基于绿色校园建筑理念的校园建筑设计——以漳州西湖生态园片区谢溪头小学为例

林美凤

(福建漳州城投集团有限公司 福建漳州 363000)

0 引言

当下，科学技术的发展推动了人民对高品质生活的向往，对于下一代教育的关注程度不断提升。人们不再仅仅关注孩子学习成绩的高低，儿童身心健康的协调发展、校园环境和设备设施的安全绿色环保、数字化精细化的校园管理和全方位的人文关怀等方面，越来越成为全社会关注的焦点。绿色建筑、绿色校园的发展思路和理念越来越深入人心，打造绿色建筑的实践蓬勃兴起。

1 绿色建筑概述

20世纪70年代，随着各国经济的复苏及发展，城市建设和人口急剧增长，能源资源短缺问题凸显，探索可持续的城市经济发展之路，成为了摆在全世界面前的一项课题。在此背景下，英、美、德、日等国相继开展了降低建筑能耗的相关研究，并陆续制定和实施了绿色建筑和住区、城区的相关评价标准。我国作为人口大国，同样面临资源能源短缺、能源结构单一、资源分布不均等严重问题，因此，21世纪初，我国便启动了绿色建筑相关研究。2006年，住建部推出《绿色建筑评价标准》[1]，2013年，推出的《绿色建筑行动方案》，2014年修订《绿色建筑评价标准》。经过数年实践总结并借鉴国外的成功经验，2019年修编完成新版《绿色建筑评价标准》，针对绿色建材、健康建筑、医院建筑等制定了相应标准或规程。同年，《绿色校园评价标准》(GB/T51356-2019)编制完成并开始实施，全国各地纷纷展开绿色校园建设探索。

2017年，漳州市开启西湖绿色生态城区的建设元年。为补齐教育短板、提升人民群众幸福感，提升城市综合实力，根据《漳州西湖生态园绿色建筑专项规划》要求(图1)，西湖生态园内所有中学、小学和幼儿园均按绿色建筑二星级和三星级标准建设[4-5]。

图1 西湖生态园星级绿色建筑及中小学项目分布图

2 漳州西湖生态园谢溪头小学项目

2.1 项目概况

漳州西湖生态园位于漳州市芗城区芝山镇，南起北江滨路，北至金峰水厂、迎宾西路、北环城路，东起惠民路，西至九龙江西溪，沿江长度约4 km，总用地面积约4.9 km2，与圆山隔江相望，生态资源丰富，地理位置优越。漳州西湖生态园片区开发，充分考虑项目的整体性、互动性，秉持生态优先及动态平衡、总量控制的原则进行保护性开发。该项目在2019年获得国家三星级“绿色生态城区规划设计标识”[2]。

谢溪头小学(图2～图5)位于漳州市谢溪北路、迎宾西路、谢溪南路交汇处，坐落于西湖生态园片区内，东南向可远眺九龙江，与西湖溪流公园仅一步之遥。项目总建筑面积为33 703.14 m2，绿地率35.80%，下凹式绿地达6144 m2。共设有1栋行政综合楼，3栋综合教学楼，1栋食堂及风雨操场，按照36班标准办学规模建设，规划可容纳 1620 名学生，目前已开工建设。

图2 校园总平面图

图3 校园建筑效果图

图4 校园鸟瞰图

图5 校园操场效果图

2.2 绿色校园设计理念及亮点

校园设计立足基地所处西湖生态园核心地段的场所特征，充分利用和挖掘场地资源及土地价值，突出以人为本，突出鲜明的空间特色和生态、开放的特点，规划结构清晰、功能区布局有序、指标控制合理，建筑物满足朝向与功能要求，是一个布局合理、功能完备、充满生机的教育园区。

景观方面：校园由一条景观主轴和4个中庭景观空间组成。其中，景观主轴为南北走向，串联起主入口广场、行政综合楼和教学楼。4个中庭景观空间位于教学区中庭，是户外的第二课堂及休闲交往空间。景观设计根据建筑物的布局，以“树”为脉络，串联校园各个空间，以绿地、自然、阳光的环境为主题，使校园入口广场、中心绿地和教学区中庭形成别具趣味、功能各异的空间，以达到充分整合环境资源，提升场地环境品质的目的，营造积极向上的校园氛围。

功能布局方面：建筑群体主要集中在地块的东南侧，结合东侧20 m纵深的城市绿化带和西侧公园绿地，创造幽静的教学和学习环境。运动场布置在地块的西北部，隔阻北面交通干道噪音。学校的主入口广场以行政综合楼和教学楼形成校园的中心轴线，通过垂直、水平交通空间的穿插，使各功能空间生动而有序。在教学楼和教学综合楼设置底层架空，以创造出更多的灰空间。同时，教学楼之间用连廊围合出庭院空间，为学生提供了亲近自然的第二课堂空间。

交通方面：行政综合楼位于主入口广场北侧，入口广场面积达1400 m2，最大进深达50余米，既便于学生的疏散接送，又利于塑造校园的形象。校园实行人车分流，交通流线合理顺畅，为各种功能区创造舒适的入口空间环境。地下车库设置在运动场底下，社会停车及校园停车入口分别由用地东侧及西侧进入，满足独立进出安全管理，以及社会车辆错时共享地下停车的需求。

建筑单体方面：建筑单体既展现绿色校园特征，又体现闽南文化特点。立面造型追求功能随行，充分考虑校园建筑的特殊性，在细节中体现特色。利用本土特色材料，如闽南胭脂砖和砖石细部构造做法，运用闽南特色骑楼串联风雨连廊和架空层等层次丰富的灰空间；以坡屋面与构件、花窗棂与实墙面等形成虚实对比，形成通透、轻盈、活泼向上的建筑风貌，体现富有地域特色的现代校园建筑风采。

2.3 绿色建筑设计分析

该项目在设计阶段，依据相关绿色校园建筑设计规范、标准，如《绿色建筑评价标准》《民用建筑绿色设计规范》《福建省绿色建筑评价标准》《福建省绿色建筑设计标准》《福建省公共建筑节能设计标准》等，并运用相关绿色建筑设计软件进行分析，以参评福建省绿色建筑设计二星级标准作为该项目设计目标。

2.3.1 日照分析

在国家现行规范要求中，校园建筑的生活活动用房应满足冬至日底层满窗日照不低于3 h，对于校园建筑的室外活动场地应满足一半以上的活动场地面积冬至日日照不少于连续2 h，建设项目对于周边建筑的日照标准不能存在影响。

设计阶段中，根据《福建省城市规划管理技术规定》设计人员结合实际进行总平面布置，考虑项目朝向方位，通过PKPM SUNLIGHT 6.8软件进行建模分析，拟建项目的日照标准，在上午9时至下午3时有效时间带区间，满足中小学普通教室冬至日有效日照不低于2 h的要求，并且不会对周边用地的开发产生日照影响。

2.3.2 采光分析

图6 采光效果分析图(1层)

图7 采光效果分析图(2层)

图8 采光效果分析图(3层)

图9 采光效果分析图(4层)

图10 采光效果分析图(5层)

天然光环境有利于工作、学习、生活，保护孩童视力，提高学习效率。为了创造良好学习环境及节约能源，应当合理及充分利用自然光环境。结合项目位置特点及项目开窗位置、大小、房间采光效果分析，分析结果如图6～图10所示。该项目房间共计95个，采光面积约为7118.92 m2，其中有90个房间满足要求，共计约6668.41 m2。所有普通教室、专用教室均满足日照要求，满足要求的比例为93.67%，符合规范《建筑采光设计标准》中，建筑内区采光系数满足采光要求的面积比例不应小于60%的要求。为确保本项目各房间采光良好，在项目门窗设计等节点，采用采光保障体系设计(详见本文2.4.4)等绿建技术措施。

2.3.3 通风分析

本项目参照《福建省绿色建筑设计标准》规定，进行冬季、夏季、过渡季工况风场计算，利用相关计算机分析计算软件，建立湍流模型进行计算，设定冬季、夏季、过渡季工况风速均为2.8 m/s，风向为SE135°[3]，经过风速达标分析、风速达标放大系数分析、任性区域工况风速、风速放大系数达标判定、建筑迎风面和背风面风压分析、无风区计算分析、旋涡区分析后可得：人行区风速小于5 m/s，且人行区风速放大系数小于2，场地内活动区内有无风区等结论，均满足规范设计要求。

2.3.4 噪声分析

道路交通噪声作为校园建筑噪声来源之一，交通量大的道路对于项目会产生巨大影响。本项目周围临谢溪北路、迎宾西路、谢溪南路，可能存在道路交通噪声，采用建筑声环境分析软件 SEDU 进行模拟计算分析。分析结果如图11～图14所示，所有楼栋均满足昼间噪声不高于55dB、夜间噪声不高于45dB的限制要求，如表1所示。

表1 各楼栋噪声模拟成果

图11 声压级分布图(昼间.1.5m处) 图12 声压级分布图(夜间.1.5m处)

图13 场地噪声分布俯瞰图(昼间) 图14 场地噪声分布(俯瞰图夜间)

2.4 绿建技术措施

2.4.1 暖通空调系统节能设计

项目采用分体式空调机，设计额定工况能效比符合国家标准。空调室外机及风口位置设计充分考虑进风、排风和热交换，避免多间教室相邻室外机出气流的互相交换，从而形成热风(冷风)污染。

2.4.2 隔热技术保障体系

项目建立隔热技术保障体系。设计采用无机轻集料保温砂浆、烧结煤矸石多孔砖、挤塑聚苯板等隔热材料，控制各层结构的厚度，严格把控材料质量，符合项目设计要求，保证项目的隔热技术保障体系。

2.4.3 隔声保障体系

项目结合不同位置的隔声要求，进行隔声设计。教学用房外墙采用20 mm厚水泥砂浆+190 mm厚烧结煤矸石多孔砖+15 mm厚无机轻集料保温砂浆+5 mm抗裂砂浆。普通教室间隔墙采用20 mm厚水泥砂浆+190 mm厚烧结煤矸石多孔砖+20 mm厚水泥砂浆。在教学用房的门窗上，充分考虑门窗材料厚度及性能指标。在特殊功能用房上，如合班教室、教师阅览室等房间，针对特殊功能用房隔声与吸声的要求，楼板参照《建筑隔声与吸声构造》08J931做法，采用8 mm厚企口强化复合地板+3 mm厚泡沫塑料衬垫+44 mm厚C20细石混凝土+25 mm减震垫板+现浇混凝土楼板等，提升隔声效果[4]。

2.4.4 通风采光保障体系

项目在设计阶段结合通风要求，增加开窗面积。经综合计算，使用建筑外窗可开启面积比例达到30.12%，满足《福建省绿色建筑设计标准》中的相关指标要求。结合采光设计要求，开窗位置、大小及形态对于室内采光带来不同程度的影响，窗户设计采用普通铝合金窗框及5高透光单银Low-E+12空气+5透明玻璃的玻璃类型。可见光透射比0.71，玻璃反射比0.12。可开启外窗采用铝合金推拉窗、平开门窗、固定窗、幕墙开启窗等形式进行设计，满足功能和节能需求。

2.5 BIM技术应用

BIM技术作为当下建筑业发展的一大趋势，主要涵盖了设计、施工、运营等建筑全生命期的BIM模型搭建及BIM应用。在设计阶段，通过可视化、多专业协同设计，降低沟通障碍，提升工作效率。提前对设计方案进行模拟分析，有效解决施工图中可能存在的“错、漏、碰、缺”等问题，控制成本，提升项目品质。在施工阶段，对项目进行BIM5D过程管控，通过轻量化移动端软件，在过程检查及质量验收过程中，与BIM模型进行对照。在运营阶段，利用前期搭建BIM模型及信息化管控平台，结合物联网等技术进行运营管控。

在项目设计阶段中，重点针对地下室(图15)、体育馆等较复杂区域，进行BIM三维建模及一系列BIM应用分析，提升施工图纸质量：

针对重点、难点区域的各专业管线进行碰撞检查(图16)、管综分析、净高分析后，优化管线排布，在满足规范的前提下，提升项目室内净高；

针对地下室的车位布置，进行合理化分析，在三维空间下结合VR等技术，模拟亲临现场，直观优化车位布局；

针对重点、难点区域进行渲染模拟，直观展示项目建成的效果，凸显BIM技术的可视化优势。

该项目BIM设计成果获得2020第三届“优路杯”全国BIM技术大赛优秀奖。

图15 局部BIM模型

图16 局部碰撞分析

2.6 海绵城市设计

近年来，城市洪涝灾害不断困扰着城市居民的日常生活。2013年12月12日，习近平总书记在《中央城镇化工作会议》的讲话中强调：“提升城市排水系统时要优先考虑把有限的雨水留下来，优先考虑更多利用自然力量排水，建设自然存积、自然渗透、自然净化的海绵城市”。随着城市化进程的不断加快，城市生态系统功能的建设及完善，减少城市洪涝灾害发生，是当下的重要任务之一。

海绵城市建设应遵循生态优先的原则，以自然途径为主，采取适宜的人工措施，保障城市排水防涝安全，做好海绵城市“渗、滞、蓄、净、用、排”六原则，促进雨水资源利用和生态环境保护。在本项目中，主要以屋顶绿化、雨水调蓄与收集利用、微地形等措施，合理提高校园雨水积存、蓄滞和回用能力，如图17所示。

下凹式绿地：因地制宜采用“线”“面”结合方式，在步行道及园路边设置植草沟，校园车行道边设置下凹式绿地等，利用开放空间承接和贮存雨水，达到减少径流外排的作用。植草沟和下凹式绿地以漳州特有的卵石和草本植物等为主，体现景观层次感。

透水铺装：集散广场、车行道、步行道及园路等，均采用透水混凝土或透水砖等透水铺装材料，高效控制地表径流，提高校区内及校区向周边排涝效率。

雨水花园： 保留周边原始的地形，结合景观微地形需要，打造浅凹绿地(面积约为6144 m2)，用于汇聚并吸收来自屋顶和地面的雨水，并通过植物、卵石、沙土的综合作用净化后，逐渐渗入土壤，涵养地下水。

图17 校园景观方案效果图

屋顶绿化: 当雨洪来临时，建筑屋顶产生的径流是导致城市内涝的重要原因之一。为了有效缓解雨水径流压力，在多层建筑屋面合理进行屋面绿化，并埋设雨水收集管道排向集水设施，提高雨水收集利用率，营造优美的师生交流休闲空间。

中水回用：建立低影响开发雨水系统，在建筑屋面和广场等处，合理布设雨水收水设施和管线、埋地式PP模块雨水回用池(75 m3)等蓄水设施，收集雨水并用于校园绿化浇灌、广场道路清洗等，有效提高水资源利用率。

3 结语

漳州西湖生态园谢溪头小学项目在《漳州西湖生态园绿色建筑专项规划》的要求，融入绿色建筑理念进行设计，通过一系列绿色建筑性能模拟分析软件，针对项目日照、采光、通风、噪声等方面进行深入模拟分析。结合分析结果，在项目中采用隔热、隔声、节能等一系列绿建措施，满足绿色建筑相关要求。与此同时，应用BIM技术针对项目重点、难点区域进行BIM建模、综合应用分析及设计优化。融入海绵城市设计理念，运用有效海绵城市措施确保防洪排涝。谢溪头小学项目建设对创建绿色校园、绿色建筑有一定的示范作用。