低碳建筑綠色校園規(guī)劃

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截止2012年，全國(guó)高校在校學(xué)生數(shù)約2537萬(wàn)人，大學(xué)校舍建筑面積約61807萬(wàn)m2[1]。校園已逐漸成為新的能源消耗聚集區(qū)。同時(shí)，綠色建筑領(lǐng)域發(fā)展趨勢(shì)越來(lái)越快，研究實(shí)踐已經(jīng)從一般綠色建筑延伸到特定用途的綠色建筑；從單體建筑研究轉(zhuǎn)向園區(qū)研究；綠色能源技術(shù)的運(yùn)用已從單項(xiàng)技術(shù)發(fā)展為使用系統(tǒng)集成技術(shù)階段①。

1項(xiàng)目概況

揚(yáng)州市地處江蘇省中部，與同緯度的夏熱冬冷地區(qū)相比，夏熱冬冷明顯。年平均降水量1020mm，最熱月平均溫度25℃～30℃，極端高溫40.7℃，夏季需要降溫；冬季最冷月平均氣溫0℃～10℃，日平均氣溫小于5℃的天數(shù)接近90天，冬季沒(méi)有供暖室內(nèi)很不舒服。因此，該地區(qū)既要考慮供冷與隔熱，又要考慮采暖與保溫。揚(yáng)州大學(xué)揚(yáng)子津校區(qū)位于揚(yáng)州市大學(xué)城，占地68.16hm2，總建筑面積約26萬(wàn)m2，一次性規(guī)劃，分期實(shí)施，一期入駐4個(gè)工科學(xué)院。應(yīng)對(duì)區(qū)域氣候是設(shè)計(jì)構(gòu)思的切入點(diǎn)和創(chuàng)作思路[2]。被動(dòng)式設(shè)計(jì)與主動(dòng)式低碳策略相結(jié)合是實(shí)現(xiàn)綠色校園的技術(shù)措施[3]。利用工科學(xué)院的學(xué)科特點(diǎn)，將實(shí)驗(yàn)室拓展為低碳建筑可展示的教育載體。從低碳建筑的體驗(yàn)開始，延伸至綠色校園的整體營(yíng)建。

2低碳建筑體驗(yàn)

2.1被動(dòng)式設(shè)計(jì)

揚(yáng)子津校區(qū)圖書館總建筑面積47750m2，是該校區(qū)功能空間及景觀軸線上的重要建筑。由于南入口為濱水空間，人流主要出入口在北側(cè)。

（1）控制體形系數(shù)夏熱冬冷地區(qū)既要考慮冬季保溫隔熱，還要兼顧夏季輻射熱的影響，需合理控制體形系數(shù)[4]。圖書館既要滿足大空間閱覽及會(huì)議的需要，又考慮控制體形關(guān)系。造型選擇以典型的南方合院空間為范本，平面及立面造型將“L”形錯(cuò)開一角，把大容量的建筑體量拆解為條式建筑的轉(zhuǎn)折扭轉(zhuǎn)。半圍合的空間既解決了閱覽室及報(bào)告廳等大空間的采光和通風(fēng)問(wèn)題，又巧妙地隔絕了外來(lái)干擾，提供給閱覽室安靜的學(xué)習(xí)環(huán)境。簡(jiǎn)潔及豐富的空間層次表達(dá)了通往“知識(shí)大門”的理念。

（2）通風(fēng)與遮陽(yáng)通風(fēng)與遮陽(yáng)是夏熱冬冷地區(qū)建筑設(shè)計(jì)考慮的重要因素，自然通風(fēng)可以減少空調(diào)的使用，有效遮陽(yáng)則是應(yīng)對(duì)炎熱氣候的重要隔熱手段[4]。圖書館的條式建筑形態(tài)，基本與該地區(qū)的夏季主導(dǎo)風(fēng)向垂直，形成良好的自然通風(fēng)基礎(chǔ)。為消解南面板式建筑過(guò)長(zhǎng)的缺陷，在南面底層局部架空，創(chuàng)造出可自然通風(fēng)與遮蔭的中庭空間，同時(shí)，中庭亦形成豎向拔風(fēng)口，可以帶動(dòng)整棟建筑的自然通風(fēng)。建筑功能結(jié)合造型采取了多種遮陽(yáng)方式，西面利用建筑水平遮陽(yáng)構(gòu)件形成雙層表皮；在東立面大面積的石墻上，巧妙開口設(shè)置連續(xù)樓梯，形成校園交流場(chǎng)所；南面大面積的玻璃與周圍的水景相映成趣，休息平臺(tái)穿插其中，形成一個(gè)有機(jī)的整體。

2.2主動(dòng)式技術(shù)

單一的可再生能源有其局限性，將多種可再生能源有機(jī)結(jié)合，是低碳建筑實(shí)現(xiàn)的一個(gè)新思路[5]。能源與動(dòng)力工程學(xué)院樓位于該校區(qū)東南角，總建筑面積17380m2。建筑呈“工”字形布置，通過(guò)門廳連接南北兩棟樓，建筑體型簡(jiǎn)單、既滿足功能又符合工科學(xué)院的特色（圖5）。而開放實(shí)驗(yàn)室既是復(fù)合可再生能源技術(shù)的研究基地，又提供給該建筑安全、清潔的能源。

（1）冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)在夏熱冬冷地區(qū)的夏季用電高峰期，缺電現(xiàn)象的特點(diǎn)是電網(wǎng)負(fù)荷低，供電系統(tǒng)峰谷差較大。而冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)具有獨(dú)特的“移峰填谷”的作用，可緩解電力供應(yīng)緊張、提高發(fā)電效率；又可減少制冷機(jī)組容量，提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。隨著峰谷電價(jià)的不同，又可節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用。該校區(qū)選用了冰蓄冷加熱網(wǎng)蒸汽雙工況主機(jī)空調(diào)系統(tǒng)。按照主機(jī)優(yōu)先模式進(jìn)行設(shè)計(jì)，主機(jī)及儲(chǔ)冰裝置容量減至最小，使冷卻塔及機(jī)房配套電力容量降至最小，節(jié)約大量初期投資。

（2）風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電及太陽(yáng)能土壤源復(fù)合熱泵系統(tǒng)該地區(qū)屬于太陽(yáng)能資源的Ⅲ類地區(qū)。太陽(yáng)能和土壤能以單一能源為驅(qū)動(dòng)力的熱泵系統(tǒng)受自然環(huán)境制約大且制熱量不足。將太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)和土壤埋地盤管系統(tǒng)共同或交替工作，既可彌補(bǔ)以上的缺陷，還可減小儲(chǔ)熱水箱或輔助熱源的數(shù)量[5]。采用此系統(tǒng)作為該棟樓冬季供暖與夏季空調(diào)的冷熱源。同時(shí)，風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)將風(fēng)力發(fā)電機(jī)和太陽(yáng)能光伏組件發(fā)出的直流電能，通過(guò)并網(wǎng)逆變器將直流電逆變成單相交流電，實(shí)現(xiàn)低壓并網(wǎng)，為校區(qū)部分道路路燈、樓層照明等提供電能。該系統(tǒng)利用風(fēng)能和太陽(yáng)能資源的互補(bǔ)性，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)能源的優(yōu)化配置，是一種具有較高性價(jià)比的新型能源系統(tǒng)。

3綠色校園規(guī)劃

低碳建筑到綠色校園的營(yíng)建不僅僅是簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)及技術(shù)的疊加，最終需形成校園綠色系統(tǒng)設(shè)計(jì)。既要考慮微觀系統(tǒng)的作用，又要考慮宏觀系統(tǒng)的調(diào)節(jié)，還要注意各系統(tǒng)間的協(xié)作與配合[6]。

3.1功能布局

區(qū)域特征和功能需求是總平面布局的關(guān)鍵要素。揚(yáng)子津校區(qū)規(guī)劃為六個(gè)功能區(qū)，包括：資源共享區(qū)、公共教學(xué)區(qū)、專業(yè)教學(xué)區(qū)、生活服務(wù)區(qū)、文體活動(dòng)區(qū)及持續(xù)發(fā)展區(qū)。資源共享區(qū)由圖書館及文體館構(gòu)成；專業(yè)教學(xué)區(qū)布置學(xué)院組團(tuán)；生活服務(wù)區(qū)包括學(xué)生宿舍、食堂及生活服務(wù)街；文體活動(dòng)區(qū)位于生活服務(wù)區(qū)以西，布置運(yùn)動(dòng)場(chǎng)等設(shè)施。

3.2通風(fēng)與防風(fēng)系統(tǒng)

調(diào)整微氣候的節(jié)能策略之一是通風(fēng)與防風(fēng)。該地區(qū)冬季和夏季主導(dǎo)風(fēng)向往往相反。夏季需減少對(duì)南風(fēng)的阻擋，引導(dǎo)氣流進(jìn)入，而冬季通常以阻擋北向冷氣流入。因此，總體規(guī)劃布局采用“北密南疏”的方式，南部“工”字型的半開敞組團(tuán)形成穿堂風(fēng)，而北側(cè)是毗鄰南繞城公路防護(hù)林的試驗(yàn)田基地，為該校區(qū)提供良好的防風(fēng)綠色屏障。南側(cè)及東側(cè)結(jié)合原來(lái)排澇河，形成圍合的水系統(tǒng)，夏季東南風(fēng)導(dǎo)入校園，通過(guò)水系統(tǒng)的二次組織發(fā)散，改善整個(gè)校園的風(fēng)環(huán)境系統(tǒng)。

3.3綠化及水系統(tǒng)

綠化及水系統(tǒng)可以有效地緩解不利氣候的影響。該校區(qū)北側(cè)規(guī)劃為試驗(yàn)田基地，與繞城公路的防護(hù)林形成寬度自然、層次分明的綠化帶。沿主干道形成的“∪”型景觀帶與農(nóng)田綠地、河道圍合成整個(gè)校園的微氣候區(qū)。保留原基地良好的植被資源和水資源，進(jìn)行改造整合，形成完整的綠化及水系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上疊加道路交通系統(tǒng)，沿景觀線以組團(tuán)院落的形式布置建筑，形成內(nèi)外融合的氣候復(fù)合區(qū)。

3.4系統(tǒng)控制

該校區(qū)的能源管理系統(tǒng)以建筑物為平臺(tái)，結(jié)合建筑面積、內(nèi)部功能區(qū)域劃分、運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間等客觀數(shù)據(jù)對(duì)整體能耗進(jìn)行提取、統(tǒng)計(jì)、分析。包括：電能計(jì)量、給水管網(wǎng)監(jiān)測(cè)、智能路燈管理系統(tǒng)等，并對(duì)校區(qū)的路燈和建筑物實(shí)行水電計(jì)量遠(yuǎn)程智能監(jiān)控。現(xiàn)選取近3年部分建筑全年單位面積耗電量及逐月變化趨勢(shì)進(jìn)行分析，如圖9，在校園建筑中，食堂和旅游烹飪學(xué)院年單位面積耗電量較大，而教學(xué)樓和圖書館相對(duì)平穩(wěn)。從圖10可以看到，能耗變化呈明顯的季節(jié)性，指標(biāo)最大值出現(xiàn)在1月份和12月份，其他月份基本平穩(wěn)，而7、8月份為該地區(qū)暑假期間，并未出現(xiàn)用電高峰值。

結(jié)語(yǔ)

揚(yáng)州大學(xué)揚(yáng)子津校區(qū)把區(qū)域氣候作為優(yōu)先考慮的設(shè)計(jì)要素，運(yùn)用被動(dòng)式和主動(dòng)式相結(jié)合的技術(shù)策略，在低碳建筑設(shè)計(jì)及綠色校園營(yíng)建方面進(jìn)行了嘗試。通過(guò)實(shí)踐進(jìn)一步反思設(shè)計(jì)，首先，在能源危機(jī)和環(huán)境問(wèn)題日益凸顯的今天，建筑師的關(guān)注重點(diǎn)應(yīng)從空間的表現(xiàn)形式，轉(zhuǎn)移到更多地考慮應(yīng)對(duì)區(qū)域氣候因素的設(shè)計(jì)策略。其次，適宜的被動(dòng)式設(shè)計(jì)是降低建筑能耗的基礎(chǔ)，而優(yōu)秀的主動(dòng)式技術(shù)是實(shí)現(xiàn)低能耗建筑的重要措施。研究低碳建筑應(yīng)充分考慮地區(qū)差異和時(shí)間因素。低碳建筑不僅需要其內(nèi)部各要素的緊密合作，也要從校園綠色系統(tǒng)整體進(jìn)行設(shè)計(jì)調(diào)控?？傊?，綠色校園是一項(xiàng)長(zhǎng)期而復(fù)雜的系統(tǒng)工程，相關(guān)營(yíng)建理念需要時(shí)間的檢驗(yàn)與后期的技術(shù)支撐。