绿色高校建筑节能规划设计探究

绿色高校建筑节能规划设计探究

林叶童 徐婉怡 禹福涛

辽宁工程技术大学土木工程学院（辽宁阜新 123000）

摘要：在碳中和背景下，创建环境友好型社会、推进资源节约型建设是我国的战略性目标，而高校作为培养高素质人才的主要阵地，应重点打造绿色校园，为学生创造良好的学业空间，绿色高校建设应突出建筑节能规划设计，这对于缓解能源危机至关重要。本文简要分析新背景下绿色高校建筑节能规划设计，旨在为打造和谐融洽的绿色校园提供理论参考。

关键词：碳中和；绿色高校；建筑节能

引言：大学作为培养现代化人才的主要机构，发挥着科技创新、学术创新的重要作用，承担着教育、科研和服务的使命。在我国经济、政治、科技的不断发展下，教育事业取得显著成果，出现了多所高校打造绿色校园的热潮，而建筑规模和面积的扩大，与招生数量的增加、教育事业的上升相符；也就是说，建设绿色校园有利于为学生创造良好的校园环境，使丰富的教育资源相互整合，推动教育事业迈向新的征程。但在实际的绿色校园建设中，存在许多亟待解决的问题，如容积率过高带来的资源浪费和环境污染等，基于此，本文坚持可持续发展理念，探究碳中和环境下绿色高校建筑节能规划设计。

一、碳中和背景下建设绿色高校概述

《全球1.5℃升温特别报告》文件中，明确表明全球变暖的严峻形势下，温度应控制在1.5℃内，并于2050年前后实现全球范围内净零碳排放。换言之，碳中和也就是人们在生产和社会活动下释放出的二氧化碳含量，通过采取有效措施吸收这些含量，使得两两抵消后，逐渐形成净零碳排放量的趋势。近年来习近平总书记先后多次发表公开讲话，表明我国应致力于提高自主贡献力度，逐步完成碳中和目标，设计2030年前碳排放达到峰值规划，经优化产业和能源结构，力争在最晚于2060年实现碳中和重任[1]。《政府工作报告》中，李克强总理明确指出，应稳扎稳打稳建碳达峰、碳中和各项工作。

在国家大力倡导国民经济可持续发展的前景下，倡导资源节约、彰显绿色环保理念的重要性不言而喻，高等学校作为培育人才、创新科研活动的主要基地，是构成社会的重要组成部分，应全面贯彻和落实节能减排重任。由于高校是资源能源的消耗大户，应通过绿色校园建设，控制各项办学费用，节约资源能源，在全社会范围内充分起到引领和示范作用，同时又在教师和学生群体中具有积极意义，使广大师生增强节能环保意识，提高相关技能，为经济和社会发展贡献力量。

二、建设绿色高校节能规划设计的必要性

能源危机是全球范围内普遍关注的问题，而建筑作为基础产业，在建筑过程中会引发能源消耗和环境污染，如环境污染、水污染、固体废弃物污染、温室气体排放等问题，同时造成土地资源紧张及其他能源浪费。当前我国建筑项目工程与日俱增，每年新增建筑规模高达20亿m2以上，但节能建筑少之又少，占比值仅为8%-10%，结合相关资料发现，我国建筑能源资源消耗高出发达国家的3-5倍。建设绿色校园，应以建筑节能设计为核心，明确具体建设目标，制定节能方案，创建健康舒适的校园环境，达到废物排放绿色无公害的目标，使建筑功能更加科学合理，具有灵活运用的特点，不管是高校前期的施工建设中，还是在后期的办学和教学中，应全程认真贯彻绿色生态理念，将各项环保目标依次落实，如节能、节水、节地及节材等，使环境保护工作无处不在、无时不在。高校绿色校园建设是一项综合工作，涉及到校园规划、运行管理、教育普及等方面，除了包括老校园的重新改造及维护管理外，又要统筹好对新建校园的全程管控。因此，建设绿色校园过程中，应以新建建筑和改造建筑的节能设计作为重点工作。

三、碳中和背景下绿色高校建筑节能规划设计策略分析

（一）树立绿色高校建设理念

高校的教育事业以学生为主体，学生既是学习者，又是校园建设与发展的参与者，学生绿色环境素养水平的高低，直接影响到绿色校园的建设进程。在绿色校园实际建设过程中，应进行规范控制和管理的手段，避免各种资源消耗，同时协调好社会、学校和个人三者之间的关系，让学校全体师生充分参与到校园建设中来，这也是植入绿色环保理念的新路径，使管理方式与技术手段相统一，为校园规划、运营管理和教育普及提供有力依据。为此，学校应打造一支具有先进绿色环保意识的师资团队，让教师在日常教学活动中渗透绿色环保理念，这对于提高学生核心素养起到积极作用。例如，学生在校园内每天的生活和学习，无时无刻不制造大量垃圾，面对大量的生活垃圾，学生应具有垃圾分类的处理意识，严格约束自身行为，而不是随意丢弃垃圾，这关系到校园建设垃圾处理是否科学化、合理化，也对高校绿色建设及节能规划具有重要意义。为了使节能减排理念深入人心，强化教师的引导作用，可引入绩效考核制度，使节能管理工作、节能方式更具有新颖性。建设绿色校园应植入先进的环保及节能减排理念，形成社团和宣传教育基地，加大人力物力投入，充分利用校内资源，如网站、广播室等，在校园的各个角落设计一些节能标语，使广大师生具有高度的环保意识，并渗透到生活和行为上，养成良好的环保习惯，为建设绿色高校及节能改造创造有利条件。

（二）绿色高校节能体系设计策略

1.新建节能绿色建筑

绿色建筑的节能建设包括多方面内容，如场地规划、环境规划、景观规划和能源规划等：（1）场地规划：《普通高等学校建筑规划面积指标》文件中明确提出高校建设应明确用地面积，从根源上杜绝土地资源的浪费，严格避免追求奢华建筑风格，应结合师生实际需求，提高对土地资源的循环利用、重复利用和高效利用；高校在对场地的规划上，应处理好与自然环境的协调关系，打造绿色建筑，既要赋予丰富的人文气息，又要与自然环境融为一体，将丰富的社会资源相互整合，打造科学合理的空间格局，提高场地规划的容积率和绿化率。（2）环境规划：在环境规划上应科学布局校内交通路线，采取人车分流的做法，创建车辆停车场所；在对路面的打造上，使用透水性能较好的辅装材料，安置好遮阳遮雨设施；结合校园师生生活，创建垃圾分类处理区域，对于废弃物要提高再利用效率，将分类的垃圾作统一处理，避免造成环境污染，而实验室内存在的一些毒害污染物，应强化回收和处置，防止引发环境危害。另外，高校要控制三废的排放量，尤其人口密度比较大，会产生大量的生活垃圾和废水，应对三废进行集中处理，降低对环境的破坏程度。例如，在校园内部可规划一个小规模污水池，在对废水进行回收处理后，实现绿化灌溉功能。（3）景观规划：高校内部的景观规划，应结合学校特色、区域环境及气候变化等因素，创建良好的校园人文环境，为广大师生提供学习、交流、运动及休息的空间场所；景观的规划及设计应结合校内自然环境和经济条件，不能过于崇尚豪华的设施建设，这与绿色环保的节能理念背道而驰；对于绿地景观的打造，要在保护原有植被的基础上，利用先进的施工技术，修复残缺的生态景观，提升绿色景观的特色与品质，搭配好乔木、灌草坪种植，遵循生态平台系统。（4）能源规划：在高校建筑建设过程中，应该对产生的能源负荷作科学预测，分析内外环境给校园建筑带来的影响，如周边区域、气候及地形等，结合校园用能需求和师生需求，优化能源系统结构，增加保温材料，突出建筑的实用功能。控制建筑物层数及外形从而降低建筑能耗，遵循因地制宜原则，充分利用可再生能源，最大化地保护原生态的自然环境。

2.对既有建筑节能改造设计

建筑节能设计，旨在强化绿色校园建设，为高校建筑节能规划提供设计指导和参考：（1）建筑热工设计：《公共建筑节能设计规范》文件中，明确提出建筑节能设计标准要求，对此高校应结合实际的建筑需求，规划节能目标，严格控制建筑外窗的窗地比,满足节能需求。比如在空调房间内，采取于外窗加用双层中空玻璃的做法，在中空玻璃结构当中充入惰性气体，利用光变色玻璃结构，阻碍紫外线直射入室内，防止室内热空气向外散失[2]；同时玻璃幕墙还可以结合建筑物功能，增加富有地域特性的遮阳设施。（2）建筑通风设计：积极利用计算机模拟技术，打造空间格局，充分利用光照特性。如2012年Anna Laura Pisello等基于能耗分析软件建立的评价模型，利用Energy Plus软件进行能耗模拟，验证了模型的适用性[3]。结合夏季气候，充分利用风向特点，设置建筑幕墙通风换气装置，降低取暖设施和空调使用带来的能耗。（3）建筑照明设计：结合校园建筑的实际功能，应分析日照因素，使多个建筑物都具有良好的采光性。巧妙利用建筑的透明结构，通过太阳的光、热特性，降低照明设备的能耗和使用率，将自然采光与人工照明合理结合；与此同时，高校在打造照明系统时，应多使用节能灯具，对于大面积的教室场所，应规范安装及控制措施。（4）建筑节水设计：结合校园建筑的不同功能，应注重供水管网布局，调整好水压，避免产生爆管、超压出流问题；在安装计量装置时，应布局室外埋地管网，采取分段进行水平衡测试的方法[4]。（5）建筑声环境设计：通过对建筑空间的合理布局，规范隔振、减震、消声等措施，避免相邻空间运行产生噪声污染，尤其是校园外墙及外窗，要加用隔声降噪设施。（6）室内空气质量设计：《采暖通风与空气调节设计规范》文件中明确指出新风量及送风方式应符合室内通风换气卫生需求，尤其是对于建筑面积较大的空间，要以先进的技术手段为支持，改善气流组织，使室内空间的空气更加流通，便于及时排除毒害物质，增加通风效果；同时将自然通风与设备通风进行有机融合，创建复合系统对二氧化碳浓度加以调节，实现在线监测和动态管理。

3.能源（资源）再循环

随着建筑能源危机的影响，很多学者提出“循环经济”理念，循环经济从资源节约的角度出发，着重强调高效利用和循环利用，以减量化和资源化为方向，以再利用为手段，以低排放、低消耗、高效率为目标，与可持续理念不谋而合。比如利用水资源、风能、太阳能及采用新型建筑材料降低损耗等方式,保证建筑性能的同时,充分利用可再生资源。（1）水资源利用：考虑到水资源的紧缺性，结合高校所在地的气候条件，设计建筑应对雨水进行收集与处理，并融入到景观设计中，提高技术利用的经济性，实现雨水资源的积蓄和利用；同时还要创建分质供水系统，分为用水供水和回收用水两大部分，用水供水保障师生饮用及使用，回收用水满足冲厕、绿化及道路冲洗等需求。（2）风能利用：风能是一种清洁无公害的可再生能源，可以利用风力发电转化为电能，被人们所使用。根据高校所在地风力强弱，合理设置风力发电设备，进而减少高校用电费用，提高节能效果。（3）太阳能利用：太阳能光伏发电是用高效率晶体硅太阳能电件,为照明和暖通空调设备提供电能。具有可靠性高、使用寿命长、对环境无污染等特点,发展前景广阔，有着良好的利用价值和发展前景。太阳能还可以为高校提供热水，结合高校所在地的太阳光照特性，设置太阳能设备用于集中供热水区域，进行热水系统循环。对于高校某些有较少热水需求的区域，可设置单独加热电源，以免热水循环管道过长，造成不必要的热量损耗和末端浪费。（4）采用新型建筑材料：随着科技的发展，许多新型建筑材料代替了原有的建筑材料，通过对建筑结构合理运用以及提升建筑材料性能等手段能够在一定程度上减少建设用材的使用，且具备更高的使用价值和更好的节能效果。比如,高校建设可使用组合钢模板或PVC模板替代传统木模板,提高材料周转率,实现循环利用[5]；多孔砖作为新型外墙材料,自身重量较轻,结构简单，保温效果好,具备较好的节能效果,

4.完善绿色高校的节能监管平台

为使得绿色校园建设符合相关标准，应将绿色校园的管理工作提到日程，提高广大师生的认知和重视程度，使其在校园生活中更有保护环境的自觉性，积极推动绿色校园的发展，对此应健全管理制度内容和各类节能管理岗位职责，使得各项环保制度严格落实，逐步达到节能减排目标。制定符合高效节能的监管平台利用云计算技术加强智能监控[6]，综合分析各能源的使用情况，对设备进行有效监控。同时，对高校各建筑能耗进行统计,对高校建筑进行节能优化,进行节能改造,提高高校建筑节能效果。全方位强化管理工作，创建良好的人文关系，与环境友好相处，创建绿色新型校园。

四、结语

高校在绿色建筑建设过程中，应控制能源消耗，创建和谐融洽的校园环境。因此，在社会各界对生态环境重视的形势下，高校应树立绿色环保理念，增强广大师生的节能减排意识，既要重视绿色建筑的前期建设，又要注重对建筑物的后期使用及修整，不断美化校园环境。在教学活动中，做好对绿色环保知识的宣传及学习，使大量师生充分参与到校园绿色建设中来，提出节能改造的新策略、新思路，这对于保障高校的正常运行具有重要作用。

参考文献：

[1]黄锴强,薛飞,徐水太.绿色校园背景下校园建筑节能化改造市场研究[J].建设科技,2020(13):15-17.

[2]陈立胜,肖金强.浅谈严寒地区既有高校教学楼的节能改造[J].建材与装饰,2019(25):88-89.

[3]Anna Pisello,Michael Bobker,Franco Cotana. A Building Energy Efficiency Optimization Method by Evaluating the Effective Thermal Zones Occupancy[J]. Energies,2012,5(12):

[4]毕晓莉,苗馨馨.被动优先的河西地区校园建筑节能设计研究——以酒泉市职业技术学校新能源综合楼设计为例[J].建筑节能,2018,046(011):15-21.

[5]周旸.基于绿色建筑理念的建筑规划节能设计研究[J].城市住宅,2019,26(04):172-174.

[6]杜必文.我国高校校园建筑节能管理现状及问题研究[J].科技创新导报,2017,14(35):152-154.

【作者简介】林叶童（2001.02-），女，汉族，辽宁省大连市人，辽宁工程技术大学土木工程学院建筑环境与能源应用工程专业本科在读，主要研究方向：建筑节能规划设计。