安徽高校绿色校园初探

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安徽省高校绿色校园初探杨小玲杨小玲，1985-，安徽六安人，目前就职于安徽省教育项目管理中心(安徽省教育厅项目管理中心，合肥230061)摘要：本文通过对绿色校园和相关概念的比较，深入剖析绿色校园的内涵，从而全面而细致地认识建设绿色校园的内容要点。根据安徽省地域性情况，提出安徽省高校绿色校园建设的整体策略和技术方案，对安徽省未来高校绿色校园的发展寄予希望。关键词：绿色校园；安徽省高校；夏热冬冷；浅绿1绿色校园“绿色”，把人对绿色校园的直观印象与植物联系在一起，预示着自然、环保、生机、希望。首先，绿色校园的指导思想是科学发展观，通过校园载体，将生态、绿色、文明融入教育环境，在建设、管理、使用者日常行为等方面贯彻环保理念，进而推动生态环境建设。2013年，中国城市科学研究会绿色建筑与节能专业委员会发布《绿色校园评价标准》：“绿色校园是在其全寿命周期内最大限度地节约资源（节能、节水、节材、节地）、保护环境和减少污染，为师生提供健康、适用、高效的教学和生活环境，对学生具有环境教育功能，与自然环境和谐共生的校园。”较为全面、简洁、规范地定义了绿色校园。2绿色校园的内涵我国推行绿色校园的时间相对较短，目前正处于“节约环保型校园”向“绿色校园”转型的时期，所以人们对绿色校园的的认识不可避免地还存在一些误区。以下对比绿色校园与其他几个相关概念的关系，以便准确理解绿色校园的内涵。2.1绿色校园与节能的关系绿色校园遵循以人为本的原则，是健康、舒适、节能、环保四个要素的辩证平衡。以人为本，就是要把人放在首位，满足人们的生理和心理需求，为在校师生建立一个与环境和谐相处、利于身心健康的环境。节能、环保虽然重要，但是不能以牺牲学生学习和发展的基本需要为代价,例如不能光为了节能，一味降低室内光线强度,应该尽量用自然光替代人工照明达到同样的光环境要求。另外节能不仅仅指“节省”，也指“提高能源利用效率”12/12 。绿色校园的节能设计要以校园整个生命周期为研究对象，在减少能源消耗、提高能源利用效率的同时，减少污染的排放，降低对环境的负面影响。在这样的研究视角和理论指导下建设的绿色校园，能源和资源的消耗才最为经济合理，对绿色环境的冲击和破坏才能够降到最小程度。2.2绿色校园与投入的关系目前，对可持续建筑的理解还存在一个误区:即认为绿色校园需要高成本高代价，经济不发达的地区，只能先进行普通的校园建设，等有条件再进行绿色校园建设。造成人们这一误解的原因，主要是绿色校园建设初期需要增加投入，也就是绿色建设增量成本，它主要包含以下三个方面:一是绿色节能技术措施，与传统项目相比所增加的措施，包括太阳能利用、地源热泵等可再生能源系统、中水处理系统等；二是强化型技术措施，即为了提高能源利用效率和节能而产生的增量成本，如外围护强化保温、余热回收系统，高效能锅炉、风机、水泵，以及节能光源和灯具等；三是协同作用，比如建筑外围护强化保温可以减少空调制冷制热负荷，减少空调使用过程中的耗电量，另外比如中水系统对雨水、污水的循环利用，能够减少市政供水的使用量。建设绿色校园有可能会增加建设初期投入，但是从全寿命周期内的综合效益去分析，绿色校园给我们的回报是巨大的，从绿色校园的全寿命周期内增量成本的综合效益计算公式可以得知：C增量效益=C经济效益+C环境效益+C社会效益绿色校园的效益不仅包含经济效益，还包含环境效益和社会效益，可以为居住者和社会带来健康的身心和良好的环境。由此可见，绿色校园建设的全寿命周期的效益远远大于初期投入，经济不发达的地区也应该、而且更应该建设绿色校园。2.3绿色校园与绿色建筑的关系绿色建筑是通过科学的整体设计，使用绿色建材、低能耗围护结构，充分利用可再生资源如太阳能、地热，集成中水循环、绿化、自然通风和采光和智能控制等各种技术，充分展示人文、建筑、环境及科技的和谐统一。绿色建筑是绿色校园的硬件，但绿色校园不仅仅是绿色建筑的组合和绿色技术的堆砌。绿色校园遵循以下几个原则：一是可持续发展原则。校园建设是个循序渐进的过程，在进行校园的规划时，充分结合学校的中长期发展，为未来发展预留一部分弹性和可变空间，满足可持续发展的需求，即“一次规划分期建设”。校园内的建筑类型很多，包括教学、实验、生活、运动场馆等等，并不要求每栋建筑都堆砌采用绿色技术，而要通过合理的规划，以及对人们绿色意识的培养，使校园环境得到整体的改善。12/12 二是因地制宜的原则。国内外在制定绿色建筑评估体系、实践绿色校园建设的过程中，采用的指标和方法也具有时间阶段性和地区差异，不是“拿来主义”、照搬照抄。绿色校园设计要本着因地制宜、合理有效的原则，充分结合当地的气候特点、地形地貌，最大限度地利用自然采光、通风条件，合理利用当地的丰富资源，减少对环境的干扰和破坏。三是文脉导向原则。历史建筑是校园人文氛围的重要组成部分，能够体现学校的历史和积淀，通常也会作为校园的标志，为社会所熟悉和认可。遵循文脉导向原则，就是要延续校园文脉与文化环境，对历史建筑进行保护和更新。例如将徽州建筑传统的“天井”、“街道”、“院落”转换用于现代建筑中，不但能够通过低增量成本获得一定的生态效益，还能有效传承徽派建筑文化、弘扬地域特色、增加校园人文气息。3建议与对策3.1策略和目标在绿色校园概念层面，如果用“深绿”表示完全意义上的绿色校园，那么“浅绿”可以用来形容那些采用部分绿色技术、达到基本绿色标准并且产生初步环境效益的的绿色校园。针对安徽省的具体经济社会情况，高校绿色校园建设整体上应实行分步推进、由“浅绿”逐步过渡到“深绿”的策略，应以“因地制宜，统筹规划，综合运用，低投高效”为原则，实行“被动优先，主动优化”的绿色设计策略，选择可靠易行、投资较低、效益明显、维护简便的适宜技术，打造“浅绿”校园。初期目标为：用绿色校园标准统筹指导新校区规划建设和既有校园校舍改造，通过因地制宜、综合运用低投高效的适宜技术，全面达到绿色校园一星标准；鼓励部分经济条件好、实施基础佳的学校，充分利用自身资源，争取达到绿色校园二星标准。3.2规划和设计措施绿色校园设计包含三个环节:规划设计、建筑设计、设备采用，其中规划设计是先决条件，建筑设计是重要保证，前两个环节如果设计失当，会造成设备负荷和能耗的成倍增加。适宜安徽省的规划原则和设计策略如图1：12/12 图1适宜安徽省的规划原则和设计策略3.2.1.校园规划设计（1）合理选址可持续的校园规划选址，应考虑校园与外界之间交通的可达性与便利性。从社区层面考虑，学校选址应临近公共空间，避免远郊化的困扰，即“先有公交，后建学校”。校园规模应适度，生均占地面积等指标满足《普通高等学校基本办学条件指标》要求，优先提倡使用自行车、步行等方式进行校园内部交通。规划时尽量尊重原有的地形地貌，保留场地内的植被和水面。尊重并依据原有的地形进行因势利导的设计，能够使校园布局富于变化和美感，还能减少土方开挖外运的工程量。保护基地内原有的植被和一定规模的水面，能够优化未来校园绿化环境，有利于校园场所微气候的改善，也能成为校园规划极好的发挥和因借条件。（2）建筑排布组合方式建筑的排布组合方式很大程度上受到气候条件的影响，应结合安徽省的气候特征调节校园建筑群落的朝向和布局，利用最佳朝向、建筑物之间围合遮挡、建筑底层架空等设计手法，获得良好的自然采光和通风条件。a.建筑最佳朝向。安徽省夏季盛行东南季风，建筑朝向应采用东南向或者南向，这样的朝向可以从最大程度利于东南风从室内穿过，带走夏季室内的热量与潮气，同时利于接受南向的太阳的辐射。12/12 图2建筑群组合排布b.巧妙利用建筑阴影相互遮挡。在满足通风、日照、隔声等要求的前提下，尽量缩短建筑物之间的距离(如图2所示)。合理确定建筑间距后，采用平行式或错列式，利用前排建筑阴影给后排建筑遮阳。或者采用四合院式，通过建筑间的围合形成“天井”和院落，改善内部气候微循环，东西向连廊也可以阻挡部分阳光，减少夏季烈日对室内的影响。图3底层架空示意图c.底层架空。将迎向夏季主导风向一侧的建筑，设计成开敞连廊，或进行底层架空，这样有利于夏季季风穿过，改善场地气候（图3）。同理，在迎向冬季主导风向一侧，安置高大密实的建筑物，并减少开敞空间和底层架空，从而阻挡冬季冷空气侵入。另外首层空间的全部或者局部架空，不但能够改善场地热环境，还可以作为室外活动场所、营造有益的室外活动空间。(3)绿化系统校园绿化可以有效改善室外热环境。研究显示，设置在建筑物北侧的树木和防风带可以阻挡冬季冷风、降低风速，设置在南侧的高大常绿乔木可以遮挡夏季太阳辐射，从而降低室内制冷制热负荷，减少空调运行成本。图4复层绿化示意图绿化层次的设置方面，宜选择均匀而多样的绿化种类，即复层绿化（图4）。整个绿化系统由高层乔木，中层灌木以及底层草坪组合而成，不但合理地利用了竖向空间，而且能够在不同层次的植物间形成一个有利的循环，减少绿化对人工灌溉的依赖，从而节约水资源。a.屋顶绿化。屋顶绿化是在建筑屋顶种植绿色植物，利用植物的遮阳效果，还有植物自身的蒸腾、光合作用，对太阳辐射进行控制、调节、削弱。数据证明，屋顶绿化能够有效减少屋顶得热量，降低室内温度波动和屋顶内表面温度，改善室内的热环境（表1）。12/12 表1屋面类型对内表面温度的影响另外，如果在可上人屋面布置屋顶绿化，屋顶将成为师生户外娱乐、活动的场所，用于夏季傍晚纳凉、冬季沐浴阳光。屋顶绿化也丰富了建筑第五立面，创造了良好视觉效果。屋顶绿化最经济的一种做法是草皮绿化，每平方米造价在100-150元之间，后期也不需要特别维护，适合大面积推广使用（表2）。表2屋顶种植类型及适用性b.墙面绿化（图5）攀藤植物有着特殊的吸附和攀爬功能，可以在各种砖、水泥、涂料面层，甚至光滑的花岗岩板材、瓷砖表面进行吸附。图5墙面绿化利用这种植物的特性，在建筑的东、西山墙处种植爬山虎等攀藤植物，能够对外墙、窗台、挑檐等建筑构件起到遮蔽效果，有着十分显著的降温效果，并能起到吸附灰尘和消除噪音的效果。c.渗透地面12/12 为了减少场地的地面径流，应尽可能将校园内所有硬质铺地，包括广场、步行道、室外台阶、景观小径等做成渗水地面。选择渗水路面材质时，应选用环保的、蓄水能力强的材料，优先选择用建筑废料生产的再生渗水路面砖，另外可采用技术方法，增强其蓄水能力。一般来说，校园内道路主要采用多孔沥青渗水地面进行铺设；生态停车场多采用植草砖，还能借助绿色植物光合作用，降低停车场温度（图6）。图6渗透地面（从左至右）渗水面砖、多孔沥青铺设、植草砖另外降雨量丰富的皖西和皖南地区，还可以对雨水进行收集利用，经过简单处理后，即可用于绿化灌溉或冲洗厕所。3.2.2校舍建筑设计(1)自然采光和通风为了更好的获取自然采光与通风，校园建筑应在建筑结构设计方面采取一些措施：在节能标准规定范围内，尽量增大窗地比，加大有效的采光通风面积；使用井字梁等，减少结构占用空间，减少室内装饰吊顶，提高建筑净空。a.控制建筑进深，辅以中庭、天窗。建筑进深宜控制在建筑层高的5倍以图7楼梯间烟囱效应内，一般不超过14米，这样的平面布局利于穿堂风带走室内热量。对于进深比较大的建筑，应在内部设中庭或边庭，或开设天窗。因为北向光线受阳光影响较小、比较稳定，所以一般采用北向天窗或高侧窗。单侧通风采光的内廊式建筑，应增加外墙窗户高度，并在靠内廊一侧的墙壁上设高窗，利于室内通风。b.双向利用烟囱效应，改善室内热环境（图7）。在夏季，为了便于带走室内湿热潮气，应加强楼梯间的烟囱效应；在冬季，为了减少空气流动造成的热损失，应减弱烟囱效应。简便的控制方法是在楼梯顶部设置隔断门，夏季保持开启，促进室内热空气上升排出；冬季保持关闭减少室内热空气流出。图8通风口示意图c.12/12 内廊双面式建筑，自然通风与机械辅助相结合。由于内廊两边都是房间，阻断了空气从迎风面吹向背风面，可在外墙两侧高低不同部位设置通风口，利用高差和热压进行自然通风（图8）。安徽省处于夏热冬冷地区，夏季高温潮湿，风速低、无风、静风时间较多，所以不能仅靠自然通风，有时需要通过机械辅助增加风压，将停留在室内的湿热空气从东西两侧山墙迅速排出。(2)地下空间的开发利用。地下空间的开发，加大了土地利用效率，也就起到节约土地的作用。土壤本身具有良好的热稳定性，地下空间又相对封闭，有利于地下室内的保温隔热，减少制冷和采暖能耗。地下室最常用的是作为地下车库兼人防工程，为校园师生及周边居民提供避难场所。那些有采光条件的半地下室，还可用作计算机教室、图书储藏室、会议室、展览馆等。(3)围护结构建筑外围护是建筑的外衣，能够减少室外环境对室内的影响，具有良好热工性能的外围护可以减少建筑能耗、创造舒适的室内热环境。a.墙体做好墙体保温可以增加外墙热阻、减少传热系数，保温材料的选用可参考表3，墙体保温应注意选用以下几种方式：一是外墙涂抹节能保温涂料，如胶粉发泡聚苯颗粒保温浆料等。利用保温涂料蓄热系数和导热系数小的特点提高墙体热阻值，保温同时还能起到更新建筑立面的效果。表3保温材料热工性能及适用性二是设置适宜的保温层。墙体保温分为内保温和外保温，学校建筑建议采用外保温，与内保温相比具有优势:避免热桥，延长建筑寿命；施工相对简便，对室内干扰少，保温层不占用室内使用面积，综合经济效益高。三是根据朝向采用不均匀保温。建筑各个朝向的外墙接受热辐射的程度不同，东、南、西向外墙均有阳光直射得热，为了在采用节能措施时发挥最大的经济效益，有必要对北墙加强保温。b.门窗门窗和玻璃是外墙保温最为薄弱的部位，普通门窗的散热量可以达到整个房间散热量的2/3,12/12 其中一部分通过门窗框料和玻璃传导散热，另外一部分通过缝隙渗透散热，所以门窗设计要注意以下几个方面：一是合理控制窗墙比和窗地比，即门窗与外墙面积、房间面积的比例。一般来说，外窗面积不应大于房间面积1/8，而且教学用房不应采用玻璃幕墙。二是加强门窗洞口气密性。采用密封胶条、尼龙毛条等优良的弹性材料或是密封膏等材料，填补门窗与墙体之间孔隙，加强门窗洞口密封性，阻止空气渗透，阻断热量传递。表4适用的节能型窗三是提高框料和玻璃的隔热性能。门窗框料宜采用塑钢、玻璃钢等复合型材料，以及多腔型断面材料，布置时腔壁垂直于热流方向，这样既能保证材料强度，又可以降低导热系数；选用Low-E玻璃、镀膜玻璃等传热系数小的新型玻璃。常见适用的几种节能型窗参见表4。c.建筑外遮阳遮阳构件能反射和吸收太阳辐射，减少进入室内的热量，防止室温快速升高出现较大波动，有效提高室内热舒适性。自然采光条件下，还能够均匀室内光线照度、避免眩光。日本、美国、欧洲等国家和地区的建筑普遍在外窗上设置遮阳构件，节能收益达10%-24%，增加投资不足2%，综合效益非常明显。图9内外遮阳和折叠式外遮阳构造常见遮阳构件，根据所处位置不同分为内遮阳和外遮阳两种。外遮阳与内遮阳相比，遮阳效果较好。设计时应优先选择能自由开启或折叠的外遮阳设施，使用起来较为灵活方便，可根据阳光照射变化和遮阳需要进行人工调节。没有阳光时，可全部卷起或打开，不会影响房间的通风采光。12/12 内外遮阳和折叠外遮阳的构造参见图9。遮阳设计应与建筑立面相结合。一般布置在建筑的在南、东、西向，布置方式有很多种，比如水平遮阳、垂直遮阳和综合遮阳（图10），遮阳板的类型也有很多，以前多采用混凝土实心遮阳板，仅起到基本遮阳作用，不利于建筑美观；现在大多采用格栅形遮阳板，有利于建筑散热与通风，格栅造型还能丰富整个建筑立面形象。图10遮阳布置方式3.太阳能利用新能源如太阳能、地热能、风能等属于清洁能源，不会造成环境污染，具有低投资高效益的特点。相比较而言，太阳能资源利用率较高，技术相对成熟，安徽省太阳能资源较为丰富，可以深入地开发利用。(1)太阳能光热技术图11太阳能板屋面安装示意目前比较成熟的一种太阳能光热技术应用方式，是利用太阳能提供生活热水，具有成本低、易于维护的特点。例如在学生公寓楼顶安装太阳能电池板，可以为学生提供恒压洗浴热水（图11）。应注意将太阳能集热板与建筑屋面和立面设计相结合（图12）。比如与建筑立面中的装饰性构件或玻璃幕墙结合，既减少支撑设备的构件，节省安装成本，又不破坏建筑整体效果。12/12 图12太阳能板与建筑构件结合(2)太阳能墙太阳能墙(Solarwall)是欧美国家广泛使用的一种新型太阳能应用技术，利用太阳能墙板收集热能，再通过机械送风，将热空气传送到室内各个房间。与传统的温度调控设备相比，太阳能墙系统有着独特的优势，如工作原理简单、热效率高、室内舒适度良好、经济效益高等。太阳能板与建筑立面一体化设计，很好地实现了艺术与技术的有机结合。以空气为介质传送热能，能够有效解决以往南北向房间热负荷差异大、北向房间热舒适性差、通风差的问题，做到了高效采暖、有效通风。太阳能墙的应用范围很广，冬季可以制暖、夏季可以制冷。冬季室外的冷空气从孔洞进入太阳能墙板空腔时被加热，温暖新鲜的热空气上升至墙面顶部的风机处，机械压力作用下通过管道输送至建筑的各个房间内，起到采暖和通风换气的作用。夏季气流输送系统关闭，室外热空气进入太阳能墙板后，从上部及周围的孔洞流出，不参与室内热交换，起到了隔热的作用。太阳能墙系统采用金属薄板集热，造价较低，使用过程中几乎不需要的维修。以山东建筑大学生态学生公寓为例，每平方米太阳能墙，每年(五个月)产生热量2.2Mwh，回收成本年限1.45年，使用年限内创造产值19516元，每年节约标准煤150Kg，每年减排二氧化碳0.4吨。可见，太阳能墙系统可以降低建筑采暖制冷能耗，有效降低室内二氧化碳浓度，取得低能耗下获得室内热环境高舒适度的目的。4结语高校绿色校园的建设还需要做到以下几点：1.完善政策和法规，制定相应的法律法规、技术办法，帮助和指导高校进行绿色的校园建设；2.加大对绿色校园建设的投入，政府给予高校绿色补贴、优惠激励，也可以引进能源合同管理，扩展资金渠道。3.12/12 高校是绿色校园的建设者和受益者，要将绿色建设的推广和应用主体放在高校自身。发挥高校的示范辐射作用，宣传绿色意识，开设绿色课程，加强绿色管理，鼓励绿色行为。鼓励高校通过产学研的深化，创造更多绿色成果。绿色校园的建设，不是一个一蹴而就的过程，“浅绿”能够在现阶段取得良好的经济和社会效益，有效改善校园现状和办学条件，促进人们绿色校园建设的积极性。只要从信念上坚定绿色意识、行动上落实绿色实践、管理上督促绿色行为，推进从“浅绿”到“深绿”的深化过程，安徽省高校必将迎来整体实力提升、办学特色鲜明、绿色校园可持续发展的美好局面。参考文献[1]谭洪卫.中国绿色校园的发展与思考[J].建设科技,2013,(12):25-29.[2]杨琦.绿色大学校园规划设计研究与实践[D].西南交通大学,2010.[3]游小容.绿色校园建设规划[D].兰州大学,2011.[4]孙振亚.高校建筑的复合化设计研究[D].北京建筑大学,2013.[5]王怡凡.湖南地区高校学生公寓生态设计策略研究[D].中南大学,2009.12/12