汪滋淞:綠色校園及同濟大學綠色建筑概述
3月23日下午,第八屆園冶高峰論壇暨亞洲園林大會分論壇“城市設計與綠色建筑國際論壇”在北京新疆大廈召開。同濟大學設計創意學院副教授、綠色建筑協會理事汪滋淞作了題為《綠色校園及同濟大學綠色建筑概述》的講座。她講述了我國綠色校園建設的背景,列舉了金茂府小學、無錫古運河實驗小學等多個綠色校園優秀案例,介紹了同濟大學綠色可持續建筑的設計理念和生態技術等,闡述了如何通過可持續發展教育、健康生活和教育環境的創造,來建立改善能源效率、節約水源、保護資源、集約土地、提高環境質量的教育建筑或教學社區。以下為汪滋淞演講內容實錄:
同濟大學設計創意學院副教授汪滋淞
今天向大家分享一下綠色校園的規劃建設和在中國的發展。
一、背景
1、校園是社會耗能大戶
大家對綠色校園不是特別了解,覺得綠色校園這個規劃和我們相距甚遠,我們做城市規劃以及校園的建設時,環境景觀是非常重要的內容,但是校園是社會的一個能耗大戶,這是需要大家了解的。無論在國外還是國內,從能源數據統計中可以看到學校建筑總能耗僅次于各類辦公建筑的能耗總和。
2、中國教育發展現狀
表1 2016年教育部數據統計表
這張表是2016年教育部數據統計表,中國的學校基數大,更多的學校需要進行建設。普通小學達到17.76萬所,初中5.21萬所,高中2.47萬所,中等職業學校1.09萬所,普通學校2596所。這么多學校,其中學生教師數量龐大,2016年底學生達到2.90億人,面積達到32.6億平方米。
3、綠色建筑行動方案
國家住建部對綠色校園非常重視,前副部長仇保興說過綠色校園是中國綠色建筑的成熟轉型,我們大家以后做設計包括做規劃都需要中國綠建委評規劃,是一等還是二等。他們認為,為什么做綠色建筑呢,希望學生更好的生活,綠色校園也成為生態文明的示范基地,學生積累可持續發展的概念。
大家如果出去做設計,你們做的設計根據中國的要求,符合綠色建筑行動方案要求,要達到綠色建筑評價標準等級的。政府投資的學校在很多的綠色方案細化中要求達到綠色建筑標準。
4、建設綠色校園的使命
什么是綠色校園?是通過可持續發展理念,創造健康的生活和教育環境,建立和改善能源利用效率,設計出節約水源保護資源,提高建筑環境質量的教育建筑或教學社區。
大家想一想城市設計和綠色校園有什么關系呢?在我的理解當中,綠色校園是非常好的小型生態母體,我們做了大量生態城市之后要評價它其實有困難,它的能耗、水耗采集有很多問題,有些生態城很少有人居住,這其中對能耗的采集不是特別準確。同學們生活在校園里面,整個就相當于一個小型的生態城,我們對它的水耗、能耗,包括校園的設計進行合理地把控,同時一些相關經驗可以輻射到綠色社區、建筑,包括智能城市。
中國綠色建筑與節能專業委員會是住建部下屬的單位,現在做綠色建筑的內容必須由他們評審。綠色校園學組是他們負責綠色校園的編制和評價內容的單位。
二、綠色校園案例
綠色校園在中國如火如荼的發展,這是全國高校在綠色校園中具有開創性積極活動的表現。下面分享幾個綠色校園的案例。
1、金茂府小學
金茂府小學,是由朝陽區的教委和方興地產打造的,金茂府小學還是做得很好的,建設面積3400平方米,容積率0.6,地上建筑面積8000平方米,地下建筑面積2089.7平方米,建筑高度18米,綠色地35%,獲得三星建筑設計運營標識(圖1)。
圖1金茂府小學
在該設計當中,可以比較全面地看到廢棄場地的再利用,原來的場地是工業用地,該項目針對工業用地進行了土方挖取,再進行回填,做到了100%的屋頂綠化,大家對這個東西不是特別敏感,以后進入設計院做一個學校景觀配合,要達到三星,景觀在里面需要達到什么樣的要求、等級,這些內容都要掌握。
除了屋頂綠化做到100%,還有室外透水地面45.7%,地下空間利用率達95.1%,對能源采用地源熱泵,在項目中優先使用地源熱泵冷熱的供給。
建筑通過南向的開窗進行自然采窗,包括可調整的外遮陽。
利用中水綠化灌溉和沖廁,采用噴灌和滴灌的節水灌溉技術,該節水技術能達95%的節水量。
還有可再循環材料的利用,采用了鋼結構,是很好建筑材料的回用。
空氣質量監控系統,對于圖書館、食堂采用了二氧化碳監測點,能夠非常準確地監測生活中存在的問題,包括可循環材料、節水器具、室內的光環境等等。
導光筒,是通過一些方式對太陽光進行折射,通過導光筒系統,基本上77.19%的地上主要功能空間采光系數達到要求。
做設計時還可以進行風環境模擬分析,感受一些強度、搭配和建筑之間的舒適度關系。風模擬的時候,風速小于5M/S還是比較好的。
2、無錫古運河實驗小學
無錫古運河小學這個項目是我做的。東林小學創建于1902年,前身是歷史上著名的東林書院,綠化率達到30%多(圖2)。
圖2 無錫古運河小學
這個項目當中為什么采用這種形式呢?這個場地其實非常擁擠,小學要求達到非常高的日照系數,在我們申報的時候前面有一個住宅區,所有的日照要調整。我們采用了學院制的書院設計理念。中國整體上對儒文化的敬仰,同時是書院形式的嚴肅性,呈現的是書院制的文化體系。
景觀不僅要做得漂亮,更應該優化環境能耗以及達到理想的可持續發展目標。我們采用了降低能耗,采用透水磚;遮蔭達到30%,降低場地的熱效能;大面積自然采光;節約利用土地;利用建筑空間加強自然通風;利用各種措施降低熱島效應。此外,該項目當中還有兩個屋頂立體綠化。屋頂綠化包含兒童的運動場,下課之后學生可以在其中進行交流。
從該設計中可以看到屋頂綠化原汁原味體現了城市的需求,圖2右下很有意思,和普通學校一樣,這個學校希望開辟作為學生小耕種麥、植物種植學習的場地,該設計結合了植物、花卉的種植和已有空間的內容,讓學生在寓教于樂當中學習到更多。
圖2左下角中庭的內容,體現了古文化的要求,包含古代園林的設計內容。通過中國木頭的結構做成鳥類棲息的小型構架。這個設計當中同樣采用了滴灌和噴灌節水技術,達到80%的節水量,可再循環的利用,聲環境的優化,創建海綿校區。大家做設計時要注意可滲透率,整個場地應該把水涵養過后通過夏天蒸發形成微環境。
3、杭州勇進中學
杭州勇進中學是初中,2012年獲得綠色建筑二星級設計標識。一開始投資658萬元,建成之后每年節省55萬元,單位面積成本增量98.3元,綠色建筑達到二星以上會返還設計單位建造費(圖3)。
圖3 杭州勇進中學
做景觀規劃一定要通過合理的景觀設計達到節能效果、節約用地效果,通過連廊的連接,場地規劃非常緊湊,也是非常好的節約用地。節約用地跟景觀規劃有關系,合理的節約用地能夠讓學生有更多的活動場地,提高土地利用效率。我們采用了風環境的模擬,用建筑空間加強通風,使場地達到很好的舒適性。包括遮陽設計整個場地下方和上方進行了部分抬高,雨水匯流到操場中,雨水會下滲,把雨水進行存期,可以用來沖廁所、景觀灌溉。
圖4 聲環境模擬
該設計循環建材,整個項目采用鋼材,這些材料都可以循環的。還有物理環境優化,我們通過一系列物理的手段,包括太陽能,從設計上的優化達到效果,空氣質量的監控系統,建筑能耗系統,聲環境優化。這個項目采用聲環境的模擬,整體上達到更好的效果。我做景觀為什么做聲環境控制?尤其是學校,聲環境是有必要的,建筑設計要考慮到沿街布置連廊隔檔噪聲,起到一定的作用(圖4)。
4、杭州丁蘭中學
我們投資比較低的時候采用什么樣的手段來實現自己的想法呢?杭州丁蘭中學項目工程投資4.9千萬,單方造價1980元。其中綠色建筑成本增量12萬,單方成本是5萬一平米,為我們的校園運營提供助力。
圖5 杭州丁蘭中學
同樣是節約場地,規劃非常緊湊,采用連廊銜接場地,做到建筑的自然通風,用土方進行場地回填內容。圖6它整體的效果,學校架空層、校園導風起坡,還有高反射隔熱型涂料等等。
圖6杭州丁蘭中學實景
三、可持續校園在同濟大學
圖7是我們做的同濟大學綠色建筑地圖,大家有空一定要走一走。我是中國綠建委的委員,我也很重視在同濟大學進行一個綠色建筑的引導。該設計是三維的,這個項目中有非常多的綠色建筑,我們的導圖免費給市民,希望讓大家了解同濟大學做了哪些綠色建筑,本身是科普方式,也帶學生了解綠色建筑(圖7)。
圖7 同濟大學綠色建筑地圖
1、同濟大學文遠樓設計
是以前建筑系的樓,始造于1953年,這是包豪斯風格飄蕩到中國的第一粒種子,那個時代設計方式比較浮夸,做的如此簡潔的在中國是第一個。這個項目獲得了中國優秀建筑創作獎。
圖8 文遠樓
對于一個要保護的建筑怎么改造,這是2006年改造的,我們花了非常大的代價,當時是做世博會之前的項目,我們在同濟大學里面做了很多實驗,這棟樓也是我們用于世博會低碳設計的試驗品。我們結合城規學的力量和國外參與做了地源熱泵技術、太陽能、輻射吊頂技術、內遮陽節能系統、綠色材料及保溫體系、屋頂花園、節能照明系統、雨水收集系統、太陽能系統等等(圖9)。
該項目一層非常灰暗,二三層采用無走廊式單側采光。大面積采光的結構形式為鋼筋混凝土框架結構,不對稱錯層式。這是文遠樓的節能保護技術,雖然我們做景觀但是希望大家一定懂一點建筑,否則景觀和建筑永遠無法契合,景觀是建筑另外的表現方式,一個糟糕的景觀建筑完全是展覽式的。
文遠樓生態節能技術的特點有改善外圍護結構的保溫特性等等。
圖9 綠色建筑技術
屋頂綠化,大家覺得好像其貌不揚,在1952年上的項目做屋頂綠化,在2006年是比較困難的內容,它的荷載無法達到,我們采用最小覆土無需維護的屋頂綠化系統,采用無土種植草皮技術綠化以及中水,設置屋頂噴淋系統,考慮了雨水收集利用系統。它實現了智能化測試控制,根據實時氣象使用參數進行溫度的建筑完善
大家以后做一些文化保護建筑景觀,建筑上面有一些文化元素,完全可以應用到環境里面來。我們有一個遮蓋小型便利所,采用了一些文化元素內容。
2、同濟大學大禮堂建筑可持續設計
同濟大學大禮堂,也是比較有意思的建筑,改進了原來材料施工的不完善之處。它原來不是大禮堂,而是一個食堂,在2005年進行改造的時候,我們采用了一些比較有意思的設計方法。我們對于屋頂的形式采用了禮堂頂部結構單元的開窗形式,熱空氣上升,冷空氣下降,利用保留下的禮堂屋頂側窗形成了一個自然通風系統,在春季和秋季時期可使用自然通風(圖10)。
圖10 同濟大學大禮堂
從該設計可以清楚看到,這個大禮堂達到音樂廳等級的音效效果,依據視線分析大幅度調整觀眾廳地面,座位下方設靜壓箱安置空調系統,采用地源新風技術等等。屋頂建成的項目,采用內保溫和外保溫的結合。我們采用地源新風送風系統,充分利用地熱和熱交換原理,降低空調能耗(圖11)。
圖11 大禮堂設計圖和內部結構
(3)同濟大學巴士一汽汽車庫改造策略
這是亞洲最大的停車場,后來這個項目進行了綠色建筑改造,也是住建部非常重要的項目。該項目綠色建筑改造成本高于重新把它拆了改造。
我們保留了場地的車庫,進行建筑垂直綠化、屋面綠化,利用自然通風、可循環材料、雨水回收等各種措施。節約了約25000平方米混凝土。改造過程中對頂部加建,車庫加建。圖12可以非常清晰看到項目當中采用的太陽能板和效果,太陽能在這里面進行了使用。圖13是總體的效果。
圖12 屋面鳥瞰
圖13 總體效果
太陽能板的使用面積非常大,使用了單晶硅、多晶硅和薄膜非晶硅等多種材料。光伏的立面,采用了20%的透光薄膜,以及垂直遮陽方式。整個場地是建設設計院和停車場,會產生噪音、尾氣散熱等問題,包括設置花池等模塊。同時設置屋頂綠化,這是比較好節能減排措施。內院設計了中庭,把自然采光引入當中,有自然通風效果,提高建筑的舒適性。
(4)同濟大學體育館
同濟大學校區的體育館,真的是太擁擠了,不能在里面做一些大的項目,我們在里面設置了生態節能體育場,總建筑面積39000多平方米,容納車輛999輛。如果你現在去看它的垂直綠化還沒有長出來,這是一個非常好的范例,節約場地,通過環境景觀設計手法和建筑結合,達到把建筑隱于環境當中的效果。室外設置小型足球場2個,室外籃球場1個,地下露天內庭院和采光井,井抬高地面,擴大照明。
綠色校園,我們有沒有方式引導綠色校園怎樣做,以前有行業標準,我們也非常重視綠色的規劃。在規劃生態環境健康當中景觀已經占兩個部分,規劃與生態、環境與健康,預示著城市的發展,景觀扮演著很重要的景色。
山東建筑大學的一個場地是廢棄場地再利用,原來是一個礦區,后面有一座雪山,它整體上是主廣場,通過廢棄場地的利用,采用了規劃手段、景觀手段把不利條件變成非常有利的條件,不同的高差可以得到環境整體上非常舒適的形式。主要技術比如雨水收集利用、地源熱泵、自然通風技術等等。它的原貌是溝谷原貌,景觀扮演了非常好的角色,通過景觀的處理和場地不同的做法,讓學校達到綠色可持續發展,這個項目也拿到了三星。
非常感謝大家。
編輯:liqing
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