摘要：在全球积极倡导可持续发展的大背景下，绿色建筑设计成为建筑领域的关键发展方向。高校图书馆作为校园的核心建筑之一，其绿色设计对于实现节能减排、营造优质学习环境意义重大。本文围绕基于被动优先策略的高校图书馆绿色建筑设计展开深入研究，详细阐述被动优先策略的内涵、在高校图书馆各设计环节的应用，以及设计管理与评估要点，旨在为高校图书馆绿色建筑设计提供全面且具有实践指导价值的参考。

关键词：被动优先策略；高校图书馆；绿色建筑设计；可持续发展

1、被动优先策略理论基础

1.1 被动优先策略内涵

“我看到很多土人的茅屋，它们形式相似，都非常好用，而在那里没有建筑师，我很感动，人类竟可以如此聪明地解决太阳、风雨的问题”路易斯 . 康从非洲回来后说，这是被动式建筑的具象描述。 被动式建筑节能技术是指以非机械电气设备干预手段实现建筑能耗降低的节能技术，具体指在建筑规划设计中通过对建筑朝向的合理布置、遮阳的设置、建筑围护结构的保温隔热技术、有利于自然通风的建筑开口设计等实现建筑需要的采暖、空调、通风等能耗的降低。

被动优先策略，作为绿色建筑设计理念中的关键一环，着重强调在建筑设计的全流程里，将利用自然条件与发挥建筑自身构造特性置于首位，以此实现节能、营造舒适空间等核心目标，同时大幅削减对诸如机械制冷、制热设备这类主动式能源系统的依赖。其核心理念在于深度契合自然规律，以精妙手法整合建筑与周边自然环境，如同搭建一座人与自然和谐共生的桥梁。自然通风可借由合理规划建筑朝向、布局以及开窗位置来实现，让清新的自然风在室内自由穿梭，调节室内空气，降低闷热感；采光则通过科学设计窗户大小、位置与选用合适透光材料，使充足的自然光铺满室内空间，既营造明亮舒适的环境，又减少人工照明的能耗。太阳能的利用方式更是多样，例如安装太阳能板收集太阳能用于供电、加热水等。通过充分挖掘这些自然资源的潜力，建筑在满足多样化功能需求的基础上，能够将能源消耗与环境影响控制在最低限度，走出一条可持续发展的绿色建筑之路。

1.2 被动优先策略相关原理

建筑热工原理是被动优先策略的重要理论支撑。通过合理设计建筑围护结构的保温、隔热性能，控制热量的传递，减少冬季热量散失和夏季热量传入室内。例如，采用高效保温材料、优化墙体和屋顶构造等措施，能够有效降低建筑的采暖和制冷负荷。

自然通风原理基于风压和热压作用。风压通风利用建筑迎风面和背风面的压力差，使室外空气自然流入室内；热压通风则依靠室内外空气的温度差，形成空气的自然流动。在高校图书馆设计中，合理规划通风路径、设置通风口的位置和大小，能够促进自然通风的效果，改善室内空气质量，降低空调系统的使用频率。

自然采光原理利用自然光满足室内照明需求。通过合理设计采光口的形状、位置和面积，以及采用遮阳措施控制阳光直射，能够实现室内充足且均匀的光照分布。良好的自然采光不仅可以减少人工照明能耗，还能提升使用者的视觉舒适度和心理愉悦感。

2、基于被动优先策略的高校图书馆场地规划

2.1 场地选址与环境融合

场地选址是高校图书馆设计的首要环节，应综合考虑多方面因素。周边自然环境是选址的重要考量因素之一，靠近山水、绿地等自然景观，不仅能为图书馆营造优美的外部环境，还可利用自然景观资源调节微气候。例如，水体具有调节温度和湿度的作用，绿地能够净化空气、降低噪音，这些都有助于提升图书馆的环境品质。

交通便利性也是选址时不可忽视的因素。图书馆应与校园主要交通枢纽保持便捷的联系，方便师生的到达。同时，要考虑与城市公共交通系统的衔接，减少师生的出行能耗。此外，选址还需关注城市基础设施的配套情况，确保水、电、气等供应的稳定性。

在场地规划中，应注重图书馆与周边环境的融合。通过合理的建筑布局和景观设计，使图书馆融入校园整体环境之中，形成和谐统一的空间氛围。例如，可以通过建筑的退台设计、景观小品的设置等方式，增强建筑与周边环境的互动性，营造舒适宜人的室外空间。

2.2 场地微气候优化

场地微气候对图书馆的室内环境和能耗有着重要影响。通过合理的场地规划和设计，可以改善场地微气候，为被动式设计创造有利条件。

建筑的布局和朝向对场地微气候有着关键影响。在规划时，应根据当地的主导风向和太阳辐射情况，合理确定图书馆的朝向和建筑间距。例如，在夏季主导风向上，避免建筑之间的相互遮挡，保证通风顺畅；在冬季，利用建筑的布局形成防风屏障，减少冷风的侵袭。

景观小品的设置也是优化场地微气候的有效手段。例如，在场地中设置喷泉、人工湖等水体景观，利用水体的蒸发作用调节空气湿度和温度；种植高大乔木和茂密的灌木，不仅可以提供遮阳，还能起到防风、降噪的作用，改善场地的生态环境。

此外，合理调整场地地形也能对微气候产生积极影响。通过地形的起伏设计，可以引导气流的流动，形成局部的通风通道；在低洼处设置绿地或水体，有助于收集雨水、调节地表温度。

3、基于被动优先策略的高校图书馆建筑设计

3.1 建筑体型与空间设计

建筑体型系数是衡量建筑能耗的重要指标之一，它反映了建筑外表面积与建筑体积的比值。体型系数越小，建筑的能耗越低。在高校图书馆设计中，应通过合理的建筑体型设计，控制体型系数。例如，采用紧凑的建筑体型，减少不必要的凹凸变化，避免出现过多的小体量建筑组合，以降低建筑的外表面积，减少热量传递。

以南华大学新校区图书馆为例（见图 1），其设计充分体现了被动优先策略下的体型与空间优化理念。建筑采用 “圆台方砚” 的紧凑几何体造型，通过整合阅览区、藏书区、公共活动区等功能模块，将体型系数严格控制在 0.3 以下，较传统同规模图书馆降低约 20% 能耗。建筑主体呈南北向矩形布局，东西两侧采用内凹式立面设计，既减少东西向太阳直射，又形成天然遮阳效果。

空间布局上，建筑中部设置通高 18 米的中庭，通过顶部可开启电动窗扇与底层架空层形成 “烟囱效应”。过渡季利用室内外温差（约 5℃）驱动热压通风，实测空气流速达 0.8m/ s，实现每小时 2 次的自然换 边庭区域采用 “双层表皮” 设计：外层为高热容砂加气混凝土砌块墙体（传热系数 0.75W/(m²⋅K) ），内层为可调节玻璃幕墙，两者之间形成 400mm 宽的空气缓冲层。夏季通过顶部出气口排出热气，降低内层玻璃表面温度达 8^∘C ；冬季关闭出气口，利用墙体蓄热特性延缓室内热量散失，使夜间室内温度降幅减少 3^∘C 。

此外，中庭与边庭的协同设计显著提升了自然采光效率。中庭顶部采用 120 ㎡的锥形透光天窗，结合导光板将自然光引入地下一层；边庭外侧设置水平遮阳格栅（间距 300mm ，挑出深度 1.2m ），在夏至日可阻挡 80% 的直射阳光，同时保证北侧阅览室采光系数达 5.0-10.18，远超《建筑采光设计标准》（GB 50033）规定的 3.0 标准值，年人工照明能耗降低 45% 。

3.2 围护结构节能设计

外墙、屋顶和门窗是建筑围护结构的重要组成部分，其保温隔热性能直接影响建筑的能耗。在高校图书馆设计中，应选用高性能的保温隔热材料，优化围护结构的构造形式。

对于外墙，可采用保温隔热性能良好的墙体材料，如加气混凝土砌块、保温装饰一体化板等，并结合外墙外保温或内保温技术，提高外墙的保温隔热性能。在寒冷地区，还可以采用夹心保温墙体，进一步增强保温效果。

屋顶作为建筑热量散失的重要部位，应加强保温隔热设计。可以采用倒置式屋面，将保温层设置在防水层之上，有效保护防水层，延长其使用寿命；也可以采用种植屋面，通过植物的遮阳和蒸腾作用，降低屋面温度，减少热量传入室内。

门窗的保温隔热性能对建筑能耗的影响也不容忽视。应选用保温性能良好的窗框材料，如断桥铝合金、塑钢等，并搭配中空玻璃、Low-E 玻璃等节能玻璃。同时，要合理控制窗墙比，根据不同朝向和功能需求，确定合适的窗户面积，在保证自然采光的前提下，减少热量的传递。

3.3 自然通风与采光设计

自然通风的组织方式主要包括风压通风和热压通风。在设计中，应充分考虑当地的气候条件和建筑的功能需求，合理选择通风方式。对于夏季炎热地区，应优先利用风压通风，通过设置合理的通风口位置和大小，形成穿堂风，有效降低室内温度。通风口的位置应根据建筑的朝向和主导风向确定，确保能够引入新鲜空气；通风口的大小则应根据室内空间的大小和通风需求进行计算。

热压通风在过渡季节和夜间具有较好的通风效果。通过设置中庭、通风竖井等竖向通风通道，利用室内外空气的温度差形成热压，促进空气的自然流动。在设计竖向通风通道时，应确保其高度和截面积足够，以保证通风效果。

自然采光设计的关键在于合理设计采光口的形状、位置和面积。采光口的形状应根据建筑的空间特点和功能需求进行选择，常见的采光口形状有矩形、圆形、三角形等。采光口的位置应避免被其他建筑或物体遮挡，确保能够充分接收自然光。采光口的面积应根据室内空间的大小和采光要求进行计算，一般来说，图书馆阅览室等主要功能房间的采光系数应满足相关标准要求。

遮阳措施是自然采光设计的重要组成部分。遮阳方式主要有内遮阳、外遮阳和中间遮阳等。外遮阳效果最为显著，可采用遮阳板、遮阳帘、遮阳格栅等外遮阳设施，根据不同朝向和季节的阳光照射角度，灵活调节遮阳效果，避免阳光直射室内，减少室内的热负荷。

4、基于被动优先策略的高校图书馆绿色技术应用

4.1 可再生能源利用

太阳能是一种清洁、可再生的能源，在高校图书馆中具有广泛的应用潜力。太阳能热水系统可以为图书馆的卫生间、淋浴间等提供热水，减少对传统能源的依赖。太阳能光伏发电系统则可以将太阳能转化为电能，用于图书馆的照明、设备用电等，实现部分能源的自给自足。在设计太阳能利用系统时，应根据当地的太阳能资源情况、建筑的负荷需求以及屋顶面积等因素，合理选择太阳能设备的类型和规模。

地热能也是一种具有重要应用价值的可再生能源。地源热泵系统通过地下埋管换热器与土壤进行热量交换，实现冬季供暖和夏季制冷。该系统具有高效节能、环保无污染等优点，适用于高校图书馆等大型公共建筑。在应用地源热泵系统时，需要对场地的地质条件进行详细勘察，确保地下土壤的热物性参数满足系统运行要求。

4.2 水资源综合利用

雨水收集与利用系统是水资源综合利用的重要措施之一。在高校图书馆设计中，可以通过设置屋顶绿化、雨水花园、透水铺装等设施，实现雨水的收集、净化和利用。屋顶绿化不仅可以减少屋面径流，还能起到保温隔热、美化环境的作用。雨水花园则利用植物和土壤的净化作用，对雨水进行过滤和净化，使其达到一定的水质标准后，可用于景观灌溉、道路冲洗等非饮用用途。透水铺装能够增加雨水的入渗量，减少地表积水，补充地下水。

中水回用技术是将建筑内的生活污水经过处理后，达到一定的水质标准，再回用于建筑内的非饮用用水系统，如冲厕、洗车等。在高校图书馆中应用中水回用技术，可以有效提高水资源的利用效率，减少对新鲜水资源的消耗。在设计中水回用系统时，需要根据图书馆的用水需求和污水产生量，合理确定处理工艺和设备规模，确保中水的水质符合使用要求。

5、基于被动优先策略的高校图书馆设计管理与评估

5.1 设计过程管理

在高校图书馆绿色建筑设计过程中，应建立有效的设计管理机制，确保被动优先策略的贯彻实施。从概念设计阶段开始，就应将被动式设计理念融入其中，充分考虑场地条件、建筑功能需求和自然环境因素，制定初步的设计方案。在方案设计阶段，通过多专业协同工作，对建筑的体型、空间布局、围护结构设计、自然通风采光设计等进行深入研究和优化，确保设计方案的可行性和合理性。在施工图设计阶段，应详细绘制各专业图纸，明确施工要求和技术措施，为施工阶段的顺利实施提供保障。

多专业协同设计是实现被动优先策略的关键。建筑、结构、给排水、暖通、电气等各专业应密切配合，共同解决设计中出现的问题。例如，建筑专业在设计建筑体型和空间布局时，应考虑结构专业的可行性；给排水专业在设计雨水收集和中水回用系统时，应与建筑和景观专业协调，确保系统的合理布置；暖通专业在设计自然通风系统时，应与建筑专业共同确定通风口的位置和大小，保证通风效果。

5.2 绿色建筑评估

绿色建筑评估体系是衡量建筑绿色性能的重要依据。目前，国内常用的绿色建筑评价标准如《绿色建筑评价标准》GB/T 50378 等，对高校图书馆绿色建筑设计具有重要的指导意义。在设计过程中，应依据评估标准对设计方案进行量化评估，及时发现设计中存在的问题并进行调整优化。

绿色建筑评估涵盖多个方面，包括节地与室外环境、节能与能源利用、节水与水资源利用、节材与材料资源利用、室内环境质量等。在评估过程中，应注重对被动优先策略应用效果的评估，如自然通风和采光的达标情况、围护结构的保温隔热性能、可再生能源的利用效率等。通过评估，不断完善设计方案，确保高校图书馆能够达到相应的绿色建筑标准。

6 结语

尽管本研究在基于被动优先策略的高校图书馆绿色建筑设计方面取得了一定的成果，但仍存在一些有待进一步研究和完善的地方。首先，被动优先策略与新兴技术的结合还有很大的探索空间。随着科技的不断发展，如智能建筑技术、新型材料技术等，将这些技术与被动优先策略有机融合，有望进一步提升高校图书馆的绿色性能和智能化水平。其次，目前的研究主要集中在设计阶段，对于高校图书馆建成后的运营管理和维护方面的研究相对较少。未来应加强对建筑全生命周期的研究，关注运营管理对绿色建筑性能的影响，建立完善的运营管理机制，确保绿色建筑在长期使用过程中能够持续发挥其节能、环保的优势。此外，不同地区的气候条件、文化背景和经济发展水平存在差异，未来的研究应更加注重因地制宜的设计策略。针对不同地区的特点，深入研究被动优先策略的适应性和优化措施，为各地高校图书馆的绿色建筑设计提供更加精准、有效的指导。通过不断的研究和实践，推动高校图书馆绿色建筑设计的发展，为实现建筑行业的可持续发展做出更大的贡献。

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作者简介：严勇（1987/08）男，汉族，湖南省益阳市，本科，工程师，从事建筑设计、项目管理工作