建筑工程论文绿色建筑设计对建筑技术教学的应用

　　随着现在社会的发展，人们的环保意识也不断提高着，绿色建筑也是未来建筑工程发展的一个方向，现在很多工程师也都针对绿色建筑进行了一些研究。本文是一篇建筑工程论文范文，主要论述了绿色建筑设计对建筑技术教学的应用。

　　摘要传统建筑学专业以设计为主导的教学模式，往往重艺术、轻技术，重形态分析、轻客观量化，这与当今社会倡导建筑节能和可持续发展背道而驰。笔者尝试挑战传统的建筑教学模式，从技术理论教学中引入绿色建筑设计，并在绿色设计中强调计算机能耗模拟技术等一系列量化分析手段。然而，笔者发现以建筑技术理论为主导的绿色建筑设计，学生往往重技术而轻艺术，特别是过分注重计算机能耗模拟分析，反而忽略建筑设计这一根本。论文分析造成这种问题的主观和客观原因，以期实现技术与艺术更好地结合。

　　关键词建筑技术,教学改革,绿色设计,理论教学

　　引言

　　绿色建筑无疑是未来建筑发展的一个重要趋势。然而，我国传统的以建筑设计为主导的建筑教学中，都会偏重建筑的艺术性，忽视技术性，重主观分析，轻客观量化[1、2]。这就造成建筑师对技术的漠视和生疏，设计实践中建筑设计构思与绿色技术策略脱节;即使那些做了些绿色设计的方案，也很少能够进行量化分析。众所周知，缺乏数据支持的绿色设计很难做到真正的节能。此外，一些建筑师虽然采用了计算机能耗模拟分析，但对数值分析结果知之甚少，无法将分析与设计相关联[3]。如果不正视这些问题，这些绿色建筑设计就会陷入对形式的操弄和概念把玩中，走向“伪绿色”和“反生态”[4]。作为培养未来建筑师摇篮，大学建筑教育在灌输技术理论知识和绿色建筑设计理念方面责无旁贷。尽管我国高校建筑学系近些年来一直倡导绿色和可持续建筑教育，但我国大部分建筑学专业采用传统的线性教学模式[5]，即将建筑技术理论和建筑设计分成泾渭分明的两条线，建筑技术课程在内容上偏重技术理论知识，枯燥深奥，与建筑实践联系较少，而在师资配备上往往选择纯技术背景的教师，由于不具备建筑设计背景，这些教师很少能将技术理论与建筑设计结合讲解，就更别提让学生将所学的技术理论应用到建筑设计之中[6、7]。笔者自2010年起在南京大学建筑与城市规划学院教授建筑学三年级本科的建筑技术课程。为改变当前现状，笔者尝试从建筑技术理论教学中引入绿色建筑设计，并在设计中强调计算机能耗模拟技术等一系列量化分析手段。笔者的教改无疑让建筑学学生更为重视技术理论和绿色建筑理念，然而却出现了一些值得探讨的问题，即学生往往过分重视理论和量化分析，忘记了建筑设计这一根本。论文分析造成这些问题的主、客观原因，并希望抛砖引玉，来引导和促进我国建筑技术课程的全面改革和创新。

　　1教学调整

　　笔者所教授的建筑技术课程有两门—‘建筑技术II-建筑声、光、热’和‘建筑技术III-建筑设备’，这两门都为技术核心课。前者为建筑学传统的‘建筑物理’，主要学习建筑热工、光学、声学中的概念和原理，以及一些基本的节能知识。后者为‘建筑设备’课程，主要介绍建筑给排水系统、采暖通风与空气调节系统、电气工程的基本理论、知识和技能。这两门课的主要特点是技术理论性强，学科跨度大，知识点多，涉及面广。为了使这两门课程能够更能适合当代绿色和可持续建筑发展，笔者在教学内容上做了以下调整和修改：(1)大量介绍绿色建筑优秀设计案例。除基础技术理论教学外，笔者介绍了大量的优秀绿色建筑设计。比如以伦佐•皮亚诺所设计的Tjibaou文化中心，来讲解如何利用当地气候特点来进行被动节能设计。在讲解建筑如何适应干热和湿热这两种不同气候特点时，以不同地域的当地民居为着眼点，从整体规划到单体建筑的设计案例来分析如何通过设计来应对不同的环境。(2)强调主动和被动节能设计的有机结合。被动节能设计强调的是建筑对气候和自然环境的适应，特别是在减少甚至是不依赖主动节能设备的情况下，通过建筑设计手段来创造较为舒适的建筑物理环境，这对于建筑学学生尤为重要。但同时随着建筑技术的发展，也不可能忽视建筑设备在建筑设计中所占的地位。笔者以ReynerBanham的《ArchitectureoftheWell-temperedEnvironment》一书为基点[8]，讲解现代建筑技术如何影响和改变现代建筑设计和理念，帮助学生重视被动节能设计的同时，也要兼顾主动建筑节能设计。(3)注重大建筑环境的整体可持续发展。美国绿色建筑委员会(U.SGreenBuildingCouncil)建立并推行的LEED评估体系(LeadershipinEnergyandEnvironmentalDesign)，对城市生态和基地的自然保护非常重视，特别是建筑节水和水循环利用方面，但相关知识在我国建筑学教育中却相对薄弱，仅在建筑设备教材中介绍了一些设备节水和中水处理的基础理论知识。对于如何通过利用规划和设计来综合考虑雨水收集、废水利用等则是完全没有涉及。为了增强这方面的知识，笔者引入了与建筑与景观设计最为密切的LID技术。LowImpactDevelopment(英文简称：LID)技术是20世纪90年代末发展起的暴雨管理和面源污染处理技术，和传统的技术如湿地、滞留塘、草沟等不同的是LID技术是通过分散的，小规模的源头控制来达到对暴雨所产生的径流和污染的控制，使开发地区尽量接近于自然的水文循环[9]。LID技术所涵盖的内容包括：城市自然排水体系、雨水花园、生态滞留草沟、绿色街道、可渗透路面、生态屋顶、雨水再生系统等都一一被介绍到，与LID技术相关的各种网站也都提供给学生[10]。(4)强化量化分析的意识和手段。我国绿色建筑节能设计面临另一个重大问题是缺乏量化分析，而真正的绿色设计往往需要客观数据的支持，只有通过对其绿色设计的定量评价，才具有可信性与科学性。为加强量化分析手段，笔者将Autodesk公司的Ecotect这一能耗模拟软件引入到建筑技术课程中。Ecotect具有较全面的整体环境分析手段，可以对建筑物的朝向、立面、空间划分等进行能耗比较分析。根据以往经验，笔者在教授过程中会一再强调计算机模拟软件的优劣性，以及如何解读模拟结果。此外，笔者还组织学生进行实地参观和测量、邀请校外专家进行专题讲座、参与各种绿色设计竞赛等一系列方式来加深和拓宽学生对绿色建筑理念的认识。

　　2绿色设计

　　为了让建筑技术理论更好地与建筑设计相结合，笔者取消了与设计课脱节的作业和理论知识考试，而是布置了一个既有建筑的绿色节能改造设计。选择既有建筑可以让学生掌握建筑技术的实践知识，而专项设计不仅可以节省设计时间，还能使设计课题更具有针对性。既有建筑的绿色节能改造设计分成两部分。首先是实地考察该建筑的现状，以小组为单位选择一个中型公共建筑，实地测量和评估该建筑的声、光、热物理环境现状，此外还要求学生去调查建筑的用水量、照明和设备用电量等能耗信息。在此基础上，就是针对改建筑进行绿色节能改造设计。设计要求是可以不考虑改造室内平面布局和建筑物整体结构的情况下，根据当地地理、气候特点，进行可持续再利用改造，如增加遮阳、绿色屋面(屋顶花园)、垂直绿化、被动和主动太阳能利用、雨水回收及再利用、固体垃圾分类处理等。为配合课程需要，设计还要求学生研究一些基础的节能设计手段，如改变既有建筑的窗墙比、增加遮阳、利用自然通风等，或改善建筑围护结构的保温隔热性能等手法，进行节能优化设计。尽管要求学生利用计算机能耗模拟分析等手段，定量研究不同的绿化节能设计，并进行方案优化比较，但也说明如果某些绿色节能设计较难进行定量分析，可采用概念设计，但需要有设计详图和一定的文字进行补充说明。笔者希望以建筑技术理论为主导的绿色建筑设计，可以改变建筑系学生重艺术而轻技术，重形态分析而轻客观量化的问题。然而两年的教改实验结果却令人失望，学生的绿色设计走向令一个极端。尽管也有一些优秀的绿色设计出现(图1)，但大部分学生在绿色节能改造设计中过分看重技术和客观量化分析，反而忽略建筑设计这一根本，图2为一个典型的学生作业。笔者发现很多学生将主要时间和精力集中在计算机能耗模拟分析上，在节能设计上大部分学生倾向于利用技术手段而不是设计手法，如采用先进的建筑保温隔热材料来减少建筑的能耗。尽管笔者在今年增加了强制性被动节能设计要求，但很多学生往往采用一些如增加遮阳设计，减少窗墙比等简单的设计措施，真正好的绿色设计却很少见。此外，就是深入设计问题，如在课程中介绍了LID技术后，很多学生都想到收集雨水，但大部分只是简单地设计了一个雨水收集池，但却没有人能做进一步的考虑，包括如何处理收集来的雨水以及与周围环境相配合等。

　　3分析与讨论

　　表1是笔者对2014、2015年度65名南大建筑学系三年级学生的绿色节能改造设计的分析总结。从表1可以看出大部分学生虽然掌握了建筑节能相关的理论知识，却没有很好的运用于建筑设计中。从分析中可以发现有70%学生虽然提出了一些绿色节能概念，但有半数停步在简单的绿色节能概念运用上，有些对绿色节能改造设计做了尝试，但却不知道如何深化自己的设计。一般而言，设计能力较强的学生在作业中表现地较好，无论是在设计创意、深化设、图面表达上等都略胜一筹。造成课程设计的结果不尽人意存在着很多主观和客观原因，与普通的建筑设计课程相比，主要包括:(1)教学内容和方式的差异性。我国建筑学专业采用的传统地线性教学模式，不仅使建筑技术理论课程与建筑设计课相脱节，也导致二者无论在教学内容还是教学方式上也有着本质的不同。我国技术理论课程的教学方式以老师授课为主，课堂时间即无法留给学生做设计，老师也无法指导设计。而建筑设计课程则是以学生自己动手做设计，老师的课堂时间主要是进行讲解和修改。此外，教学内容的侧重点也是不同，例如以绿色设计为主题的建筑设计课通常也是以建筑设计为主，绿色为辅，更多的强调建筑设计的合理性和艺术性。尽管笔者在技术理论课中大量引入和强调了绿色设计实践，但课程内容的侧重点还是基础理论和专业技术知识，因而从建筑技术理论课中引入的建筑设计，课程内容侧重点本身会给学生造成以技术为主的指向作用，因而在设计中自然而然会更强调技术。(2)设计命题的差异性。传统的建筑设计课程，特别本科教学中的建筑设计课的命题往往针对某种类别的建筑进行设计，如学校、宾馆或商业综合体等。而本次课程设计则是问题化命题，即通过一个或几个设计解决一个专业问题，这要求学生通过设计问题来学习相应的专业技术知识，再将知识融入到自己的设计之中。但显然学生还不是很适应这种工作模式和思维方式。特别是选择既有建筑进行节能设计改造，学生更觉得具有一定的局限性，因而限制了一些的学生设计构思。(3)数字技术教学需要进一步探讨。无论是建筑设计课程还是技术课程都面对着同样的问题，就是日新月异的数字化技术是一把双刃剑，一方面它是一个功能强大的设计辅助手段，但另一方面它也仅仅是一个工具而已，因而有必要让学生认识到数字技术本身的局限性以及其仅仅作为工具的特性[11]。尤其是当前的能耗模拟软件，往往都是对先进设备和新材料进行更有效能的模拟，如将窗体从普通玻璃更换成LOW-E玻璃的节能效果要远远高于一些复杂而需要深入考虑的被动节能设计，学生就更倾向于简单而效果相对较好的节能设计。此外，就是学生在学了计算机能耗模拟软件后，往往会将多种能耗模拟分析结果作为设计主体。尽管笔者一直在做这方面的教学探索，但收效甚微。由此可见，将数字化技术较好的应用到建筑设计创作或量化分析上，需要一套从理论、方法到技术的完整教育体系，而这一新体系的建立可能需要花费很长时间的艰苦探索。结语如何将建筑技术与艺术完美的融合，一直是当前业界探讨的问题。绿色节能建筑不是技术的自然生成，也不是形式和概念的把玩。建筑设计是基本要素，技术是不可缺少的手段，二者需要有机融合。笔者的教学探索表明建筑技术类课程需要一个全面的改革，传统的课堂教学完全无法满足培养绿色建筑设计人才的需要，笔者建议教学改革可以从以下三方面做起：(1)打破我国传统专业教师和设计教师之间的壁垒。在这里可以借鉴香港大学的教学体制，即设计教师在教授设计课时，同时必须开设1-2门专业课(建筑技术、历史、理论均可)，从教师结构上创造专业课与设计课的结合环境，这样学生在学习设计知识的同时，也会学到专业教师所侧重的专业技术知识[12]。(2)打破建筑技术课和设计课程在教学上的壁垒。改革我国传统建筑学线性教学结构，采用技术课程与建筑设计课程的交叉式教学，通过合理的设计课程安排，引导学生加强技术理论学习。(3)打破建筑技术课和设计课程在作业和评分上的壁垒。取消建筑技术课程的作业，而是结合设计课程的某个设计题目，通过给出的不同技术问题进行分项、分段设计和计分，而学生最终设计成果中包括相关课题的分项成果。笔者认为只有让学生在设计中掌握技术理论知识的需求，在掌握理论知识后有用到设计中的动力，才是做好绿色设计的关键。失败是成功之母，希望业内同行以此为鉴，共同探索建筑技术课程的全面教学改革，为我国培养出一代可持续发展型的设计人才。
　　建筑工程论文发表期刊推荐：《建筑技术》主要栏目有施工技术、建筑设计、工程实例、建筑材料、建筑机械、工业建筑、混凝土制品、建筑装饰、建筑节能、设备安装、工程质量等。读者对象为建筑企事业单位和建设单位从事建筑科技和管理工作的中高级人员。获奖情况：首家国家期刊奖获奖期刊；第二届全国优秀科技期刊评比一等奖；全国优秀科技期刊评比二等奖；中国期刊方阵“双高”期刊。

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