建筑系馆改造设计实践

建筑系馆改造设计实践

李颖谢亚宁候雨欣金秋彤任毓瑶

北方工业大学建筑与艺术学院北京100144

摘要：绿色建筑是环境友好，节约资源的新形势，旧建筑改造也一直是城市进程中更新换代的热点。本文根据实际情况，结合绿色建筑技术，对校园中的旧建筑进行了合理的改造，满足了学生们对建筑系馆新的使用需求。

关键词：绿色建筑；节能减排；建筑改造

引言

当前，全球气候变暖情况加剧，能源的短缺及生态环境的恶化，使得倡导绿色节能的主题受到了社会各界越来越多的重视，在建筑方面也不例外。绿色建筑就是当今世界建筑发展的方向之一，它要求兼顾对环境的关注与人们使用上的舒适健康。

随着时代的发展，高校传统的教学理念和方式发生了很大的转变，从以往以教师为中心的大课教学模式变为以学生为中心的互动教学模式。学生们和老师更加主动的交流、探讨，取代了自上而下的灌输，传统建筑系馆已经满足不了当下师生的使用需求。本文从建筑系馆的特点入手，对北方工业大学老旧建筑进行合理改造，希望设计一座综合且带有绿色示范意义的新“建筑系馆”，对未来的校园建筑做出展望。

1建筑系馆的特点及设计要求

建筑学是一门综合性的学科，横跨工程技术和人文艺术。从广义上来说，建筑学是研究建筑物及其周围环境的学科。学校中的建筑系馆往往是建筑系学生们理解和体验空间最方便直接的场所，主要活动包括：设计绘图、模型制作、评图展览、休闲娱乐等。系馆的空间主要分为教学教研、办公管理、公共服务三大部分。

1.1教学教研

主要房间功能分为：大课教室、专业教室、素描教室等。其中以素描教室为例，就对采光有着特殊需求，不宜布置在有直射光的方位；如模型室，就对排放烟气的房间通风质量有着较高要求，同时应合理安排窗户朝向，避免对外界产生过多干扰。

1.2办公管理

主要功能分为：行政办公室、教师办公室、会议室等。其中以行政办公室为例，使用本房间的一般为非教学人员，他们几乎全天在此办公，所以对采光等有着很高的要求，应采取最佳朝向。如设备类房间，一般无人员停留，无采光需求，但对设备控制的便利性有要求，所以一般安排在建筑的低层位置。

1.3公共服务

主要功能分为：阅览室、咖啡厅、便利店等。以阅览室为例，阅读应避免直射光的照射，宜选取北侧朝向柔和的漫反射光环境，且阅读时应保持安静。所以在布置时应对朝向、动静分区布局等加以重视。

2基于绿色建筑设计的项目应用

2.1项目背景

北方工业大学旧图书馆于1988年建成，建筑共计四层，面积7895.26平方米，在当时为内容较复杂，工艺较先进的中型高校图书馆。工程设计中采用“模数式”平面，交通出入口呈现风车型，书库与阅览室统一5.1*5.1米柱网，层高4.7米。因学校发展，于2010年建设新图书馆，遂将原图书馆改作一般办公楼使用。鉴于其在校园的位置优势以及建筑形态优势，加之本校建筑系学生对新系馆的建设需求，我们选此作为对象进行改造设计。

建筑位于北京市石景山区，北京为典型的温带季风性气候，夏季高温多雨，冬季寒冷干燥。酷暑和严寒往往在学期内来临，空调的使用就成为了建筑的主要能耗之一，设计考虑最有效的节能措施便是在夏季加强自然通风的散热处理，部分方向考虑遮阳等方式，在冬季做好建筑保温，从而有效降低建筑能耗。

2.2基于绿色建筑设计的策略分析

2.2.1功能分区的适应性改造

原建筑一层为书库与报告厅，二到四层为阅览室，我们将其改为建筑系馆，首先从师生的行为出发研究其使用需求，并根据动静分区、节能效益综合布置房间，如活动较为丰富的学生空间安排在低层，安静稳定的教职员工空间安排在高层。将休闲大厅、讨论室、咖啡厅、置于一层南侧和东侧，健身房、便利店、打印店、储藏室、阅览室、模型室、置于一层西侧和北侧，设备用房置于一层正中央黑房间处。将专业教室、教师办公室、学生STUDIO按原“风车型”平面均匀分布于二、三层位置的四个方位上。将行政办公室、大课教室、答辩室和实验室置于四层南侧和东侧，接待室、会议室、作业室、资料室、素描教室、计算机房置于四层西侧和北侧。

2.2.2烟囱效应与文丘里效应的应用

旧建筑单层墙体无法蓄热，不能有效地节约能耗，本次改造首先在原建筑外增加一层玻璃幕墙，构成双层表皮系统。长时间接受日照进行蓄热的屋顶区域与建筑底部环境形成温度差，夏季开放幕墙底部的进气窗，顶部的排气窗，使空气从温度较低、气压较大的底部流向气温较高、气压较小的顶部，空气的流动为建筑物带走了多余的热量，利用烟囱效应实现了节能减排。为了加强效果，应用文丘里效应对建筑外侧玻璃幕墙进行变形处理——在剖面一处收窄幕墙与原外墙之间的距离，增加空气流动速度，进一步的实现节能减排效益。

夏季，文丘里效应或许不足以带动空气流动，因此在幕墙底部设置一周蓄水池，外侧种植低矮灌木，以降低空气温度，增大气压，再次提高空气流动速率，加强效果。冬季关闭进出气窗，抽出水体，幕墙间的空气腔将可发挥防寒保温作用。

图3.节能原理示意图

2.2.3生态环境的改造

建筑的改造还包括屋顶环境改造、屋面垂直绿化、雨水回收系统的利用。

1）屋顶环境改造：在屋顶以当地最佳朝向倾斜架设太阳能板实现能源收集，同时充分利用天台的良好日照，增设以植物种植为主的景观实验室，为校园增设绿化的同时也将实践与教学相结合。

2）屋面垂直绿化：选址地处北纬40度，建筑西晒问题严重，过量的光线会导致家具加速老化、夏季室内空调耗电量的增大等问题。为应对西晒，在建筑西侧增设垂直绿化，植物的存在也可减少外界的噪声干扰。相比于遮阳窗帘，植物能为使用者带来轻松的感觉。

3）雨水回收系统：北京夏季炎热多雨，雨水的回收有利于节约资源。对流经屋顶花园与地面的雨水进行收集与过滤，用于灌溉、冲厕等用途。

2.2.4智能百叶窗遮阳系统

各房间所需的遮光等级不同，各朝向的日照情况也不尽相同，为满足不同需求，在窗户上安装智能百叶窗遮阳系统。智能百叶由一块块太阳能面板组成，可根据日照强度与光线角度自动旋转叶片，使用者也可通过手机关联控制系统，能动地调节叶片角度，达到室内所需亮度。面板不仅可用于调节室内亮度，还可以将接收到的光能转化为电能，无论在办公室还是咖啡厅，百叶窗都可作为电源进行使用，极大地满足了师生们的需求。

3结语

此次校园旧建筑的改造设计，我们基于绿色建筑理念、应用了烟囱效应等原理与绿色建筑技术，对方案进行了功能布局的调整、生态环境的改造、节能设计的尝试，为未来该建筑进行建筑系馆的改造提供了初步方案，也为其他高校建筑系馆的建设和改造提供了参考。

参考文献：

[1]任锦康.绿色建筑对环境的影响、意义、发展方向[J].绿色环保建材，2019，6（03）：30-31.

[2]赵丹.高校建筑系馆交往空间设计研究[D].广东：华南理工大学，2016.

[3]姚欣.国内高校典型建筑系馆现状及改扩建调研[D].陕西：西安建筑科技大学，2016.