探究高校博物馆绿色建筑设计策略

2022-05-07华承军陈静

河北画报 2022年10期

华承军陈静

（1.西安美术学院建筑环境艺术系）（2.西安美术学院艺术设计专业）

随着世界经济的急速发展，全民的文化需求逐渐提升，但能源消耗、环境污染等问题日益严重，这对作为文化传播载体的高校博物馆提出了进一步的要求。因此，建筑学者纷纷将视角由传统高校博物馆建筑转向“生态建筑”“可持续性建筑”等建筑理念，以寻求建筑与环境的有机共生。本文通过提出高校博物馆绿色建筑的设计理念，结合有效的应用技术，探究整体的、科学的高校博物馆绿色发展之路。

一、高校博物馆的绿色建筑设计意义

高校博物馆的绿色建筑设计具有重要且深刻的意义。首先，它能够改善校园教育教学及生活环境。较之普遍性建筑而言，绿色建筑设计强调建筑与自然环境的共生关系，注重建筑空间与校园空间的相互协调，并能够科学地对建筑进行管理维护，从生态、社会、经济等层面为教育营造有机的发展环境。其次，它能够优化各类资源。绿色建筑设计从材料的环保性和循环性出发，注重资源的节约与合理分配，并能积极利用风能、太阳能等可再生能源增大生态效应，不但提高了工程效益，消除了建筑施工对环境带来的危害，还达到了高校博物馆建筑经济适应性的特点。

二、绿色建筑设计理念

绿色建筑是指在建筑的全寿命周期内，通过高效的资源调配，形成减少能源消耗与环境自然融合的建筑，力求将社会、环境和经济（即人、建筑和造价）三者达到最佳平衡[1]。绿色建筑理念区别于传统的建筑理论，其特点及要求体现在对建筑全生命周期的评价之上，具体如下：

①需实现建筑与环境的共生关系，合理选址；

②需重视合理运用风能、太阳能等再生资源，并要求室外风环境、声环境、日照环境符合指标。

③需尽量采用绿色适宜技术，减少对自然环境的损害。

④需考虑空间安排及建筑维修等后续管理安排。

另外，室内噪声环境、灯光或自然光环境、湿热环境等未有具体明确的规范，在设计时仍然需要进行系统的考虑。

三、高校博物馆绿色设计策略

高校博物馆的绿色设计观应该是整体的、综合的、与周边环境相融合的观念。设计者应考虑高校及高校周边的实际情况，结合自然资源、人文气息等进行合理规划。根据高校博物馆的建筑空间，可划分为外部、内部及景观进行绿色设计。

（一）高校博物馆“绿色”外部设计

高校博物馆的外观不仅要满足普通博物馆的标准，更需要将绿色理念与动态力学按照一定的比例相互结合，中庭部分要充分考虑自然通风及采光、且控制天窗面积不大于屋顶总面积的20%，并结合各展厅及内部空间，采用种植屋面、蓄水屋面等适宜技术使高校博物馆形成一体化的建筑形式（图1）。

图1 建筑天窗与自然采光（图片自制）

在外观及结构设计方面，应尽量以外墙保温节能体系进行维护，提高外墙保温隔热性的同时，通过绿化、遮阳、通风等措施增加墙体的功能与审美。并以“山”“水”“自然”为语汇，对自然环境的诗情画意进行展现，促使高校博物馆成为展览文化、教育心灵以及感受自然等的重要生活学习形态。

以湖南省云龙发展中心为例，它在采用隔热断桥铝窗系统和智能可调节外遮阳系统对墙体进行保温节能的同时，还通过模块拼装式绿化对屋面进行了功能性设计。这不仅突破了传统的外墙构造，还达到了建筑与自然的绿色融合。

（二）高校博物馆“绿色”内部设计

高校博物馆作为校园文化的载体，除了展示历史传统、教学理念以外，更应注重辅助专业科研、传播知识、社会宣传等职能，这是区别于普通博物馆的重点。因此在高校博物馆绿色内部空间设计中，需将功能布局、能源应用、环境诉求等作为重要考虑因素。例如：适度控制展厅面积不超过总建筑面积的65%，同时增加多功能厅、咖啡吧等互动空间，加设专业示范、周转库房、管理工作室等功能性场所等。

另外，在高校博物馆绿色内部空间设计中，也应秉承生态理念。具体的应用方法主要分为双层界面、凹凸空间、架空空间、中庭及边庭和绿化的引入等几种空间形态进行呈现（图2）。其中建筑界面的“双层性”指的是通过自然或人为的手法，在原有建筑界面的基础上形成另一个界面与之相辅相成[2]。例如，在建筑空间的围护结构中分离出遮护构造和结构构造，并适当拉开两者距离，使之形成空气夹层。再通过通风、采光等措施，创造建筑保温和使用者舒适的双层性能。凹凸空间指的是通过几何大小不一的空间组合排列，形成变化丰富的建筑立面，减少阳光对建筑直接辐的同时，促进建筑与环境深层次、多维度的融合。架空空间则是以在某层外墙围护结构中，只保留结构柱和承重墙的方式，对建筑空间进行“可呼吸”式设计，从而使空间更具通透性和观赏性。中庭及边庭的应用是绿色生态空间设计中最为常见的手法。中庭通常以中心嵌入式、外围包裹式、廊道置入式呈现，而边庭则以靠近室外环境一侧且与之相通的方式较为普遍。这些生态理念的应用不仅会减少能源的消耗，也能使室内空间的构成更加丰富。

图2 建筑空间的多种形态（左一为泰国大都会大厦，中间为柯布西耶在1922年巴黎沙龙展的底层架空方案，右一为华中师范大学附属龙园学校教学楼中庭绿色空间；图片均源于网络）

（三）高校博物馆“绿色”景观设计

博物馆的景观设计方法必须要结合其自身及周边环境的实际情况来具体分析，根据建筑形态与功能的要求与规定，对相关场地进行全面规划与整体把控。而高校博物馆绿色景观的实现，要在普通博物馆景观设计考虑因素的基础上，着重思考场地自身的特性、周边能源等相关问题，并积极赋予场地及建筑使用可再生的潜力[3]。只有充分考虑气候、水资源等场地生态因素与建筑构造的有效结合，才能使高校博物馆绿色景观设计得以可持续性发展。

例如，美国著名景观师理查德·哈格所改造的再生景观，通过尊重基地的历史记忆，结合现存的环境资源，从城市的文脉元素出发，对原场地的土壤环境进行优化，并在保证安全的情况下，积极利用残砖瓦砾、工业废料等材料搭建景观小品，既有效地减少了景观构建成本，又为城市营造了一个生态绿色的景观系统。

高校博物馆绿色景观设计从虚拟情境到实地场景，也应遵循以人为本的基本原则[4]。人作为主体，对场地的定位和认同感，是判断景观价值与审美取向的关键。而在此基础上的绿色景观设计，则是高校博物馆生态价值提升的重要体现。

四、高校博物馆绿色技术实施

绿色建筑体系除了要求建筑的社会性、经济性、生态性等方面，还要求利用适宜的绿色生态建筑技术及设备，科学地、有效地实施绿色建筑的设计理念。高校博物馆绿色建筑设计需要在建筑法规之上，通过适宜性的技术方法实现建筑、文化、环境的和谐共生。

（一）绿色建材技术

为积极响应国家与有关部门可持续发展战略目标，现阶段构建高校博物馆绿色建筑过程中，还应在原有基础上应用大量的绿色建材。具体来说，在构建高校博物馆时，应在保证自身投资效益最大化前提下，使用可循环、回收率高的建材，并以此降低高校博物馆建设期间对所在地区造成的环境污染问题。例如，在选择可回收率高的建材过程中，应着重对木制品、加气混凝土、钢筋等基本建材进行筛选，并在保障其自身具有较高的稳定性及坚硬度的的前提下，挖掘其自身的绿色性质。在选择利用率高的建材过程中，对高校博物馆施工模型进行构件与细部的研究，进而利用相关的公式，将高校博物馆工程项目自身的耗能量整合并统计出来，并为后期高校博物馆的施工流程提供重要的参考作用等[5]。

在设计过程中还应将建筑结构、装饰及设施等因素一体化、简单化考虑，尽量节省建设过程中因不匹配、不适用等因素造成的材料浪费[6]。在建筑大空间的划分上，应优先考虑玻璃隔断、石膏龙骨隔断等可反复使用的空间隔断材料，以此减少空间利用率低、材料消耗高等问题。并通过结构优化等措施，使建筑达到节能省材的目的。

与此同时，在应用绿色建材技术的过程中，也应严格遵守国家针对绿色建材应用所颁布的一系列明文规定，将此项技术的应用上升到一个有法可依、执法必严的高度上去。

（二）雨水回收技术

在对项目进行施工的过程中，还应在原有的基础上提升高校博物馆在投入使用时对水资源的利用率，从而将绿色建筑理念落实到施工的各个环节之中。

在应用雨水回收技术[7]时，主要涵盖以下几个环节：第一，回收雨水环节；第二，雨水的下渗环节；第三，节水景观节点的设置；第四雨水的清洁管理环节。不仅如此，为从根本上发挥出雨水回收技术的实效性，还应在此项技术的应用过程中，充分考虑到的雨水蒸发等客观因素的影响。

（三）外墙和屋顶技术

科学、合理的外围防护体系在起到装饰和遮阳效果的同时，也能对室内环境产生一定的节能影响。因此墙体作为建筑外围防护体系的土体，多采取复合墙的形式进行蓄热，即通过外墙内保温、外墙夹心保温及外墙外保温等构造方式解决建筑外围防护体系的保温节能问题。且适当的遮阳设施和外围护体系进行配合，既能将高耗能的建筑表皮转换成生产能量的墙面和内部空间的能量调节装置，也可减少能源的消耗[8]。

屋顶多以绿化的处理方式进行设计，即通过植被层、保湿层及防渗漏层等立体构造，为博物馆内部空间的热量提供缓冲（图3）。这不仅可以为大学生营造一个良好舒适的参观环境，在一定程度上还能节省取暖和空调的费用（图4）。

图3 屋面绿化剖面图（图片自制）

图4 泰国国立法正大学Rangsit校区屋顶与垂直绿化效果图（图片源于网络）

（四）自然通风技术

自然通风技术是利用风压和热压为驱动力来控制博物馆建筑通风系统的技术类型。当室外条件容许自然通风的情景下，可将通风系统关闭。当室外温度上升或是下降至某个界限值时，自然通风系统可关闭并将机械通风系统开启。在具体实施的过程中，是利用CFD软件[9]把通风策略注入到建筑智能系统中，根据感应器接收到的外部环境状况，对通风系统的运行作出相应的优化调整，以此达到改善室内空气质量的效果。