中小学绿色校园研究

王崇杰 刘薇薇

摘 要：中小学是基础教育的重要组成部分。随着我国经济社会的飞速发展和人口的增长，中小学的规模与日剧增。但无论是新建的中小学建筑还是改、扩建项目，目的都旨在为下一代提供更加健康、舒适、高效的使用空间。这一发展趋势与绿色建筑的内涵不谋而合。20世纪90年代，世界范围内掀起了“绿色学校”的运动，瑞典有绿色学校、澳洲有可持续发展学校、英国有生态学校、美国有健康学校。通过10多年的发展，在全球范围内已经有了相对成熟的评价标准，技术手段和运营策略。在我国，教育类建筑的可持续发展逐渐受到重视。论文通过梳理国内外的发展状况，分析评估标准和设计要素，试图探寻一条适合我国国情的中小学可持续发展道路。

关键词：绿色建筑；可持续发展；中小学建筑

Abstract：School design plays an important role in education system. Accompany with the rapid growth of economy and social development as well as boost population in China， dimension of school gradually expanded. Since either new construction or refurbishment of school projects are aims to provide healthy， comfort， high-performance learning space for next generation which coincides with the meaning of sustainability， therefore it make sense to study how can a sustainable school can be designed. In 1990，‘Green school movement expanded within global range， many countries has started their own sustainable school program， such as‘Green school in Sweden， ‘Sustainable school in Australia， ‘Eco-school in UK and‘Healthy school in US. Through decade of development， these countries have managed adequate assessment method， technical approach and operation strategy. In China， policy makers and relevant department are gradually aware of the importance of sustainable school. The report seeks to offer suggestions in improve the school design in China within sustainable scope.

Keywords：sustainable building design；sustainable development；school design

中图分类号：TU984.14

文献标识码：A

文章编号：1008-0422（2013）08-0050-04

1 前言

我国现存有280000所小学，85000所中学，涉及建筑面积1.388万亿m2。而这些建筑人均消耗的能源是普通人均能耗的4倍，消耗的水资源是普通人均耗水量的两倍。如果以现有的建设模式发展下去，将导致电力、能源、水资源的浪费，同时建设、运营中带来的垃圾和二氧化碳会给周边环境带来巨大负担。相反，绿色中小学能提供更健康的学习环境，可以达到提高学生到课率、促进学习成绩的目的。美国Heschong Mahone集团曾对此做过系统调研。研究发现，噪音和室内采光更好的学校能使学生的测试成绩提升7至20个百分点，通过通风方式的改进，学生的缺勤率下降了60%。此外，作为环境教育的重要组成部分，可持续发展学校能更好的普及环保低碳理念，规范学生的日常行为。与此同时可持续发展意识的传播也能不同程度的辐射在校教职工，学生家长及周边社区，能起到良好的示范作用。另外，绿色建筑能降低学校的运营成本、延长建筑的使用寿命、减少对环境的影响。由此可见，中小学校走可持续发展道路无论是对经济、社会还是环境的发展而言，都具有长效的积极作用。

2 国内外绿色中小学校园的发展

绿色学校、生态学校、可持续发展学校、种子学校等名词是各国大中小学可持续发展战略的衍生品。世界范围内公认的绿色学校（生态学校、可持续发展学校）其内涵主要包括以下三个方面：一是学校设施是否低能高效经济环保，二是环境教育课程的开展状况，三是与周边社区相互联系。因而，绿色学校与绿色校园的概念是相互交错的。虽然各个国家依据自身情况的不同，对绿色学校和绿色校园的评价标准也不尽相同，但二者又是紧密相连相互促进的。

美国是绿色校园运动发展最全面最深入的国家。2010年成立了绿色学校中心，并建立了绿色学学校市长联盟、绿色学校联合会及美国绿建委学生组织，试图通过一系列政府和市场行为全面推动绿色校园的发展，活动席卷了校园相关的各个利益集团。到2010年7月，美国共有315所学校获得LEED认证，其中58所获得LEED for school 认证[1]。其绿色校园的突出特点是重视室内环境质量，但对于校园整体布局和环境关注较弱。

英国是对学校建筑的室内环境关注较早的国家。1931年BRE的前身建筑研究站就开始对教室的热工性能开始调研，1944年出版了学校建筑设计推荐（Recommendations on school design）。2004年针对中小学校园环境评价的标准BREEAM School发布，之后又出台了BREEAM FE用于高等教育设施的环境评估，2008年合并了两个标准，编订了普遍适用于大中小学的评估准则BREEAM Education。英国政府计划至2020年把全英的中小学校都建设成为可持续发展学校[2]。

我国近年来也开展了一系列绿色中小学校园的研究与实践，并在绿色建筑与节能专业委员会的组织下成立了绿色校园学科组展开学术研讨和交流。学科组于2011年召开中美可持续校园研讨会，并于2012年在国际绿色建筑与建筑节能大会上举办“绿色校园”分论坛。实践方面，北京大学附属小学、北京金茂府小学、长沙梅溪湖中学、生态城低能耗中学、毛寺生态小学等一批因地制宜的绿色建筑应育而生。但总体而言，我国中小学绿色校园的建设还处在起步阶段，由于缺乏针对性强的评估标准，许多学校难以获得绿色建筑认证。

3 政策发展与导向

早在1996年我国就在《全国环境宣传教育行动纲要》中提出了绿色学校的概念[3]，1997至1999年中宣部、教育部和环境保护部共同发起了全国绿色学校创建活动。而后于2001年发布了《绿色学校创建指南》。《指南》对环境建设的评估细则中包括了校园绿化程度、环境教育基地建设状况、学校卫生状况及污染控制状况的相应要求。2008年针对高等院校学校设施及规划出台了《高等学校节约型校园建设管理与技术导则》，导则确立了高校节约型校园的监管体系和评价办法，并为校园建设提供了节能技术指导[4]。随着中国绿色建筑与节能专业委员会绿色校园学组的成立，绿色学校设施的建设正在向规范化的方向迈进，覆盖大中小学校的评估办法《绿色校园评价标准》日前已于2012年11月通过审理。

4 评估标准

美国用于学校类建筑的评估标准是LEED for school，包括可持续场地设计、水资源利用效率、能源与大气环境、材料与资源、室内环境质量、革新设计六个方面对学校建筑给予评分。LEED for School在室内环境质量方面要求更高的得分，尤其在采光和声环境分项的评分值上，而在可持续场地、能源与大气环境、材料与资源等选项中要求得分较低[1]。

英国采用BREEAM Education作为评估标准，包括管理、健康与舒适、能源、交通、水、材料、废物、土地使用和生态、污染和创新共10个项目进行评分。根据每个项目里的得分乘以每个项目的权重比然后获得最终的得分。根据分值结果划分为5个等级：大于等于30分通过、大于等于45分好、大于等于55分为很好、大于等于70分为优秀、大于等于80分为卓越。BREEAM Education的评估是由第三方机构独立完成的，评估过程分为设计和建造两个不同的阶段。另外，BREEAM Education有很多的减排条款归纳到室外环境中，BREEAM更侧重建筑队室外环境的影响，相对节水的要求较弱。

《绿色建筑评价标准》是我国出台的具有普遍适用性的评估标准，部分区域也有当地的评估标准。由于目前针对教育类建筑的评估标准还在审批阶段，在实践中逐渐暴露出绿标用于教育类建筑的一些缺陷。如绿标第5.1.11条要求公共建筑合理开发地下空间[5]。然而，我国的中小学项目基本为底层建筑，地下室并不常见，因此应该对利用开发地下空间的要求做合理调整。另外，由于我国的经济发展水平的限制，现存的中小学校设施大多不设置中央空调系统，因而绿标中设计中央空调技术的条款不适用与学校项目的评价。

5 绿色中小学校园的设计要素

校园规划：与其它单体建筑最明显的差别是学校设施往往是多个建筑物和多样化的场地使用相结合的产物。因而能源足迹需要综合考虑场地的水资源利用和交通影响，另一方面，如果对场地进行科学合理的规划，开敞空间也能对周边环境带来积极影响。校园内的建筑设计不仅仅要考虑单体建筑的日照与风向，还应结合周边的空间综合设计。建筑与绿化可以相互遮挡减少夏季太阳辐射，落叶乔木在冬季还不至阻挡室内得热。周边建筑可以用来遮挡风和直射阳光。

环境课程：校园整体可以很好的辅助环境教育。根据不同的年级，环境教育可以从简单的了解自然界物种的多样性到生态系统的循环与联系。建筑物与环境的关系本身也可以引导学生去探求人类活动与自然活动之间的潜在关联。

使用群体的多样化：学校在社区基础设施中占据很大比例，因而它们象征了大量空间，能源及资金的投入。引导学校向周边社区人群开放能提高设施的使用效率，减少重复建设的资金浪费。

水资源利用率：绿色校园强调减少可饮用水资源的使用，这可以通过中水处理或雨水回收等手段来实现。如卫生间的排水和绿地的灌溉水都可以用回收或循环利用的水源来代替可饮用水。

能源利用率：20%～30%的建筑生命全周期能耗来自于建造过程，70%～80%来源于建筑的运营过程。能源利用效率不仅仅和经济相关，能源的利用方式还直接影响到温室气体的排放、气候变化及学校的碳足迹。缓和能源供需的矛盾，首先要了解建筑的用能结构。照明是学校主要的电能消耗途径，此外是电器的电能负荷。提高自然光的利用效率合理的人工照明控制系统可以节约用电40%～60%。另外，培养良好的节能意识，随手关闭不使用的电气设备电源也能有效的减少电能的浪费。

采光设计：自然采光时要尽量避免眩光，良好的采光均衡度和反射比也是室内光环境设计需要考虑的重要因素。天空漫射光比直射阳光均衡性更高从而避免强烈视觉对比。太阳直射光的利用需要结合采光分析技术进行优化设计。人工光源的设计尤其要注意开关的控制方式。

室内空气质量：室内空气质量与装修材料、通风紧密联系。应当在建筑使用之前风干或冲洗以减低室内污染物含量。另外一方面，通风状况也很大程度的影响着室内空气质量。热回收通风设备能保证90%～100%的换气率的同时能有效的去除污染物、细菌。

热舒适度：对于许多学校而言，是否使用制冷空调取决于人对不舒适环境的耐受程度。高效的自然通风模式往往能够减少对制冷空调的需求度，在某些气候分区甚至能省去。

声环境：声环境质量在学校建筑的性能中占有重要地位。教室内学生是否能听清老师的讲课无疑是非常重要的。声环境的好坏往往取决于维护结构的性能、空调系统、自然通风系统及室内装修。空调设备发出的音量不能干扰正常教学，室内声反射的次数也要控制在合理范围内，另外通风口的设计必须朝向安静的区域。如若校园邻近城市主干道，毗邻主干道的一面外墙及窗都需要进行降噪处理。

6 绿色中小学校园设计的常用策略

被动式设计：学校的被动式设计主要是通过遮阳、通风、自然采光和优化围护结构的热工性能实现的。这些设计策略能缩减机械通风、制冷、采暖、采光的需求，同时不影响室内舒适度。许多采用被动式设计的学校都有这样的特征：一到两层建筑，南向布置教室、阳光间、中庭。这种设计模式能够获得充足的室内光线以及较好的通风。但是这样一来教室内的声环境会受到影响。另外一方面，使用混凝土材料能减少建造和运营造价，其防火和保温性能优异。研究证明采用混凝土结构的建筑在运营中碳排放量远小于采用钢结构建筑。因此合理的结构选型也能达到减少环境影响的作用。

可再生能源利用：采用可再生能源技术不仅能减少学校的运营开支，还能起到一定教育作用。适用于学校的可再生能源主要有太阳能、风能、生物质能。太阳能热水和光伏发电技术是最常见的两种太能利用策略。由于学校类建筑的用能高峰和太阳能供给时间基本一致，因此利用效率较高。另外，学校的活动场地可以用来敷设风力发电装置，值得注意的是大型风力发电装备可能产生噪音干扰，中小型涡轮机更为适宜学校。生物质能的利用需要取决于当地的环境条件，若能够保证持续的当地供给又不需要额外的燃料储存空间，生物质能会是一项经济适用的技术措施。

7 案例分析

Kingsmead小学（图1）是英国建筑使用研究BUS（BUILDIGN USE STUDIES）认可的近年来最好的小学建筑案例之一。设计团队希望能为社区提供一所低能耗、采用可再生能源技术的学校，并试图把环境教育与之相结合。项目在2004年7月建成，9月交付使用。其舒适程度在投产使用后获得了在校师生的一致好评。该项目最突出的特点是采用木材作为主要建筑材料，低碳环保经济可回收。在平面布局上充分考虑了自然光线的利用并综合采用了主、被动式太阳能技术。生物质锅炉与冷凝锅炉组成的采暖系统为建筑提供间歇性供暖。另外，屋面雨水回收系统还被用来作为数学和地理的教学材料。

如图2所示，在平面布局上，小学的设计方案颠覆了寻常的设计思路，学校的主入口靠近主干道设计有利于缩短交通距离。弧形走廊是整个建筑主要的交通空间，围绕走廊北侧是教学用房，南侧布置办公用房、报告厅及其他辅助功能空间。把教室布置在建筑北面能避免夏季过热同时争取到稳定的自然光（图3）。建筑是木结构的，使用胶合木材作为框架和外墙的主要材料，而非承重墙则采用混凝土砌块作为填充材料，便于拆卸和回收利用。坡屋顶朝内倾斜便于雨水回收冲洗厕所，这一措施不但减少了30%的饮用水使用还缩减了落水管的数量。室内安装的电子显示屏能为收集的雨水计量，从而为学校的环境 教育提供材料。学校外墙及屋顶敷设了20mm的玻璃棉作为保温层，使得维护结构的传热系数降低到0.17W/m2K。低辐射玻璃组成的双层窗也有效的减少了热量散失。采暖系统由一个60kW的生物质锅炉和一个100kW的燃气式冷凝锅炉组成。如图4所示，生物质锅炉使用当地废弃木材生产的木屑作为燃料。当生物质锅炉的功率不足以满足使用时，冷凝锅炉作为补给。每间教室都有一个冬季不采暖的花园直接与游戏场地相连，这些缓冲空间能减少室内的热量散失。如图5所示，教室大部分时候利用天窗进行自然采光，室内人工照明连接了日光传感器，当室内光线充足时人工照明会自动关闭。除此以外，设计者还安装了太阳能热水和光伏发电设备。电厨房和卫生间20%的热水由太阳能热水系统提供，15%的电力是太阳能光伏模块提供。

8 结语

中小学校园走可持续发展道路将会成为这类建筑的未来发展趋势。通过比对不难发现，与发达国家相比，我国中小学建筑的性能与之还有一定的差距。作为设计者，应当从校园规划、环境课程、用途的多样性、水资源利用率、能源的利用率等方面出发，综合考虑优化设计。

参考文献：

[1] 干靓.美国绿色学校评估体系及其实践研究[C].//第七届国际绿色建筑与建筑节能大会论文集.2011：97-101.

[2] Murphy，C. &Thorne，A. HEALTH AND PRODUCTIVITY BENEFITS OF SUSTAINABLE SCHOOLS.

A review [M]. Watford： IHS BRE Press，2010：6-7.

[3] 国家环境保护总局.全国环境宣传教育行动纲要 [Z].1996-12-10.

[4] 中华人民共和国住房和城乡建设部 中华人民共和国教育部.高等学校节约型校园建设管理与技术导则[Z].2008-05-13.

[5] 中国建筑科学研究院.GB/T 50378-2006绿色建筑评价标准 [S].北京：中国建筑工业出版社，2006.