日本儿童教育建筑中的绿色设计——以陆别町小学和昭和学院幼儿园为例<br/>

日本儿童教育建筑中的绿色设计——以陆别町小学和昭和学院幼儿园为例

2012-12-11株式会社北海道日建设计HokkaidoNikkensekkeicoltd

生态城市与绿色建筑 2012年3期

株式会社北海道日建设计 / Hokkaido Nikken sekkei co.ltd

株式会社日建设计 / Nikken Sekkei ltd

编辑整理_黄献明 / Edited by HUANG Xianming

与其他类型建筑相比，儿童教育建筑的绿色化具有特殊的内涵，因为其使用者主要是我们这个世界未来的主人，因而绿色的理念经由儿童教育建筑可以更直接地传达并深深根植于下一代的价值体系中，对于社会形成可持续发展的共识，意义深远。也正因如此，对于儿童教育建筑的绿色设计，建筑师们除了需要解决相关的绿色技术及其与建筑的有机结合问题，更需要特别关注如何通过设计手段，将绿色和可持续发展的理念予以更简单的表达，使其得以自然滋润孩子们的心灵，潜移默化地促成相关价值体系的建立。本文通过对日本两所最新儿童教育建筑的实践剖析，介绍在这一领域的最新思考。

1 陆别町小学绿色设计——一座日本寒冷小城中的温暖小学

陆别町小镇位于日本北海道州（Hokkaido）中部，是日本最寒冷的小镇。在这里，漫长冬日里的温度常常达到零下30℃，而在其短暂的夏天，最高温度又可以达到零上35℃以下。陆别町小学就位于这座冬夏极端温度差达到70℃的小镇里。

陆别町小学建筑集成了多种绿色特征，比如通过适宜的建筑一体化技术，引入自然能源，在陆别町的极端气候条件下，有效降低建筑的环境负荷。建筑师还使用了各种本地木材，借以带动当地的木材产业发展，同时使人们在校园中感受到家的温馨。

这座单层建筑的体量与所在城市环境非常和谐：起伏的屋顶延续了周围群山丘陵的视觉感受；外露的建筑骨架采用温暖的深灰色基调，和天然木材一起，构成与周边建筑的协调关系，无论是在夏天的绿荫还是冬天的白雪中，它都格外引人注意（图1～5）。

容纳各种室内活动的多功能厅，是建筑室内的核心空间，孩子们的活动都在这个被顶部木格构梁结构柔和地包裹着的空间里进行。教室和工作坊也是木结构的，阳光经过木材表面的反射，营造出一个温暖而富活力的校园环境。通过隔墙可分为两个教室的多功能厅，为多样的课后教程提供场地（图6）。

1.1 气候应变的可“开闭”空间

建筑师从北海道传统建筑中获取灵感，通过不同朝向上的“开”、“闭”处理，将建筑的美学、结构、机电等基本要素进行灵活组织，创造出一个在严寒的冬季，既可实现通过“闭合”有效地御寒，同时又借助“开敞”将温暖的阳光尽可能多地引入室内的活力空间。

北侧的钢筋混凝土墙体和外保温结构在实现抗震和抵御由北向冷风渗透导致的热量损失的同时，还具有良好的蓄热性能。而在南侧，细长的木结构将温暖的阳光和自然通风带进教室（图7、8）。在教学楼主体部分，容纳大部分日常教学活动的教室空间被安置在温暖、开放的南向；工作坊则布置在建筑北侧，利用墙壁空间，作为公告栏和放置长凳。

这个由钢筋混凝土和木材，“闭合”与“开敞”空间组成的混合结构，在不使用复杂机电系统设备的情况下，实现了良好的抗震性能、热量控制和舒适性。

1.2 动态起伏——少儿活动的写照

在多功能厅木制格构梁屋顶下，自然形成若干不同的空间区域，每个的区域的大小、范围和功能，由孩子们的活动内容或人数多寡决定（图9）。多功能厅的3个主要的功能是：入口、节事和音乐厅、阅读空间，3种空间在连续、动态的屋顶格构梁包裹下，有机融合在一起（图10～15）。这个充满活力的流动空间，会随时触碰孩子们的感官，激发他们无限的想象力和创造力。

图11 多功能厅2

图12 多功能厅3

图13 南侧透视

图14 工作坊空间1

图15 工作坊空间2

图16 地热系统

1.3 向自然能源学习——学校自身成为一本充满乐趣的教科书

通过地下沟槽送来的新风，与地板辐射采暖一起成为该建筑高效的地热采暖系统（图16）。外部寒冷空气先经过建筑周边埋藏于土壤中的沟槽升温，再经过置于建筑地下空间的采暖设备进行机械加热。该系统将热源置于房间的底部，通过辐射加热室内空气，继而根据热空气上升、冷空气下降的原理，不需要机械送风，即可同时实现室内的热量传递与空气流动。因为陆别町被称为“星镇”，因此放置在教室长凳上的空气供给口被设计成星星的形状，激发了孩子们自觉学习、了解自然能源原理的热情。

此外，太阳能光伏电池板被安装在体育馆的西南面，面向孩子们每天上学的必经之路。室内的监测器则实时显示太阳能转化为电能的情况。

1.4 城镇走向复兴的标志

当地的落叶松和冷杉木材被尽可能多地用在整个学校的木结构和木家具中，推动了当地的木材产业，为社区居民创造出一个能让他们看到就感到自豪和喜爱的房子。

多功能厅屋顶的大型多层胶合板木格构梁，由穿透接头处的钢拉杆连接在一起，通过建立实体模型和计算机模拟相结合，进行反复荷载和强度测试，最终形成采用了天然悬链线形式的，合理而经济的屋顶结构（图17～19）。通过这一创新性的木框架结构设计，将木材在建筑结构中的使用范围进行了延伸和拓展。

1.5 温情的景观和富有归属感的校舍

简单大方的直线和温暖暗灰底色的立面，使新建筑与隔壁的陆别町日托设施形成一种良好的延续关系。在小镇绿色远山的映衬下，新旧建筑构成完整统一的校区景观（图20、21）。

这是陆别町小镇上唯一的一所小学，每一个在小镇里出生和长大的孩子都要到这所学校就读。为了把新建的学校建成属于陆别町每个人的特殊场所，各种纪念性的活动都会在这里举办，这些活动主要面向在校的学生，同时也会邀请当地居民参与。参与者将留言题刻在多功能厅的木格构梁上，使其成为学校的一个标志性符号。这给居民和孩子们参与感，每个人都觉得自己参与到了新学校的创建过程中，他们的积极参与将使这个建筑在未来的日子里真正融入社区，成为当地文化和共同记忆的一部分。

图17 施工中的多功能厅屋顶

图18 多功能厅屋顶

图19 多功能厅屋顶鸟瞰

图20 西南立面

图21 南侧透视

图22 昭和学院幼儿园及周边场地平面

图23 昭和学院幼儿园与周边环境鸟瞰

图24 昭和学院幼儿园正门入口

2 融入社区的幼儿园——昭和学院幼儿园绿色设计

昭和学院成立于1940年，位于日本东京以东约20km的市川市（Ichikawa），是一所小型的木结构幼儿园建筑。成立至今，学校通过组织经常性的节事活动、烹饪学习班和茶道交流活动，努力加强学生们与当地居民的友好关系。建筑师试图创造一个室内楼层高差尽可能小的建筑，以便为孩子们提供一个安全而有活力的学习环境。

昭和学院的课程包括学前教育、小学、初中、高中，一直到短期大学（the junior college level）。校园的总平面设计通过设置于中部的种满樱桃树的公共开放空间，将学校与周边邻里结合在一起，校园因而也成为了社区公园（图22～24）。公共开放空间对面的是伊东纪念馆（Ito Memorial Hall），可同时对学校和社区开放。纪念馆一侧是学院创办者的旧宅，它至今仍完好地保留着原来的样子。

旧宅建于1931年，这座两层的木构建筑呈现了那个时代日本建筑的许多典型风格特征。学院创办人（校长）在其中度过了他的早年时光，因此可以说他成长于一个被木头包裹的环境。木构建筑的舒适与惬意，在许多传统的日本人心中是一种挥之不去的共同感受。因为孩子对周边环境的物理感受至为敏感，建筑师决定在新建的幼儿园中延续这样的感受。

2.1 合理安全的空间组织模式

新建的幼儿园是一幢约1 000m2的二层建筑，紧挨着小学，南侧有一条小溪穿过，溪畔种有成行的樱桃树，社区居民经常三五成群在场址前方的小桥上聚集、攀谈。

图25 原有建筑和改造后建筑空间模式示意

图26 一层和二层平面

图27 儿童和教师都能相互关注的空间

原有幼儿园建筑是一个两层结构，建筑将孩子们的活动分别集中到不同的“盒子”中，一楼与二楼在空间上是相互隔绝的，教师办公室中的职员无法直接观察到二层所发生的活动。为解决这一问题，新的设计重新组织了活动模式，将办公室放到图书角一侧，图书角比教室高约1m，使得老师们可以看到所有的教室（图25～27）。通过合理的空间组织，老师们还可以同时看到上层的多功能厅和室外活动场地的情况，功能布局清晰明确，一目了然，营造了一个安全的学前教育环境。

建筑首层布置了室外运动场、入口门厅、书架和教室，教师办公室位于图书角前。二层则是一个大型的多功能教室，用于进行体操活动、艺术作品展示、英语授课以及其他需要大空间的集体活动（图28～ 30）。

从消防安全的角度考虑，日本建筑规范禁止木构建筑将学前儿童们的用房放到建筑的二层高度，因此建筑师将教室下降了半层设置，而将多功能教室放到了一层半高度的位置，从而满足了规范要求。因此形成的不同层之间的微小高差，错层式空间不仅使得建筑更有利于使用者间的相互感知，也充分激发了孩子们的好奇心。书架、长椅、玩具柜、空调风道被整合到1m高的错层空间里（图31）。

图书角大台阶上铺设了地毯，孩子们可以直接坐在台阶上，将绘本的书打开翻看。书架层下部的狭小空间被塑造成小游戏室，主要用于孩子们进行捉迷藏等游戏（图32）。图书区下部的小空间，成为了可通过园窗或者阶梯缝隙处向其他小朋友打招呼的藏身之处（图33）。没有危险角的豆型洗手池，其圆形形式也可作为作业平台使用（图 34）。

图28 开放的阅读空间

图29 二层回廊及谈话区域

图30 与挑空一体的游戏室

图31 剖面

图33 图书区下部空间

图34 圆形洗手池

图35 绿色策略剖面示意

图36 屋顶自控通风窗

图37 水雾喷淋系统

2.2 绿色设计

在绿色设计方面，首先是进行气候应对考虑。传承日本古代建筑样式，设置纵深较大的屋檐。夏季，突出的屋檐和平台减少了直接阳光辐射。外窗均匀布置，使得微风可以穿透整个建筑，空调系统的喷洒设施则负责在微风通过时完成加湿工作。地源热泵系统的地热管道布置在建筑下部，新风管道则根据孩子的高度进行摆放。设置在建筑上部的自动控制换气窗，利用高低差及盛行风使得建筑整体通风效果更好，地下冷沟引入与地热相近的外气，在全年的春秋过渡期可达到不使用冷热空调，营造宜人舒适的幼稚园（图35～38）。

冬季，高度角较低时阳光可以直射进入室内，地源辅助加热地板系统和吊顶风机使热空气可以很快达到适宜的温度（图39～42）。

图38 夏季通风降温模式

图39 冬季通风降温模式

图40 通风系统换气

图41 地板加热系统

图42 风向转换管道

图43 收集雨水的酒桶

图44 日晷型的室外洗手池

幼儿园的小品与家具设置也融入环境主题，如对红酒桶再利用以收集雨水、日晷型的室外洗手池以及位于建筑入口位置的水雾喷洒系统等（图37、43、44），使孩子们时刻感受到来自身边的环境教育，感受到自然换气/自然采光，地热、雨水利用等对环境有利的建筑构成，使得幼稚园本身成为一个环境学习的场所。

为同时满足儿童特有的高音域的吸音要求以及保持木制材料的温暖效果，教室吊顶板之间设计了3种不同宽度的缝隙和板宽，以开缝来达到吸音效果。在方案设计过程中，通过声学模拟对吊顶的吸声效果进行优化，从而有效吸收来自幼儿园孩子们的高频叫嚷噪声（图45、46）。

不同颜色的教室门提高空间的可识别性，教室的门框和把手都经过特殊的防夹设计，防止孩子的手指被夹。门上的圆形视窗等细节设计，也都是为了降低校园伤害事件的发生概率（图47）。

屋顶的架构及室内装饰主要采用木材（图48、49）。木材是由太阳光等自然能量生长的材料，制作时所产生的CO2排出量较少，与其他结构形式相比，是对环境负担较少的材料。屋顶以杉树的合板为底材，与集成材的木造结合体为设计，注重木材的素材感（图50）。木制屋顶部分，以提高自然换气效率，不阻挡空气的流动的形态，并且设计为树叶形状，力求达到较薄、美观的屋顶效果。部分屋架结构被抬起以产生可导入新风的建筑空隙。屋顶底部的木结构梁直接对外裸露，一组19m跨度的优美的木曲梁横跨建筑之上，成为展现结构美学的设计元素。一个绿色斜坡将屋顶平台和室外游戏场联系在一起，斜坡的一部分还用于农作物种植（图51、52）。