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隨著現在社會的發展,人們的環保意識也不斷提高著,綠色建筑也是未來建筑工程發展的一個方向,現在很多工程師也都針對綠色建筑進行了一些研究。本文是一篇建筑工程論文范文,主要論述了綠色建筑設計對建筑技術教學的應用。
摘要傳統建筑學專業以設計為主導的教學模式,往往重藝術、輕技術,重形態分析、輕客觀量化,這與當今社會倡導建筑節能和可持續發展背道而馳。筆者嘗試挑戰傳統的建筑教學模式,從技術理論教學中引入綠色建筑設計,并在綠色設計中強調計算機能耗模擬技術等一系列量化分析手段。然而,筆者發現以建筑技術理論為主導的綠色建筑設計,學生往往重技術而輕藝術,特別是過分注重計算機能耗模擬分析,反而忽略建筑設計這一根本。論文分析造成這種問題的主觀和客觀原因,以期實現技術與藝術更好地結合。
關鍵詞建筑技術,教學改革,綠色設計,理論教學
引言
綠色建筑無疑是未來建筑發展的一個重要趨勢。然而,我國傳統的以建筑設計為主導的建筑教學中,都會偏重建筑的藝術性,忽視技術性,重主觀分析,輕客觀量化[1、2]。這就造成建筑師對技術的漠視和生疏,設計實踐中建筑設計構思與綠色技術策略脫節;即使那些做了些綠色設計的方案,也很少能夠進行量化分析。眾所周知,缺乏數據支持的綠色設計很難做到真正的節能。此外,一些建筑師雖然采用了計算機能耗模擬分析,但對數值分析結果知之甚少,無法將分析與設計相關聯[3]。如果不正視這些問題,這些綠色建筑設計就會陷入對形式的操弄和概念把玩中,走向“偽綠色”和“反生態”[4]。作為培養未來建筑師搖籃,大學建筑教育在灌輸技術理論知識和綠色建筑設計理念方面責無旁貸。盡管我國高校建筑學系近些年來一直倡導綠色和可持續建筑教育,但我國大部分建筑學專業采用傳統的線性教學模式[5],即將建筑技術理論和建筑設計分成涇渭分明的兩條線,建筑技術課程在內容上偏重技術理論知識,枯燥深奧,與建筑實踐聯系較少,而在師資配備上往往選擇純技術背景的教師,由于不具備建筑設計背景,這些教師很少能將技術理論與建筑設計結合講解,就更別提讓學生將所學的技術理論應用到建筑設計之中[6、7]。筆者自2010年起在南京大學建筑與城市規劃學院教授建筑學三年級本科的建筑技術課程。為改變當前現狀,筆者嘗試從建筑技術理論教學中引入綠色建筑設計,并在設計中強調計算機能耗模擬技術等一系列量化分析手段。筆者的教改無疑讓建筑學學生更為重視技術理論和綠色建筑理念,然而卻出現了一些值得探討的問題,即學生往往過分重視理論和量化分析,忘記了建筑設計這一根本。論文分析造成這些問題的主、客觀原因,并希望拋磚引玉,來引導和促進我國建筑技術課程的全面改革和創新。
1教學調整
筆者所教授的建筑技術課程有兩門—‘建筑技術II-建筑聲、光、熱’和‘建筑技術III-建筑設備’,這兩門都為技術核心課。前者為建筑學傳統的‘建筑物理’,主要學習建筑熱工、光學、聲學中的概念和原理,以及一些基本的節能知識。后者為‘建筑設備’課程,主要介紹建筑給排水系統、采暖通風與空氣調節系統、電氣工程的基本理論、知識和技能。這兩門課的主要特點是技術理論性強,學科跨度大,知識點多,涉及面廣。為了使這兩門課程能夠更能適合當代綠色和可持續建筑發展,筆者在教學內容上做了以下調整和修改:(1)大量介紹綠色建筑優秀設計案例。除基礎技術理論教學外,筆者介紹了大量的優秀綠色建筑設計。比如以倫佐•皮亞諾所設計的Tjibaou文化中心,來講解如何利用當地氣候特點來進行被動節能設計。在講解建筑如何適應干熱和濕熱這兩種不同氣候特點時,以不同地域的當地民居為著眼點,從整體規劃到單體建筑的設計案例來分析如何通過設計來應對不同的環境。(2)強調主動和被動節能設計的有機結合。被動節能設計強調的是建筑對氣候和自然環境的適應,特別是在減少甚至是不依賴主動節能設備的情況下,通過建筑設計手段來創造較為舒適的建筑物理環境,這對于建筑學學生尤為重要。但同時隨著建筑技術的發展,也不可能忽視建筑設備在建筑設計中所占的地位。筆者以ReynerBanham的《ArchitectureoftheWell-temperedEnvironment》一書為基點[8],講解現代建筑技術如何影響和改變現代建筑設計和理念,幫助學生重視被動節能設計的同時,也要兼顧主動建筑節能設計。(3)注重大建筑環境的整體可持續發展。美國綠色建筑委員會(U.SGreenBuildingCouncil)建立并推行的LEED評估體系(LeadershipinEnergyandEnvironmentalDesign),對城市生態和基地的自然保護非常重視,特別是建筑節水和水循環利用方面,但相關知識在我國建筑學教育中卻相對薄弱,僅在建筑設備教材中介紹了一些設備節水和中水處理的基礎理論知識。對于如何通過利用規劃和設計來綜合考慮雨水收集、廢水利用等則是完全沒有涉及。為了增強這方面的知識,筆者引入了與建筑與景觀設計最為密切的LID技術。LowImpactDevelopment(英文簡稱:LID)技術是20世紀90年代末發展起的暴雨管理和面源污染處理技術,和傳統的技術如濕地、滯留塘、草溝等不同的是LID技術是通過分散的,小規模的源頭控制來達到對暴雨所產生的徑流和污染的控制,使開發地區盡量接近于自然的水文循環[9]。LID技術所涵蓋的內容包括:城市自然排水體系、雨水花園、生態滯留草溝、綠色街道、可滲透路面、生態屋頂、雨水再生系統等都一一被介紹到,與LID技術相關的各種網站也都提供給學生[10]。(4)強化量化分析的意識和手段。我國綠色建筑節能設計面臨另一個重大問題是缺乏量化分析,而真正的綠色設計往往需要客觀數據的支持,只有通過對其綠色設計的定量評價,才具有可信性與科學性。為加強量化分析手段,筆者將Autodesk公司的Ecotect這一能耗模擬軟件引入到建筑技術課程中。Ecotect具有較全面的整體環境分析手段,可以對建筑物的朝向、立面、空間劃分等進行能耗比較分析。根據以往經驗,筆者在教授過程中會一再強調計算機模擬軟件的優劣性,以及如何解讀模擬結果。此外,筆者還組織學生進行實地參觀和測量、邀請校外專家進行專題講座、參與各種綠色設計競賽等一系列方式來加深和拓寬學生對綠色建筑理念的認識。
2綠色設計
為了讓建筑技術理論更好地與建筑設計相結合,筆者取消了與設計課脫節的作業和理論知識考試,而是布置了一個既有建筑的綠色節能改造設計。選擇既有建筑可以讓學生掌握建筑技術的實踐知識,而專項設計不僅可以節省設計時間,還能使設計課題更具有針對性。既有建筑的綠色節能改造設計分成兩部分。首先是實地考察該建筑的現狀,以小組為單位選擇一個中型公共建筑,實地測量和評估該建筑的聲、光、熱物理環境現狀,此外還要求學生去調查建筑的用水量、照明和設備用電量等能耗信息。在此基礎上,就是針對改建筑進行綠色節能改造設計。設計要求是可以不考慮改造室內平面布局和建筑物整體結構的情況下,根據當地地理、氣候特點,進行可持續再利用改造,如增加遮陽、綠色屋面(屋頂花園)、垂直綠化、被動和主動太陽能利用、雨水回收及再利用、固體垃圾分類處理等。為配合課程需要,設計還要求學生研究一些基礎的節能設計手段,如改變既有建筑的窗墻比、增加遮陽、利用自然通風等,或改善建筑圍護結構的保溫隔熱性能等手法,進行節能優化設計。盡管要求學生利用計算機能耗模擬分析等手段,定量研究不同的綠化節能設計,并進行方案優化比較,但也說明如果某些綠色節能設計較難進行定量分析,可采用概念設計,但需要有設計詳圖和一定的文字進行補充說明。筆者希望以建筑技術理論為主導的綠色建筑設計,可以改變建筑系學生重藝術而輕技術,重形態分析而輕客觀量化的問題。然而兩年的教改實驗結果卻令人失望,學生的綠色設計走向令一個極端。盡管也有一些優秀的綠色設計出現(圖1),但大部分學生在綠色節能改造設計中過分看重技術和客觀量化分析,反而忽略建筑設計這一根本,圖2為一個典型的學生作業。筆者發現很多學生將主要時間和精力集中在計算機能耗模擬分析上,在節能設計上大部分學生傾向于利用技術手段而不是設計手法,如采用先進的建筑保溫隔熱材料來減少建筑的能耗。盡管筆者在今年增加了強制性被動節能設計要求,但很多學生往往采用一些如增加遮陽設計,減少窗墻比等簡單的設計措施,真正好的綠色設計卻很少見。此外,就是深入設計問題,如在課程中介紹了LID技術后,很多學生都想到收集雨水,但大部分只是簡單地設計了一個雨水收集池,但卻沒有人能做進一步的考慮,包括如何處理收集來的雨水以及與周圍環境相配合等。
3分析與討論
表1是筆者對2014、2015年度65名南大建筑學系三年級學生的綠色節能改造設計的分析總結。從表1可以看出大部分學生雖然掌握了建筑節能相關的理論知識,卻沒有很好的運用于建筑設計中。從分析中可以發現有70%學生雖然提出了一些綠色節能概念,但有半數停步在簡單的綠色節能概念運用上,有些對綠色節能改造設計做了嘗試,但卻不知道如何深化自己的設計。一般而言,設計能力較強的學生在作業中表現地較好,無論是在設計創意、深化設、圖面表達上等都略勝一籌。造成課程設計的結果不盡人意存在著很多主觀和客觀原因,與普通的建筑設計課程相比,主要包括:(1)教學內容和方式的差異性。我國建筑學專業采用的傳統地線性教學模式,不僅使建筑技術理論課程與建筑設計課相脫節,也導致二者無論在教學內容還是教學方式上也有著本質的不同。我國技術理論課程的教學方式以老師授課為主,課堂時間即無法留給學生做設計,老師也無法指導設計。而建筑設計課程則是以學生自己動手做設計,老師的課堂時間主要是進行講解和修改。此外,教學內容的側重點也是不同,例如以綠色設計為主題的建筑設計課通常也是以建筑設計為主,綠色為輔,更多的強調建筑設計的合理性和藝術性。盡管筆者在技術理論課中大量引入和強調了綠色設計實踐,但課程內容的側重點還是基礎理論和專業技術知識,因而從建筑技術理論課中引入的建筑設計,課程內容側重點本身會給學生造成以技術為主的指向作用,因而在設計中自然而然會更強調技術。(2)設計命題的差異性。傳統的建筑設計課程,特別本科教學中的建筑設計課的命題往往針對某種類別的建筑進行設計,如學校、賓館或商業綜合體等。而本次課程設計則是問題化命題,即通過一個或幾個設計解決一個專業問題,這要求學生通過設計問題來學習相應的專業技術知識,再將知識融入到自己的設計之中。但顯然學生還不是很適應這種工作模式和思維方式。特別是選擇既有建筑進行節能設計改造,學生更覺得具有一定的局限性,因而限制了一些的學生設計構思。(3)數字技術教學需要進一步探討。無論是建筑設計課程還是技術課程都面對著同樣的問題,就是日新月異的數字化技術是一把雙刃劍,一方面它是一個功能強大的設計輔助手段,但另一方面它也僅僅是一個工具而已,因而有必要讓學生認識到數字技術本身的局限性以及其僅僅作為工具的特性[11]。尤其是當前的能耗模擬軟件,往往都是對先進設備和新材料進行更有效能的模擬,如將窗體從普通玻璃更換成LOW-E玻璃的節能效果要遠遠高于一些復雜而需要深入考慮的被動節能設計,學生就更傾向于簡單而效果相對較好的節能設計。此外,就是學生在學了計算機能耗模擬軟件后,往往會將多種能耗模擬分析結果作為設計主體。盡管筆者一直在做這方面的教學探索,但收效甚微。由此可見,將數字化技術較好的應用到建筑設計創作或量化分析上,需要一套從理論、方法到技術的完整教育體系,而這一新體系的建立可能需要花費很長時間的艱苦探索。結語如何將建筑技術與藝術完美的融合,一直是當前業界探討的問題。綠色節能建筑不是技術的自然生成,也不是形式和概念的把玩。建筑設計是基本要素,技術是不可缺少的手段,二者需要有機融合。筆者的教學探索表明建筑技術類課程需要一個全面的改革,傳統的課堂教學完全無法滿足培養綠色建筑設計人才的需要,筆者建議教學改革可以從以下三方面做起:(1)打破我國傳統專業教師和設計教師之間的壁壘。在這里可以借鑒香港大學的教學體制,即設計教師在教授設計課時,同時必須開設1-2門專業課(建筑技術、歷史、理論均可),從教師結構上創造專業課與設計課的結合環境,這樣學生在學習設計知識的同時,也會學到專業教師所側重的專業技術知識[12]。(2)打破建筑技術課和設計課程在教學上的壁壘。改革我國傳統建筑學線性教學結構,采用技術課程與建筑設計課程的交叉式教學,通過合理的設計課程安排,引導學生加強技術理論學習。(3)打破建筑技術課和設計課程在作業和評分上的壁壘。取消建筑技術課程的作業,而是結合設計課程的某個設計題目,通過給出的不同技術問題進行分項、分段設計和計分,而學生最終設計成果中包括相關課題的分項成果。筆者認為只有讓學生在設計中掌握技術理論知識的需求,在掌握理論知識后有用到設計中的動力,才是做好綠色設計的關鍵。失敗是成功之母,希望業內同行以此為鑒,共同探索建筑技術課程的全面教學改革,為我國培養出一代可持續發展型的設計人才。
建筑工程論文發表期刊推薦:《建筑技術》主要欄目有施工技術、建筑設計、工程實例、建筑材料、建筑機械、工業建筑、混凝土制品、建筑裝飾、建筑節能、設備安裝、工程質量等。讀者對象為建筑企事業單位和建設單位從事建筑科技和管理工作的中高級人員。獲獎情況:首家國家期刊獎獲獎期刊;第二屆全國優秀科技期刊評比一等獎;全國優秀科技期刊評比二等獎;中國期刊方陣“雙高”期刊。