綠色校園規(guī)劃設計論文
時間:2022-03-25 09:07:18
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1項目概況
中國人民大學東校區(qū)選址位于北京市通州區(qū)通州新城東部潞城鎮(zhèn),北京六環(huán)以外,至北京首都機場約30分鐘車程。項目用地范圍北至玉帶河大街,西至宋梁路,東至春宜路,南至運河東大街?;噩F(xiàn)狀地勢平坦,自然環(huán)境良好,現(xiàn)有一定數(shù)量的果林和少量村落。項目規(guī)劃力求多層面引入生態(tài)適應性策略,場地的園林綠帶與城市公共綠帶連為一體,形成整體開放的生態(tài)格局,通過氣候分析、生態(tài)規(guī)劃、綠色交通、低碳節(jié)能策略的運用以及一系列適宜生態(tài)技術的采納,將新校區(qū)打造成具有示范性的可持續(xù)綠色校園。
2設計策略
“綠色校園”,是指在全壽命周期內(nèi),最大限度地節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材,保護環(huán)境,減少污染與碳排放,為人們提供健康、適用、高效使用空間,與自然和諧共生的校園。在中國人民大學新校區(qū)規(guī)劃設計中,基于對場地環(huán)境氣候和建筑功能的基本解讀,形成總體的規(guī)劃布局分區(qū)策略,通過校園規(guī)劃物理環(huán)境仿真技術(主要是指風環(huán)境模擬、日照模擬及典型立面的采光遮陽模擬三個方面)的應用,對規(guī)劃設計方案的生態(tài)適應性進行反復驗證和改進,最后形成合理的規(guī)劃布局和建筑單體設計控制導則。
2.1通過功能與場地氣候解讀,劃定基本功能區(qū)
通過對校園功能需求的解讀,以及周邊環(huán)境的分析,充分考慮使用便捷、城市關系、資源共享等因素在功能上進行合理布置。公共教學實驗區(qū)位于校園中心板塊,包含了公共教學、實驗組團和標志性建筑圖書館。學院區(qū)根據(jù)各自不同的學制特點相互組合,并分為東西兩片。考慮到北京地區(qū)夏季主導風向為東南風,冬季主導風向為西北風。規(guī)劃布局以冬季防風為主,同時兼顧夏季和過渡季自然通風。規(guī)劃設計中將宿舍類建筑布置在地塊北側,以阻擋冬季冷風,同時地塊東南側布置體育區(qū),體育運動場地多,建筑較少,以確保夏季通風流暢,其余部分體育場地結合學生生活區(qū)布置。公共活動區(qū)位于南北軸線末端和北面生活區(qū)中間。以湖面為中心設置了學生事務中心、文體中心和榮譽堂三組建筑。專家公寓及教工區(qū)位于東面,位置相對獨立,享有宜人的居住環(huán)境,便于與城市聯(lián)系。資源共享與對外交流區(qū)包括了對外交流中心、國際園、校部機關辦公樓,布置于基地南面,在使用上保持相對獨立且靠近城市道路,方便對外事務與活動的開展,校部機關辦公樓位于入口西側。
2.2保護原有植被,建立立體生態(tài)綠化網(wǎng)絡系統(tǒng)
在校園開放景觀空間設計中,運用景觀生態(tài)學原理,建立立體生態(tài)綠化網(wǎng)絡系統(tǒng),一方面保護基地內(nèi)原有植被;另一方面,利用立體種植實現(xiàn)區(qū)域劃分。根據(jù)不同分區(qū)的空間異質(zhì)性,由生態(tài)廊道延伸出綠軸,形成聯(lián)系和劃分各組團的中心綠化,再由組團綠化滲透到各節(jié)點內(nèi)部。選用與當?shù)貧夂?、土壤相適應的物種,利用不同物種在空間、時間和營養(yǎng)生態(tài)位上的差異來配置植物,最終形成喬灌草結合、層次豐富、配置合理的復合植物生態(tài)群落。利用綠地凋落和綠肥等土壤適應物,進行再循環(huán)和再利用,形成群落自肥的良性循環(huán)機制,從而減少施肥、除草和修剪等工作,降低綠地建設費用。此外,立體生態(tài)綠化網(wǎng)絡系統(tǒng)的建立,為各建筑組團氣候調(diào)節(jié)形成了園區(qū)內(nèi)組團級的開放綠化空間,有助于緩解熱島效應,改善空氣質(zhì)量,同時為夏季自然通風預冷和空氣質(zhì)量改善提供渠道。
2.3合理布局建筑組團、改善校園微氣候
完成基本功能分區(qū)后,引入物理環(huán)境仿真技術對規(guī)劃組團進行多種的布局方式驗證。在風環(huán)境模擬過程中,采用計算機流體力學CFD軟件優(yōu)化校園整體規(guī)劃方案,通過多組團之間相互關系、組團內(nèi)建筑的組合方式的優(yōu)選,使校園內(nèi)公共活動區(qū)域及建筑物周圍15m高處風速小于5m/s,保證室外行人的舒適性。冬季建筑物前后壓差不大于5pa,避免冬季較強的冷風滲透,減少建筑物冬季采暖能耗。夏季75%以上的建筑前后保持15pa左右的壓差,避免局部出現(xiàn)渦旋和死角,保證建筑充分利用夏季、過渡季的自然通風潛能。根據(jù)以上分析結果,將高層宿舍放于基地北側形成連續(xù)界面,在冬季能夠有效擋住北風。南面教學及學員建筑結合利用綠色生態(tài)帶底層局部形成架空,使內(nèi)部院落能夠有效得到舒適通風。因此在規(guī)劃過程中,會對以后的教學及科研建筑單體提出架空率的要求,在校園北側界面提出界面連續(xù)率的要求。在東南側的球場和體育館,密度和高度較小,體育館采用流線型設計,對減少夏季風阻礙具有積極的作用。同時,在組團規(guī)劃設計時采用計算機軟件進行日照模擬嚴格計算日照間距(圖7),校園規(guī)劃方案中兩棟建筑間的間距可以保證后排建筑底層在大寒日獲得不低于2小時的滿窗日照??紤]到現(xiàn)代教育不再僅僅局限于課室,室外活動日益增多,設計中對校園外部空間進行重點關注,確保室外開敞空間在冬季可以獲得充足的陽光照射,以適應現(xiàn)代校園活動日益多元化的發(fā)展趨勢。
2.4提高圍護結構熱工性能,降低建筑能耗
通過合理設計防曬墻、綠色中庭、緩沖邊庭,通風樓梯間,通風井等形式,可以改善室內(nèi)的熱環(huán)境和空氣質(zhì)量。注重建筑體形朝向選擇,樓間距以及窗墻面積比,采用遮陽措施,充分利用自然通風和天然采光,可以有效降低建筑能耗。通過計算機動態(tài)模擬方法確定建筑照明能耗、空調(diào)能耗和采暖能耗之間的平衡點。確定外遮陽詳細構造,根據(jù)教學、辦公、實驗、住宿等不同的使用功能,為建筑單體選用不同的圍護結構。對宿舍等熱工性能要求高的建筑,采用外墻外保溫、屋面保溫和樓梯間隔墻保溫,以及高效節(jié)能窗、雙層通風玻璃幕墻、低輻射玻璃等節(jié)能措施。對于集中在白天使用的建筑,則采用了遮陽板、節(jié)能窗、種植綠化屋面和陽光間等節(jié)能措施。根據(jù)以上原則對校園中建筑制定建筑單體設計指導手冊,從保溫隔熱、遮陽、通風、照明四個角度對后期建筑設計進行限定,從制度上確保校園規(guī)劃生態(tài)適應性策略的延續(xù)性。
3結語
在綠色校園的規(guī)劃思路中,建筑物理環(huán)境計算仿真將會占據(jù)越來越重要的位置。一方面可以幫助建筑師及時發(fā)現(xiàn)方案中的不足,并不斷調(diào)整、逐漸修正和完善;另一方面,它還可以幫助建筑師在規(guī)劃環(huán)節(jié)對建筑單體設計提出相應的控制要求。同時,引入物理環(huán)境計算機仿真模擬有利于形成跨學科的創(chuàng)新理念,起到協(xié)同創(chuàng)新的作用,對校園規(guī)劃設計理論發(fā)展起到積極推動作用,對完善綠色校園設計實踐方法具有重要的意義。
作者:姜帆單位:華南理工大學建筑設計研究院
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