基于建筑环境可持续性设计的高校餐厅案例研究——以清华大学中央餐厅为例

陈福洋 （长春工程学院，吉林 长春 130012）

0 前言

当今社会，大量不可再生资源的消耗和浪费加剧了全球性环境问题，环境的恶化对建筑也产生了深远影响。建筑与环境是一对矛盾体综合体，相互制约，建筑活动产生的资源消耗和废弃物的排放给全球环境带来巨大的负面影响。目前，中国是全球最大的城市化推进国家，可持续性设计理念引入建筑领域是紧迫且必要的。

1 建筑环境可持性设计的背景和问题

1.1 建筑环境可持性设计的背景

在建筑行业，每年因建筑物的建造，海量的矿物资源被用作建筑材料和建筑能源，由此产生大量的二氧化碳，造成全球整体生态稳定性失衡。鉴于此，建筑与环境的可持续性设计是实现建筑和环境和谐统一的最好途径，对我国的可持性发展有着积极意义[1]。

1.2 目前建筑环境设计的问题

要达到可持续性设计的效果，需要对建筑现状进行详细分析。以高校餐厅为例，存在的问题包括：①餐厅对自然环境不尊重；②餐厅改造未考虑可持续理念；③餐厅对自然气候的适应性不足；④餐厅内部功能单一；⑤餐厅空间设计缺乏对学生行为和心理的关注，不人性化；⑥餐厅未将环境与建筑综合考虑，不符合可持续性设计的原则[2-3]。

2 建筑环境可持性设计的原则

2.1 建筑环境可持续性设计概念与特征

建筑环境可持续性设计是指通过建筑前期的准备，降低建筑建造的各项投入，提高建筑的运行和使用效率，最大化的利用可持续的能源和资源，减少因建筑建造和运行产生的废物，实现建筑与环境的和谐统一[4]。

建筑环境可持续性设计特征主要体现在4个属性上：社会属性、自然属性、科技属性和经济属性[5]。建筑环境可持续性设计对整个社会具有积极意义，有助实现社会向低碳性与生态性转变，促进地域性和多样性的发展，增强经济层面的可持续性[6-9]。

2.2 建筑环境可持续性设计原则

2.2.1 适应地形地貌

建筑设计之前应对当地的地形地貌进行详细了解和考察，尊重其地理特色，保护地理特点。同时将特定类别的建筑特点与地形地貌相结合，实现建筑与自然环境的和谐共生，如建筑环境地形处理、建筑空间布局、建筑与地形的交通组织方式。

2.2.2 尊重地域气候

特定地域的气候对建筑的可持续性设计有着直接影响，甚至会起到决定性的作用，包括：相关设备的提供和设计、建筑日照设计、建筑风环境设计、建筑体形设计、建筑空间形态设计、建筑维护结构选择、建筑绿色材料设计等。

2.2.3 建筑空间复合型

建筑空间复合型可持续性设计的原则是使目标建筑的空间转化成一个连续的、模式多样的、高效率的复合型建筑空间，如高校的食堂空间。本研究案例是高校食堂建筑设计，以其为例的空间复合型设计原则体现在2个层面：①建筑功能的多元化，在进行此类设计时，以使用功能为导向，合理划分各种空间；②空间使用注重高效性，高校餐厅建筑不仅仅是用餐空间，同时也可以是一个集成各类功能的复合型空间，如集成阅读空间、交流空间、活动空间、展览空间等。

2.2.4 建筑环境与心理层面

建筑环境的可持续性设计与使用者的心理需求有着直接的关系。以人为本的设计思想是可持续设计的一种体现，具体表现如：餐厅空间尺寸的心理感知、空间环境设计的程度、建筑内部空间意境的塑造等。具体实施细则有3个层面：①高校餐厅建筑空间尺度的适宜性；②高校餐厅建筑空间与个人私密需求的统一；③高校餐厅建筑空间与审美观念的和谐。

3 清华大学中央餐厅可持性设计案例

3.1 清华大学中央餐厅项目概况

图1 清华大学中央餐厅

清华大学的中央餐厅是高校类餐厅的代表建筑，是由清华大学建筑学院和素朴建筑工作室联合设计的高校餐厅。该高校餐厅建筑的背景是为了改善清华大学的校园质量，建筑定位不仅仅是学生和老师的食堂，同样具备展示厅的功能。此外，清华大学的学术中心办公大厅和食品储备区也被安排在此建筑内，是一类综合性的高校餐厅建筑（图1）。

3.2 全生命周期的可持性设计实施

建筑环境可持续性设计是一项复杂的设计任务，将建筑体作为一个有机生命体，通过对建筑的全生命周期的可持性关注，实现建筑与环境的可持续性设计效果。全生命周期可持续性关注包括：可持续性功能定位、可持续性空间设计、可持续性技术设计、可持续性立面设计和其它可持续性环节[10-12].

3.2.1 可持续性功能定位

在功能定位方面，首先需要对基地的基本情况进行调研。对周边的建筑、空间、交通、文化等进行详细分析，找到发展脉络和突破口，分析趋势，实现最终的功能定位。调研的结果：该基地处于清华大学的盲角，远离校园中心，周边活力不足；同时交通混乱，交通流线无序交叉，再加上无人监管，造成此地块与清华大学的整体活力不相符。该项目的总体定位是通过可持性的设计手段实现修复校园环境的目的。

3.2.2 可持续性空间设计

中央餐厅的建筑可持性空间设计需要辨识场地的特征，尊重地形地貌，合理利用资源和能源，实现建筑与环境的和谐，如考虑水域、水源、生态、生物、人文、交通等。具体设计原则有：控制合理的建筑规模、容积率和建筑面积，提高土地和建筑空间的使用效率。该项目的总体设计充分利用东西两侧2m的高差地形，设计1条室内立体街道与建筑相连。其目的是实现建筑各个界面入口相通，保证餐厅内部交通的流动性，同时合理利用建筑底层作为校园的开放空间。

图2 内部交通空间

图3 入口处公共空间

图4 椭圆形天窗设计

具体设计细则包括：①改造场地周边混乱的秩序，将其整合为校园公共空间，提高场地的利用效率，丰富学生的业余生活；②充分利用高差地形，综合考虑各个方向的入口；③保留场地周边的植被和树木，设计融入环境，保持建筑与环境的可持续性；④作为清华大学校园的公共建筑，应采用低成本和低能耗的建筑设计方案，尤其是关注被动式的设计策略；⑤大学校园内的餐厅建筑作为一类公共建筑，需要提高建筑的艺术性比重，特别需要关注建筑整体形式、立面表达和内部空间的精神传承。

图5 总平面图和各层平面图设计

具体设计实施内容①入口和交通设计：充分利用地形高差，将东楼的一楼和西侧的B1楼连接，同时北侧和南侧同样有入口；②公共空间设计：中央餐厅的各个入口层设计为公共空间，满足大人流的师生进入，同时师生可以穿过建筑，到达其它区域（图2、图3），中庭部位的公共空间有7个椭圆形的天窗，通过天窗群引入自然光。每个天窗的侧面有自然通风出口，三层高的中庭公共空间如同树立的烟囱，可以加快自然通风，降低室内温度，实现烟囱效应，这2项的设计可以降低照明的成本和制冷设备的能耗（图4）；③外部景观设计：保留场地西北侧的植被，使其成为开放绿地，东南侧的梧桐树与建筑保持5m的距离，创造自然和谐的室外空间，同时中央餐厅提供双层阳台，凸窗和木制咖啡厅露台可以实现餐厅内部环境与外部景观和谐统一（图5）；④被动式设计策略：将被动式设计手段与空间舒适性融合；⑤地面以上餐厅建筑有2个独立运行的功能：餐厅和职业中心，这两个功能区域与中庭的公共空间相连。

3.2.3 可持续技术设计

中央餐厅建筑可持续性技术设计具有多项内容，包括：室内外的声、光、热和风环境利用；优化设计建筑窗墙比、体型系数、围护隔热系数、采光系数、采暖系统、热水系统等；增加可再生能源的利用比例；循环利用废水、减少对环境污染，提高可持续性；增加雨水回收系统设计；提高再生材料的使用量；增加室内空气监控系统，保证室内空气质量。

具体可持续性技术设计细节：①采光设计，由于整个餐厅建筑的纵深超过40m，需要对内部空间的采光进行重点设计，本项目采用三楼引入带有侧窗的屋顶花园，同时南侧的玻璃幕墙可以将阳光直接引到中庭内部，再加上屋顶天窗，综合提升建筑自然采光的效率（图6的内部交通空间采光设计）；②照明设计，作为采光设计的补充，夜晚需要照明设计，本项目采用简洁的照明设计策略（图7）；③通风设计，三楼设计了带侧窗的屋顶花园。带侧窗的架空盒子，可以加强大厅的自然通风。同时屋顶花园作为露天咖啡馆可以聚会等。

3.2.4 可持续立面设计

餐厅的内部设计采用红色砖墙，同样采取可持续性的设计理念。在此项目中，砖墙不仅具有围墙功能，还可以用作遮阳系统，同时设置了通风口。砖之间的间隙跨度为100mm。砖的建造方式有5种，分别为传统方式、“之”字模式、凹痕模式、悬垂样式和砖遮阳系统。如作为遮阳系统的砖是特殊定制的，每块砖的两个矩形孔通过钢筋连接而成；每8层砖通过扁平钢骨架集成，同时所有钢筋焊接到扁平钢骨架上，并与主体结构集成。最大的特点是设置的矩形孔可以根据遮阳要求或通风要求设计更改。

除此之外，部分砖石墙除了满足功能性需求外，艺术性的表达也被实现在餐厅造型和表皮上（图8）。

图6 内部交通空间采光设计

图7 整体照明设计

图8 外侧窗墙比和表皮设计

3.2.5 其它可持续性环节

除了以上4个层面的可持续性设计之外，其它阶段也可考虑可持续性策略。本项目在施工阶段就注重生态环境保护、严格控制各类污染，节约材料和废物再利用。建筑运行阶段则体现节水、节电、节能等思想。改造和再利用阶段则全方位诊断，合理更换建筑材料、设备系统、提高整体餐厅建筑的寿命。

4 结语

本文通过建筑环境的可持续性设计的背景、现状和存在问题的阐述，基于建筑环境可持续性原则，对适应地形地貌、尊重地域气候、建筑空间复合型以及心理层面的可持续进行了单独的设计原则研究。最后通过清华大学中央餐厅的可持续性案例的分析，阐述了该项目5个层面的可持续性设计过程。

图片来源

清华大学建筑研究院