定的若干基本状态进行工作 ， 这些状态会按 预先设定的时间相互 自动地切换。例如， 当一个工 作 日结束后 ， 系统将 自动进人晚上的工作状态 ， 自动 并极其缓慢地调暗各 区域的灯光 ， 同时系统 的探测 功能也将 自动生效 ， 将无人区域的灯 自动关闭 ， 并将 有人区域的灯光调至最合适 的亮度。此外 ， 还可 以 通过编程器随意改 变各 区域的光照度 ， 将 照度 自动 调整到工作最合适的水平， 以适应各种场合的不同 场景要求。 停车场智能化管理系统是办公楼职能控制系统 的重要内容之一。针对地下停车库来说， 具体智能 化系统主要是防火监控系统和防盗监控系统 的设 计。 2 4 体育运动区 教育部提出阳光运动中“ 每天锻炼一小时” ， 对 保证学生每天一小时校园体育活动， 对于全面推进 素质教育 ， 促进学生健康成长 ， 切实提高学生体质健 康水平具有重要意义 。所以现在学校体育活动区域 一 般面积较大 ， 根据实际情况的需要课设置足球场、 文体中心、 篮球馆 、 篮球场、 网球场 、 棒球场 、 乒乓球 场 、 排球场 、 灯光球场等。体育运动区四周可栽植高 大的乔木 ， 下层配植耐阴的花灌木， 从而形成一定的 绿化层次和密度。具有一定密度的绿化带形成的绿 荫 ， 一方面可以遮挡夏季直射 的阳光和冬季寒风的 侵袭 ， 另一方面也可 以减少噪声 的扩散 ， 减少体育活 3 2 6 四川建筑科学研究 第 3 9卷 动时对周边学生宿舍或教学区的影响和干扰。 体育运动区域不仅在硬件建设上采用现代化场 馆设计 ， 而且在设计 中选择性地采用照明灯光智能 控制系统 、 观众导览系统、 背景音乐及应急广播 系 统 、 不 问断电源管理系统、 安全 防范 电视监控 系统 等。足球场草坪洒水全 自动化 ， 草坪下设置渗水层 ， 滤料种类和粒径配比及滤层厚度可根据草皮种类确 定； 在跑道内圈设置埋地式喷射角可调型自动升降 式喷头 、 强制快速排水系统 ； 直饮水系统按每千名学 生不少于 6只饮水器设计 。 2 5生态休闲区 在生态休闲区， 绿化面积应该是最大 ， 是校园空 间环境中最有活力 、 最具特色、 最易唤起 记忆的部 分 ， 是学校形象及文化内涵的主要载体和体现， 也是 规划设计的着重点。 很多学校或大学城 中非常重视生态休闲区的设 计 ， 目的就是提高师生休闲活动的品位 ， 拓展学生活 动区域 ， 常规划一些水池、 人工湖泊 、 天然湿地、 小山 坡等， 不仅可以改善校园小环境 ， 而且解决人 口密集 的校园对氧气的大量需求和校园绿化深层次推进 的 实现。 2 6 教工生活区 该 区域规划设计指导思想 ： “ 以人为本、 立足环 境、 突出特色、 求精求美” 。从住 区的整体布局到单 体建筑的设计到生活区的场地设计都处处以人的活 动 、 思维、 生活的需求为出发点 ， 满足人的生活需求 ， 符合人 的行为特征， 配置完善的各类服务设施 、 活动 健身场地 ， 创造一个供教职员工居住 、 交流 、 健身、 休 息等多功能为一体的现代社区。区内建筑主要为楼 房 ， 还设有配套的生活服务设施 。 人车分流的交通体系使汽车对人们悠闲的生活 的影响减少到最低限度 ， 同时加以对整个住 区的便 捷程度的考虑来组织人流和车流。分别以交通主轴 和景观主轴为依据 ， 考虑到居住空间采光 、 通风及视 线景观等的要求， 多层住宅采用“ 行列式错位” 布局 的设计方法 ， 使每户都有最好 的 日照、 通风条件 ， 同 时为了避免 “ 行列式” 布局易产生的呆板 的空 间感 受 ， 住宅建筑顺应 主干道线 型布置， 形成通而不透 的、 节奏感韵律感 明显的、 空间灵活 的住宅 院落空 间。山水绿化通廊通而不透， 两侧建筑错落有致， 流 水小桥与树木花草相衬， 小径蜿蜒其问， 形成活泼的 建筑与绿化场地环境。 教职工生活区的建筑应该着重强调的是要因地 制宜， 从实际出发， 结合当地的气候特点及地域条 件， 最大限度地利用 自然采光 、 自然通风 、 被动式集 热和制冷 ， 从而减少因采光 、 通风、 供暖、 空调所导致 的能耗和污染。对外墙 、 屋面 、 窗户等部位进行节能 设计 。墙体的保温隔热主要是在外墙中置入保温隔 热材料来调控整个墙体的传热系数。按保温隔热材 料的位置主要分为外墙外保温 、 外墙 内保温及外墙 夹芯保 温三种 形式 。 目前 常用 的有 E P S板 、 X P S 板 、 聚氨酯 、 胶粉聚苯颗粒、 膨胀玻化微珠 、 微晶无机 保温砂浆矿棉等。要结合当地材料种类 、 实际气候、 施工技术条件和造价因地制宜地选用。窗采用中空 玻璃、 真空玻璃 、 镀膜玻璃、 L O W E玻璃和热反射 玻璃等 ； 墙面 、 屋面采用外保温法。利用太 阳能供淋 浴热水。环保设计住户垃圾 实行袋装化 ， 室外设置 分类垃圾集收点 ， 集 中运往垃圾站 ， 清出方便 ， 不污 染小区环境。厨房设置变压式排烟道 ， 直接排向屋 面， 屋面设置油污收集装置定期清理 ， 减少空气污染 和对墙面的污染 。 3 结语 绿色生态校园的理念就是降低环境负荷， 与环 境相融合， 且有利于师生身心健康， 其目的在于减少 耗能 、 减少排放、 减少污染 、 保护生态环境。实现绿 色生态校园的设计与建设 ， 应针对不同区域 的特征 和重点， 建立不同的设 计模 型， 采用 不同的设计手 段 ， 达到节约能源和科学有效地利用资源的目的。 参 考 文 献： 1 刘滨谊 现代景观规划设计 M 南京： 东南大学出版社， 2 0 0 5 2 南希 A 莱斯辛斯基植物景观设计 M 卓丽环， 译 北京： 中国林业 出版社 ， 2 0 0 4 3 冠丽芬 ， 张源， 马飞河南大学新校 区环境 艺术规划设计 J 中国园林 ， 2 0 0 3( 6 ) ： 7 5 -7 6 4 计旭东 现代校园规划建设浅谈 J 中国高等教育， 2 0 0 2 ( 1 9 ) ： 4 - 5 5 管天球 突出功能分区， 搞好校园规划 J 零陵师范高等专科 学校学报，1 9 9 9 ( 3 )： 8 4 8 5 6 刘付刚， 等 二十一世纪绿色建筑 J 建筑工程， 2 0 0 8 ， 1 1 7 张振， 等 生态建筑的技术实现 J 工业建筑， 2 0 0 3 ， 3 3 ( 6 ) 8 晏碧春 大学校园绿化浅议 J 广西高教研 究 ， 1 9 9 6 ( 3) ： 9 2 9 3 9 苗日 新 清华校园规划的原则及其体现 J 清华大学学报： 哲 学社会科学版， 1 9 9 6 ( 2 ) ： 8 1 8 7 1 0 陈亮明 ， 张毅川 ， 乔丽芳 ， 等高校 园区绿地景观规划设计以河 南科技学院为例 J 安徽农业科学， 2 0 0 5， 3 3 ( 6 ) ： 1 0 1 6 - 】 O1 7