职业院校校园环保节能与专业结合建设的研究——从德国建筑设计谈起

李士丹

（广西电力职业技术学院，广西 南宁530007）

职业院校校园环保节能与专业结合建设的研究
——从德国建筑设计谈起

李士丹

（广西电力职业技术学院，广西 南宁530007）

绝大多数高职院校从中职学校升格而来，需要建设一个能支撑万人在校生大学的新校区。以考察德国的建筑设计为契机，探索如何结合专业建设进行环保节能型校园建设。在学生的学习和生活环境中构建真实的设备氛围，既达到环保节能又便于教学，既降低运行成本有提高教学质量。提出了为了便于教学，配套的节能环保设备应以功能相对分离、布置相对宽松、类型多样化为原则。

建筑结构；节能环保；风光发电

0 前言

高职院校强调技能训练，提倡做学教一体化教学。因此，对教学设施提出了较高的要求，为节约成本，应该在学校建设初期，就考虑到结合各个专业需要，对建筑结构、建材、供电、供水、供热及智能控制等选择节能环保的方案。

1 结合土建类专业教学应注重采用多样化建筑环保节能技术

结合土建类专业教学采用建筑环保节能技术，就是要求在建筑材料生产、建筑物施工及使用过程中，满足或达到同等舒适度需求的条件下，通过一定的技术手段，尽可能降低成本和能耗，保护环境。建材的生产、建筑物的构筑耗能周期相对于建筑物的使用寿命期来说相对都较短，能耗有限，而在建筑物寿命期漫长的使用时间里，能耗则是巨大的，这就要求在建筑物设计阶段就应制定环保节能指标，必须通过科学计算，合理地选择与区域的环境条件、功能要求、建设成本相适应的节能技术，达到低碳环保的节能目标。建筑物的环保技术则需要选择绿色天然、环保安全的建筑材料，结合当地地理环境和气候条件有所选择地融入到建筑设计与施工中，同时还应便于日后的教学使用。

1.1 德国的建筑环保节能技术

走在德国城市或乡村的道路上，看到的建筑表现绝大多数都在五层以下，公共建筑以平顶的框架结构建筑为主，而居民住宅则是二层或三层坡顶的小别墅，建筑风格当然以现代主义风格与后现代主义风格为主，由于“二战”的破坏，遗留下来的古典风格建筑物已经很少。节约能源和保护环境是德国政府的一贯政策，制定了包括《能源节约法》、《建筑节能条例》在内的相关法律，规范和指导着国内建筑领域节能环保的实施，收到了很好的效果，很多经验值得借鉴[1]。

1.2 环保建材的使用

环保建材包括环保的墙材、墙饰、地材、涂料等建筑物主体和后期装修大批量使用的建材，具有无毒无害、阻热蓄能、保湿保健等特性，是建筑物环保节能的基础。如：加气混凝土砌砖，这种砖块可用木工工具切割成型，用一层薄沙浆砌筑，表面用特殊拉毛浆粉面，具有阻热蓄能效果。又如：中空玻璃是一种良好的隔热、隔音、美观并可降低建筑物自重的新型建筑材料，它是目前较理想的建筑外墙、门窗材料。再如：采用再生高密度聚乙烯制成的植草路面砖无毒无害，既硬化了路面，又达到了绿化环境的效果。

奖惩法是足球教学中的常用的一种方法。适当的奖惩对学生改过自新，不断进步，不断完善有着重要的作用。奖励能使学生感到愉悦，增强自信心，从而推动学生不断前进。惩罚是对违反足球课堂规则的学生施加的影响，是消极的强化，能使学生有厌恶的情感体验，并从中吸取教训，引以为戒。足球课堂中的奖惩要做到公平公正，适而可止。奖励不能泛滥，惩罚不能过度。奖励要掌握时机，让学生真正感到老师的认可和欣赏。惩罚一边要尊重学生的人格，另一边又不可抛弃严格的纪律和要求。

1.3 建筑基础结构的节能环保设计

建筑基础结构的节能环保设计主要包含：墙体、门窗、楼面地面、屋顶热工设计等，如：运用混凝土核心激活技术，构筑50 cm以上的墙体、配置合理的墙窗比以及热传导系数为0.9 W/m2·k的厚实门窗、加装建筑物外墙防水防潮的围护结构等技术和工艺，能够极大地提高建筑物结构基础的保温隔热效率。

我国南方两广地区建筑外墙一般厚度为240 mm，可适当增加教学楼、实训楼墙体厚度（如370 mm），以增加墙体的阻热保温效果。其次，两广都属于夏热冬暖地区，应严格按照JGJ 134-2001《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》规范科学配置墙窗比（窗墙比指的是窗户洞口面积与房间立面单元面积之比）并采用国内最高节能标准的热传导系数门窗构件，门窗设计和配置不合理，将导致建筑物空气调节和温度调节效能下降，特别要防止边、角以及内外连接部位出现“冷桥效应”，直接影响到节能效果。外墙应还应采取外遮阳措施，夏季避免太阳直射，冬季尽量利用太阳光热，争取最大的自由热量，将热损失减少到最小是建筑高节能效率的重要因素[2]，因此对外墙敷设防水防潮环保型围护结构，可以进一步加强建筑物的阻热保温效果。

再就是屋顶的设计，可以选择铺设太阳能光伏板来实现阻热保温，这样既保温隔热作用、又能吸热发电。此外，外墙面种植绿化植物、建筑物周边绿地绿化，都是可选泽的常见环保措施，地面绿化可避免土地裸露、减少扬尘，减少二氧化碳在空气中的含量，增加空气的湿度和含氧量，从而提高空气质量。

2 配套设备的环保设计

配套设备的节能环保，如太阳能设备、空调地热设备、采光照明设备、给排水设备等，还融入了建筑楼宇智能化技术，如传感器技术实现室内温度、通风量和照度的自动调节。对于环保的节能与能源开发项目，国家大力推广并给与补贴，如：地表浅层地热利用项目、太阳能光伏发电项目等。

2.1 供热设备的环保设计

位于邕江河谷盆地的南宁市，属亚热带季风气候区，光、热资源充足，湿润多雨，具有冬春微寒，细雨绵绵，夏季炎热多雨，秋季凉爽，冬日低温无雪的特点。多年平均气温21.6℃，最高气温40.4℃，最低气温-2.1℃，平均湿度21.7 HPa.

地质结构上，南宁市的地质结构大多为二元结构土层，上部为粘性土，下部为由砂砾石层。地温场恒温带深度为20 m，温度在23.8℃～24.8℃之间，地下水位在7～20 m之间，年动态变化在3 m之内，水质优良，具备地源热泵技术的开发运用[3]。因此，建议重点考虑选用地（水）源热泵供热方案，同时，在设备布置、选型、安装调试等方面注意结合相关专业教学的需要。

2.2 供能设备的环保设计

南宁市冬天湿冷夏天湿热，每年热的天数要远远大于冷的天数，能耗主要集中在空调制冷方面。按照低品质能源（太阳能、风能、地热能等）进行基础性调温、高品质能源（电能、天然气能等）进行精细调温的绿色设计原则，结合地理环境与气候条件，建筑节能环保设计应以结构设计为先、节能材料为主、设备为辅。具体来说，就是在工程设计人员进行建筑物地基基础、主体结构等方面节能环保设计的前提下，最大限度地使用节能环保材料进行建筑物的构建，保证建筑物墙体、门窗、楼面地面、屋面的节能效率和环保效果，使建筑物基础节能能效比达到相对最佳，适当配置太阳能、风能、地热能等供能设备，即可基本实现建筑物供能自给；最后还应科学配置楼宇智能化设备，提高公共建筑管理水平；最大程度减少制冷空调、电热水器等高能耗的建筑设备。

3 供能（发电）设备的配置

对于两广夏热冬暖、多雨潮湿的气候，建筑的能耗主要集中在空调制冷方面，如果充分利用太阳能、风能及地源热能等为建筑物供能（供电），最大可能地减少对高品质能源的依赖，建筑能耗将会大大降低。

供能设备主要是收集太阳能、风能、地热能等可持续再生的低品质能源为建筑所利用的设备。包括太阳能发电、储能（系统）设备，太阳能热交换设备（热水器），地（水）源热泵（系统）设备等。太阳能光伏发电系统和风力发电系统，是当前作为开发清洁能源发展最快的项目，也是电力类专业一直以来的研究热点，特别是以能源及电力类专业为重点建设方向的高职院校，在新校区建设工程中应优先布局建设。

3.1 风光发电设备

（1）太阳能光伏发电系统

太阳能发电系统的基本组成如图1所示。在太阳的照射下，太阳能电池板通过光电效应产生电能并存储于蓄电池组，然后通过逆变器把直流电变为交流电，再通过控制器对电能实施调节和控制。从逆变器输出的电能可以直接供给交流负载，如果用不完还可以送入电网供其他负载使用。校园建筑结合太阳能发电有诸多好处。一方面，太阳能电池板装在屋顶或屋面上，既节省土地资源又降低屋顶及墙面温度；另一方面，太阳能光伏发电设备就地安装和就地发电送电，不需要另外架设输电线路，降低对市电的依赖；另外，太阳能发电无噪音、无排放，环保性强。

图1 太阳能光伏发电系统原理

值得注意的是，如果仅仅为了发电，图1中的发电系统设备大多是集成的或相对集中的。但是，如果要兼顾教学，则发电系统设备应该首先考虑分散布置，以便使系统组成原理清晰和方便带学生现场教学。

此外，如果考虑节省投资，太阳能电池板支架往往采用固定式的。而如果要兼顾教学，则太阳能电池板支架应重点考虑采用“向日葵”式的，使其机械结构及控制装置成为机电类、自动化类等专业的典型教具。

（2）风力发电系统

校园内的风力发电有别于野外的风力发电，主要是中小型的。另外，由于垂直轴风力发电机与水平轴风力发电机比较，具有破坏半径小、抗台风能力强、噪音低、不受风向改变影响等特点。因此，校园建设应结合相关专业建设考虑部分采用风力发电并选用垂直发电机组。

应该注意到，往往风大时太阳光照反而小，反之亦然。因此，太阳能光伏发电系统和风力发电系统发出的电所供给的用电负载应该有相当部分是同一的，以便于风光互补。

3.2 地源热泵技术

地源热泵技术在应用范围和推广速度上远不如太阳能、风能发电技术，就广西而言，采用地源热泵技术为建筑小区供暖制冷的单位只有几十个。实际上，地源热泵系统是目前效率最高、最环保的供暖和制冷系统，技术也并不复杂，它是通过铺设地下浅层管道，将储存于地表的低温热源和太阳能加以循环利用，不受地域、资源、季节、气候、日夜时段的限制，是稳定可靠、清洁无污染及可再生能源。从地质土壤特性的各种数据分析来看，南宁市适合采用地源热泵技术为建筑物供暖制冷。

4 楼宇智能化设备的配置

楼宇智能化系统包括保安监控及防盗报警系统、通讯系统、车库管理系统、楼宇设备自控系统、计算机网络系统、广播系统、会议系统、智能化小区综合物业管理系统、智能灯光音响控制系统、火灾报警系统等子系统，是通过统一的软件平台对建筑物内的设备进行自动控制和管理并对用户提供信息和通信服务，实现对建筑物的所有空调、给水排水、供配电设备、防火、保安设备等进行综合监控和协调，使用户获得了经济舒适、高效安全、节能环保的环境，是互联网+时代实现整个校区管理的信息化、自动化、智能化的基础。

不言而喻，楼宇智能化技术与校园建设的结合会更加紧密。虽然因篇幅所限不能在此把上述诸如安保系统、通讯系统、楼宇设备自控系统等各个子系统，如何结合专业建设实施布置。但是，为了便于教学，功能相对分离、布置相对宽松、类型多样化等原则，应该是值得重点考虑的。

5 结束语

《2013—2017年中国智能建筑行业市场前景与投资战略规划分析报告》的结果表明，国内建筑能耗的总量一年高过一年，在能源总消费量中所占比例最终达35%左右，建筑节能潜力巨大。高职院校新型校区的建设，将带来了更高的运行成本，如果从规划设计、开工建设到建筑设备配套各环节均重视节能环保，重视与相关专业教学需求相结合，虽然前期需要更大的投入，但在今后漫长的使用期产生的经济效益和社会效益将是长期的、巨大的，符合国家的发展战略。此外，为了便于教学，无论是建筑结构和建筑材料，还是配套的供能设备和楼宇智能化设备，都应该以“功能相对分离、布置相对宽松、类型多样化”为原则。

[1]吴必龙，李 颖.借鉴德国，思考我国节能建筑设计《工业建筑》[J].2006，36（9）：104-105.

[2]曲翠松.德国节能建筑设计方法与实践以及如何与我国国情相结合[C]//北京：国际智能、绿色建筑与建筑节能大会，2006.

[3]梁礼革，朱明占，罗 崴，等.南宁市浅层地温能赋存条件及资源量研究[J].南方国土资源，2014（11）：39-40.

Research on the Construction of Campus Environmental Protection，Energy Saving and Professional Combination in Vocational Colleges——Starting from the German Architectural Design Discuss

LI Shi-dan
（Guangxi Electric Polytechnic Institute，Nanning Guangxi 530007，China）

Aiming at the upgrading of most vocational colleges from secondary vocational schools，it is necessary to build a new campus which can support millions of students in universities.To explore the architectural design of Germany as an opportunity to explore how to combine professional construction for environmental protection，energy saving campus construction，students in the study and living environment to build a real atmosphere of the equipment.In order to facilitate teaching，the energy saving and environmental protection equipment should be based on the principle of relative separation of functions，relatively loose arrangement and diversified types.

building structure；energy saving and environmental protection；wind and photovoltaic power generation

G718.5

B

1672-545X（2017）09-0193-04

2017-06-19

李士丹（1963-），男，广西南宁人，本科，副教授，研究方向：节能建筑设计。