中小学校绿色建筑设计理念研究

杨琴

身份证号： 510123198507180327 四川成都 610000

摘要：提高中小学校教学空间品质，降低学校使用能耗，是中小学校绿色设计的核心目标。首先从建筑设计理念入手，结合某地学校案例分析我国中小学校存在的问题。其次有针对性的提出该地区学校建筑绿色设计策略及原则。最后借鉴传统民居中的绿色建筑营造经验，从总平面布局、建筑结构设计、材质建构等方面阐述绿色设计理念，使学校建筑更加契合该地区气候条件，从而实现学校建筑的可持续发展。

关键词：建筑设计；中小学校；绿色设计；

1引言

我国“十二五”规划提出“强化建筑节能。开展绿色建筑设计，从规划、法规、技术、标准、设计等方面全面推进建筑节能，提高建筑能效水平。其中重点推动各级机关、学校和医院建筑等单位执行绿色建筑标准。”中小学校建筑作为最大量的一类公共建筑，其节能减排工作已日益受到各级政府的重视^[1]。

2我国中小学建筑设计存在的问题

2.1我国中小学校建筑布局及空间构成较为一致，缺少对地区环境气候的适应性

我国幅员辽阔，气候多样，各地区建筑环境差异巨大，但作为最大量最普遍的公共建筑由于我国经济及政策等历史因素，全国各地中小学建筑的布局及空间构成较为一致，大多以“单外廊串联固定普通教室”的布局模式为主，缺少对地方气候、地理环境的适应性^[2]。

2.2单一的空间构成模式使中小学校建筑存在耗能大，冬夏两季教学空间热舒适性差等问题

我国中小学校大多采用单外廊的教学楼，存在建筑外墙面积大导致建筑耗能大的问题。调査发现北方某地区某中学只有260名学生，但一年烧煤取暖的费用高达10万元，远远超出学校所能负担的水平。而一些没有集中采暖设施的学校，出于经费、教室开窗通风等问题，冬季教室内温度很低。通过对该地区某小学教室2021年度冬季11月23日至1月3日上课期间近200个时间点的教室壁面温度监测，发现达到规范要求的“普通教室室内温度16-18℃”仅有5次，占2.5%，期间大部分时间教室温度低于10℃，最低达到-3℃，严重影响教学质量。

3绿色建筑设计研究概述

“绿色建筑设计，即建筑师主动利用建筑设计的手段或建筑的构成要素，自然地调节和控制室内环境，使得建筑能够随地方气候的变化做出相应的响应，反映了现代建筑学所倡导的建筑与人类居住可持续发展的中心思想。”绿色建筑设计学是了解和掌握建筑与气候的关系、建筑室外气候条件(温度、湿度等)对人体热舒适的影响的研究。目前，对于居住环境的绿色建筑设计学研究已经较为成熟,杨柳教授在我国气候分区的基础上，进一步结合建筑设计需求，将我国分为保温隔热气候区、太阳能采暖建筑气候区、隔热与遮阳通风兼顾气候区、通风遮阳型建筑气候区等四大建筑气候区，并系统提出了我国31个城市的建筑气候分析和设计策略^[3]。

从对绿色学校设计研究的分析研究可以看出，我国的绿色中小学校研究趋势为从建筑单体节能研究逐步向绿色校园系统性研究发展，简单的对提高建筑的门窗维护结构以降低建筑能耗的技术策略，已不能满足学校的可持续发展需要，而建筑气候设计研究为中小学校的绿色设计提供了新的思路。中小学校的建筑使用规律与住宅完全不同，因此需要借鉴居住环境的成熟绿色建筑设计研究，进行中小学校的绿色建筑设计研究。

4中小学校绿色建筑设计策略及原则

根据绿色设计策略有效时间比计算方法，因此根据该地区建筑气候调节有效时间比，将每年的2、7、8月份定为假期，学校不适用的时间段略去，剩下绿色建筑设计策略时间段进行比较，得出学校建筑气候调节各月有效时间比。分析得出，该地区的学校绿色建筑设计策略中冬季保温时间较长，可采取传统采暖和太阳能采暖为主，其次注意夏季自然通风、冬季建筑蓄热，最后在夏季可采用蒸发冷却的方法进行降温，虽然夏季仍需要少量的使用空调降温，但热舒适时间远远多于绿色建筑设计应用之前的设计方案。

5中小学校绿色建筑设计应用实践

将以上研究成果运用到该地区某小学的设计实践中，并借鉴当地传统民居中的绿色建筑营造经验，将其中满足建筑设计要求的平面布局、材质建构等内容与学校设计相结合，进行学校的被动式节能设计研究。

5.1总平面布局

研究发现，传统的“单外廊串联普通教室”的空间布局使得学校存在耗能大、舒适性差的问题，同时没有聚合感和趣味性，不符合青少年生理及心理需求。因此根据最大限度引入夏季自然通风的要求，对传统民居中“院落”形式进行演变，纳入学生的行为及心理及功能需求等因素，从学校总平面布局再到建筑单体设计，满足从物理环境到使用感知等方面的舒适性要求。

首先将封闭性强的传统四合院空间形式分割打破，流出空隙，让风穿过。其次将普通教室单元用院落相联，形成年级教学单元组合，具有空间领域感，满足灵活教学及学生心理需求。然后引入横向廊空间，使得各院落围而不合，加强各年级间的联系，形成满足学校使用需求的新型院落空间。

5.2建筑结构设计

在院落布局的基础上，为进一步加强自然通风的效果，在建筑体型设计上，在夏季迎风面，采用底层架空、降低前排建筑高度等手段，引入自然风。当地夏季以东南风为主，冬季以西北风为主，根据风向及通风、保温需求，在设计中采取以下手段：

1）底层架空有利于形成穿堂风，将自然风引入到院落中，因此在南向结合走廊，形成局部底层架空，引入夏季自然风。

2）在夏季迎风面，在院落布局中降低前排建筑高度，加大院落及后排建筑的风压，可加强自然风压，形成良好的自然通风效果，因此南部建筑为一层，北部建筑为二层。

3）坡屋面的运用。借鉴当地传统民居，南部建筑的屋顶使用坡屋面，进一步加强自然风的引入。

4）北向建筑高大，较为封闭。为满足冬季保温需要，在冬季迎风面——北面的建筑形体较为高大、封闭，以阻挡冬季风的侵袭。

5.3材质建构

为满足冬季保温、夏季隔热需求，采用双墙体系与土坯墙相结合的方式，根据采光需求确定窗户面积，在不同的建筑外立面采取不同的设计方案，以求达到最佳节能效果。

以南向一层教室的南墙为例，据初步估算，经过此建筑设计，外墙热阻提高50%，冬季采暖能耗可降低20%-50%，运用自然通风提高室内风速，夏季可至少降低室内温度2度。这样就可在大幅提高教学空间室内舒适性的同时，节约学校建筑的运用费用。

6结束语

科教兴国是我国的大政方针，国家近年来投入大量资金进行中小学校的危旧建筑改造，我国中小学校已经从过去只注重建筑质量，逐步向提高教学空间环境品质发展。但作为最大量最普遍的公共建筑，如何能使用最经济手段达到提高学校建筑品质的目标，是目前亟待解决的问题。运用建筑绿色设计原理，借鉴地方传统民居的绿色理念，为中小学校的绿色设计提供了很好的思路。从总平面布局到建筑单体的营造，使学校建筑契合地区气候条件，从而实现学校建筑的可持续发展。

参考文献

1. 李曙婷,李志民,周崐.适应素质教育发展的中小学建筑空间模式研究[J].建筑学报, 2021(12):11-14.

2. 孟庆林,李晋,韩小雪.绿色建筑形态模拟设计方法初探-东莞莞城英文实验学校[J].新建筑, 2019(13):22-26.

3. 王润生,邱天,徐静.从城市文脉内涵到建筑地域性特征——以青岛为例[J].青岛理工大学学报, 2020(17):13-15.