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低碳建筑綠色校園規(guī)劃論文
截止2012年，全國高校在校學生數(shù)約2537萬人，大學校舍建筑面積約61807萬m2[1]。校園已逐漸成為新的能源消耗聚集區(qū)。同時，綠色建筑領域發(fā)展趨勢越來越快，研究實踐已經(jīng)從一般綠色建筑延伸到特定用途的綠色建筑；從單體建筑研究轉向園區(qū)研究；綠色能源技術的運用已從單項技術發(fā)展為使用系統(tǒng)集成技術階段①。
1項目概況
揚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，冬季沒有供暖室內很不舒服。因此，該地區(qū)既要考慮供冷與隔熱，又要考慮采暖與保溫。揚州大學揚子津校區(qū)位于揚州市大學城，占地68.16hm2，總建筑面積約26萬m2，一次性規(guī)劃，分期實施，一期入駐4個工科學院。應對區(qū)域氣候是設計構思的切入點和創(chuàng)作思路[2]。被動式設計與主動式低碳策略相結合是實現(xiàn)綠色校園的技術措施[3]。利用工科學院的學科特點，將實驗室拓展為低碳建筑可展示的教育載體。從低碳建筑的體驗開始，延伸至綠色校園的整體營建。
2低碳建筑體驗
2.1被動式設計
揚子津校區(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。
（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議的需要，又考慮控制體形關系。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”形錯開一角，把大容量的建筑體量拆解為條式建筑的轉折扭轉。半圍合的空間既解決了閱覽室及報告廳等大空間的采光和通風問題，又巧妙地隔絕了外來干擾，提供給閱覽室安靜的學習環(huán)境。簡潔及豐富的空間層次表達了通往“知識大門”的理念。
�。�2）通風與遮陽通風與遮陽是夏熱冬冷地區(qū)建筑設計考慮的重要因素，自然通風可以減少空調的使用，有效遮陽則是應對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)的夏季主導風向垂直，形成良好的自然通風基礎。為消解南面板式建筑過長的缺陷，在南面底層局部架空，創(chuàng)造出可自然通風與遮蔭的中庭空間，同時，中庭亦形成豎向拔風口，可以帶動整棟建筑的自然通風。建筑功能結合造型采取了多種遮陽方式，西面利用建筑水平遮陽構件形成雙層表皮；在東立面大面積的石墻上，巧妙開口設置連續(xù)樓梯，形成校園交流場所；南面大面積的玻璃與周圍的水景相映成趣，休息平臺穿插其中，形成一個有機的整體。
2.2主動式技術
單一的可再生能源有其局限性，將多種可再生能源有機結合，是低碳建筑實現(xiàn)的一個新思路[5]。能源與動力工程學院樓位于該校區(qū)東南角，總建筑面積17380m2。建筑呈“工”字形布置，通過門廳連接南北兩棟樓，建筑體型簡單、既滿足功能又符合工科學院的特色（圖5）。而開放實驗室既是復合可再生能源技術的研究基地，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)象的特點是電網(wǎng)負荷低，供電系統(tǒng)峰谷差較大。而冰蓄冷空調系統(tǒng)具有獨特的“移峰填谷”的作用，可緩解電力供應緊張、提高發(fā)電效率；又可減少制冷機組容量，提高系統(tǒng)運行的可靠性。隨著峰谷電價的不同，又可節(jié)省運行費用。該校區(qū)選用了冰蓄冷加熱網(wǎng)蒸汽雙工況主機空調系統(tǒng)。按照主機優(yōu)先模式進行設計，主機及儲冰裝置容量減至最小，使冷卻塔及機房配套電力容量降至最小，節(jié)約大量初期投資。
�。�2）風光互補發(fā)電及太陽能土壤源復合熱泵系統(tǒng)該地區(qū)屬于太陽能資源的Ⅲ類地區(qū)。太陽能和土壤能以單一能源為驅動力的熱泵系統(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，既可彌補以上的缺陷，還可減小儲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的冷熱源。同時，風光互補系統(tǒng)將風力發(fā)電機和太陽能光伏組件發(fā)出的直流電能，通過并網(wǎng)逆變器將直流電逆變成單相交流電，實現(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)利用風能和太陽能資源的互補性，實現(xiàn)系統(tǒng)能源的優(yōu)化配置，是一種具有較高性價比的新型能源系統(tǒng)。
3綠色校園規(guī)劃
低碳建筑到綠色校園的營建不僅僅是簡單的設計及技術的疊加，最終需形成校園綠色系統(tǒng)設計。既要考慮微觀系統(tǒng)的作用，又要考慮宏觀系統(tǒng)的調節(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鍵要素。揚子津校區(qū)規(guī)劃為六個功能區(qū)，包括：資源共享區(qū)、公共教學區(qū)、專業(yè)教學區(qū)、生活服務區(qū)、文體活動區(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成；專業(yè)教學區(qū)布置學院組團；生活服務區(qū)包括學生宿舍、食堂及生活服務街；文體活動區(qū)位于生活服務區(qū)以西，布置運動場等設施。
3.2通風與防風系統(tǒng)
調整微氣候的節(jié)能策略之一是通風與防風。該地區(qū)冬季和夏季主導風向往往相反。夏季需減少對南風的阻擋，引導氣流進入，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”字型的半開敞組團形成穿堂風，而北側是毗鄰南繞城公路防護林的試驗田基地，為該校區(qū)提供良好的防風綠色屏障。南側及東側結合原來排澇河，形成圍合的水系統(tǒng)，夏季東南風導入校園，通過水系統(tǒng)的二次組織發(fā)散，改善整個校園的風環(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)北側規(guī)劃為試驗田基地，與繞城公路的防護林形成寬度自然、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，進行改造整合，形成完整的綠化及水系統(tǒng)，在此基礎上疊加道路交通系統(tǒng)，沿景觀線以組團院落的形式布置建筑，形成內外融合的氣候復合區(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，結合建筑面積、內部功能區(qū)域劃分、運轉時間等客觀數(shù)據(jù)對整體能耗進行提取、統(tǒng)計、分析。包括：電能計量、給水管網(wǎng)監(jiān)測、智能路燈管理系統(tǒng)等，并對校區(qū)的路燈和建筑物實行水電計量遠程智能監(jiān)控�，F(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進行分析，如圖9，在校園建筑中，食堂和旅游烹飪學院年單位面積耗電量較大，而教學樓和圖書館相對平穩(wěn)。從圖10可以看到，能耗變化呈明顯的季節(jié)性，指標最大值出現(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。
結語
揚州大學揚子津校區(qū)把區(qū)域氣候作為優(yōu)先考慮的設計要素，運用被動式和主動式相結合的技術策略，在低碳建筑設計及綠色校園營建方面進行了嘗試。通過實踐進一步反思設計，首先，在能源危機和環(huán)境問題日益凸顯的今天，建筑師的關注重點應從空間的表現(xiàn)形式，轉移到更多地考慮應對區(qū)域氣候因素的設計策略。其次，適宜的被動式設計是降低建筑能耗的基礎，而優(yōu)秀的主動式技術是實現(xiàn)低能耗建筑的重要措施。研究低碳建筑應充分考慮地區(qū)差異和時間因素。低碳建筑不僅需要其內部各要素的緊密合作，也要從校園綠色系統(tǒng)整體進行設計調控�？傊G色校園是一項長期而復雜的系統(tǒng)工程，相關營建理念需要時間的檢驗與后期的技術支撐。
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