引言

随着高等教育规模扩大，大量高校教学建筑建成较早，其围护结构性能、室内环境质量与能源利用效率已难以满足当前教学需求与节能减排目标。受结构条件、功能连续性及改造成本限制，整体拆除重建难以实施。在“双碳”背景下，通过低干预方式开展绿色更新成为提升校园建筑可持续性的关键路径。现有研究主要集中于围护结构保温、遮阳优化及机电系统更新等节能改造技术。例如，仇铮等以无锡市为例，总结围护结构与设备系统节能改造技术路径，验证其工程可行性；刘磊从微更新视角提出低干预改造策略；王雯翡研究连廊热环境，指出半室外空间对改善建筑热环境具有积极作用。徐力通过科研建筑低碳改造案例，总结自然通风、遮阳与节能技术协同应用经验；黄雨婧从政策与实施层面分析既有建筑改造问题，强调技术与管理协同。周浩提出性能导向的参数化设计方法，为环境模拟与优化提供技术支持。王振东系统总结既有公共建筑节能改造技术；郭国勋从室内设计角度提出空间布局优化与绿色材料应用策略；刘益如引入热湿耦合分析方法评估围护结构改造效果；李翥彬构建既有住宅宜居改造评价体系，为改造效果评估提供方法支持。现有研究多聚焦于单项技术或局部空间优化，缺乏从建筑整体性能与系统协同角度开展综合研究，同时改造前后的系统评估方法仍有待完善。针对以上问题，本文以南方某高校既有教学建筑为对象，从空间系统重构角度提出以绿色廊道系统为核心的低干预更新策略，通过整合半室外廊道、立面遮阳及绿化措施提升建筑通风与遮阳能力，并利用环境模拟方法对改造前后日照与风环境进行对比分析，以定量验证改造策略的环境效益，为高校既有教学建筑绿色更新提供参考。

现状调研

工程项目概况

研究对象为南方某高校既有教学建筑，如图1所示，建筑位于校园教学区核心位置，周边建筑密度较高，主要承担日常教学与师生活动功能。项目所在地区属亚热带湿润气候区，夏季高温高湿特征明显，太阳辐射强度较大，自然通风条件对建筑热环境具有重要影响。上述气候特征对既有教学建筑的遮阳、通风及热环境控制提出了较高要求，也为绿色改造策略的提出与验证提供了典型应用场景。

建筑现状问题分析

通过实地调研，对教学楼的空间组织与环境性能现状进行梳理。得到建筑的技术指标：总建筑面积4053.12㎡，层数为3层，总高11.35 m。

既有教学楼在使用过程中主要存在以下问题：一是走廊空间狭长且相对封闭，自然通风效率较低，夏季易形成热积聚，如图2所示；二是建筑外立面缺乏有效遮阳措施，围护结构直接暴露于太阳辐射之下，导致室内得热量较大，如图3所示；三是公共交流空间设置不足，教学楼整体空间层次单一，难以满足师生日常停留与交流需求，如图4所示。此外，传统以设备更新或材料替换为主的改造方式，往往难以在有限投入条件下实现环境性能的整体提升。通过空间组织方式的优化，引入具有环境调节作用的半室外过渡空间，成为提升既有教学建筑环境性能的潜在途径。

改造设计策略

绿色廊道空间系统

针对既有教学建筑走廊空间通风效率低、热环境质量差的问题，本文提出在原有建筑外侧增设多层绿色廊道空间系统。该廊道以半室外空间形式附着于原有建筑主体，在不改变原有结构体系的前提下，通过空间扩展形成连续的过渡空间带。绿色廊道在功能上承担交通联系、公共停留及环境调节等多重作用，在环境层面则作为室内外之间的热缓冲区，有助于削弱外界气候对室内环境的直接影响。在空间组织上，廊道沿建筑主要立面连续布置，通过开敞或半开敞的界面形式增强自然通风条件，使空气流动能够在走廊与室外环境之间形成有效交换。同时，廊道的进深与高度控制在合理范围内，以保证遮阳效果的同时避免对自然采光造成过度遮挡。通过廊道系统的引入，原本单一的交通空间被转化为具有环境调节能力的复合空间，从整体上改善教学建筑的空间环境品质。

将原有楼梯间墙体打开，形成开放半室外平台，利于通风效果，沿着原有结构向外挑出2m梁柱。然后，置入阳台，放入屋顶花园，置入室外楼梯，形成连贯空间，并使用pvc太阳板更换二三层教室外墙材质。置入花池，丰富垂直绿化效果。如图5所示。

建筑立面遮阳与垂直绿化改造策略

在绿色廊道系统的基础上，对建筑立面进行协同改造，以提升整体遮阳性能并降低围护结构得热。改造策略主要包括设置水平与垂直相结合的遮阳构件，以及在廊道与立面区域引入垂直绿化系统。遮阳构件的布置结合建筑朝向与日照条件进行优化，重点削减夏季高角度太阳辐射对教学空间的直接影响。垂直绿化作为立面改造的重要组成部分，与遮阳构件共同形成多层次的外立面系统。植物层在遮挡部分太阳辐射的同时，通过蒸腾作用对局部微气候产生调节效果，有助于降低廊道及相邻室内空间的表面温度。相较于单一材料构件，遮阳与绿化的组合形式在提升立面环境适应性的同时，也增强了空间的可持续性能。

原有建筑空间较为狭长，两部楼梯间作为主要的入口，空间活动缺乏，场所趣味性缺失，如图6所示。

在原有的功能布局不进行大的变动下，增加绿色外挑廊道，结合外露阳台，形成韵律感丰富的立面，增加横向遮阳以降低南向窗口日照，同时辅助花池设计丰富绿化。

屋顶空间与公共活动空间的绿色改造

除立面与廊道改造外，屋顶空间作为既有教学建筑中未被充分利用的区域，在本研究中被纳入整体绿色改造体系。通过在屋顶引入绿化及适度公共活动空间，可在一定程度上改善建筑顶层的热环境条件，并缓解夏季太阳辐射对屋面结构的直接影响。屋顶绿化层通过增加屋面热惰性，降低屋面温度波动，对减少建筑得热具有积极作用。同时，屋顶公共空间为师生提供了额外的交流与休憩场所，与廊道系统共同构建多层次的公共空间网络。该策略在不增加建筑使用强度的前提下，实现了空间利用效率与环境性能的协同提升。

屋顶增加屋架设计，植入屋顶花园，同时放置可活动展板，可提供集体教学活动诸如评图、教学等公共活动，提升空间活力，将教师外墙用聚碳酸酯板幕墙替换，柔化采光，如图8所示。

改造方案总体布局与空间组织特征

绿色廊道、立面遮阳与绿化、屋顶空间改造并非孤立实施，而是通过整体协同形成完整的环境调节体系。廊道空间在建筑外侧形成连续的半室外缓冲层，立面遮阳与垂直绿化进一步强化该缓冲层的遮阳与降温效果，屋顶绿化则从垂直方向补充整体环境调节能力。三者在空间与功能上相互配合，共同作用于建筑的日照、通风及热环境性能。

从整体空间组织角度看，改造后的教学建筑由单一功能空间向多层次、复合型空间结构转变，交通空间、公共活动空间与环境调节空间相互叠合，有效提升了建筑的环境适应性。该改造策略在保持原有建筑主体结构与功能布局基本不变的前提下，通过空间系统的重构实现了环境性能的整体优化，具有较好的可实施性与推广价值。如图9展示了本研究中教学楼的整体改造效果，图10展示了平面图的改造效果。

模拟与结果

模拟工具选择

在本研究中，采用Ecotect Analysis软件对建筑改造前后的环境性能进行模拟分析。Ecotect是一款常用于绿色建筑研究的环境性能分析工具，可对建筑日照、太阳辐射、自然通风、热环境等因素进行综合模拟，并以可视化图像形式直观展示环境分布情况。通过建立教学楼三维模型并导入桂林地区典型气象数据，在保持建筑基本条件一致的前提下，分别构建改造前与改造后的模拟模型，对建筑采光环境、风环境进行对比分析，从而评估绿色廊道改造策略对建筑整体环境性能的影响。

建筑采光环境对比分析

模拟条件说明

平面模型选择改造前后改造后的两种平面，分别模拟采光环境，如图12所示。

天空模型：CIE全阴天天空；计算光线反射次数：2次；分析参考平面：功能房间取距地面0.75m，公共空间取地面；分析计算网格划分的间距：根据房间面积的情况对网格进行合理划分，周边环境只考虑分析区内的建筑物之间遮挡，室内环境忽略室内家具类设施的影响，只考虑永久固定的顶棚、地面和墙面。房间面积和模拟网格设置如表1所示。

房间面积(m2)	网格大小（m）
≤10	0.25
10~100	0.50
≥100	1.00

建筑饰面材料参数：室内采光效果受内部和外部两种因素的影响。内表面反射比就是内部影响因素之一，外部因素除了天空亮度外，建筑外表面反射情况也是重要的影响因素。本项目中建筑内外饰面材料，如顶棚、墙面、地面、建筑外表面，其材质、颜色对应不同的反射比，给室内光环境来带不同的采光效果，反射比数据参考《建筑采光设计标准》，如表2所示。

部位	反射比材料设计取值	备注
顶棚	0.75
地面	0.30
墙面	0.60
外表面	0.50

模拟结果

从采光系数模拟结果来看，改造前教学楼各层室内采光分布呈现明显的梯度特征。靠近外窗区域采光系数较高，主要集中在4.0%–11.0%区间，局部位置可达到11%以上，而走廊及建筑内部区域采光系数普遍较低，大部分区域集中在0.5%–2.0%范围内，局部甚至低于1.0%。整体来看，原有建筑由于走廊空间较为狭长，且外立面缺乏有效的空间过渡结构，导致采光分布不均匀，走廊区域及部分教学空间存在明显的采光不足问题。

改造后，通过在建筑外侧增设绿色廊道空间，并结合外挑平台与半室外过渡空间的设置，建筑立面与室内空间之间形成了新的光环境缓冲带。从模拟结果可以看出，各层室内采光系数整体有所提升，采光分布也更加均匀。教室空间靠窗区域采光系数普遍维持在7.0%–11.0%之间，局部区域达到11%以上，满足教学空间的自然采光需求。同时，走廊及过渡空间的采光条件明显改善，原本大面积0.5%–1.0%的低采光区域显著减少，更多区域提升至2.0%–4.0%区间。

总体来看，绿色廊道系统在保证教学空间基本采光需求的同时，有效改善了建筑内部采光分布的不均衡现象。半室外廊道不仅起到遮阳作用，也通过空间界面的打开增强了自然光的引入，使室内外光环境形成更为柔和的过渡，从而提升了建筑整体的采光环境品质。

风环境特征对比分析

模拟条件说明

在模拟之前对教学楼进行模型构建，对不同的体块功能进行划分，区分建筑和其他设施，然后对教学楼的冬季和夏季的风环境进行模拟，如图14所示为模拟的对象。

模拟结果

在风环境模拟中，重点分析了建筑周边及廊道空间的风速分布特征。模拟结果表明，改造前建筑走廊空间通风路径单一，部分区域风速较低，自然通风效果有限。改造后，绿色廊道的引入改变了建筑外侧的气流组织形式，廊道与室外环境之间形成较为通畅的空气交换通道。具体结果如下：

从改造前室内风环境模拟结果可以看出，建筑内部整体风速较低，空间通风条件相对有限。如图15所示，全年各楼层平面中大部分区域以深蓝色为主，表明室内空气流动较为缓慢，气流更新能力不足。气流主要沿走廊空间分布，并在局部开口及建筑端部形成较明显的气流通道，而多数教室内部区域气流组织较弱，存在一定程度的气流滞留现象。此外，走廊空间较为狭长且开口有限，导致空气交换效率较低，整体自然通风效果不理想，难以有效缓解夏季室内热环境问题。

根据夏季室内风环境模拟结果可以看出，建筑整体通风状况较为良好。大部分室内空间风速分布以蓝色和浅蓝色为主，对应风速约为0–1.51 m/s，表明室内气流较为平稳且具备基本的自然通风条件，如图16所示。从空间分布来看，风速较高区域主要集中在建筑端部及开口位置，形成局部气流通道，使室外空气能够进入室内并沿走廊空间形成一定的空气流动路径。同时，走廊及局部开敞区域风速略有提升，有利于空气交换与热量散发。整体来看，夏季室内风环境以低至中等风速为主，既能够保证自然通风需求，又不会产生过强气流，从而有助于提升室内热舒适性。

根据冬季风环境模拟结果可以看出，建筑整体风速分布较为稳定，大部分室内及走廊区域以蓝色为主，对应风速约在0-0.8 m/s之间，如图16所示，表明室内空间受外部冷风影响较小，整体环境较为平稳。从平面分布来看，风速较高区域主要集中在建筑端部及局部开口位置，形成局部气流通道，而建筑内部空间风速明显减弱，说明建筑围护结构与廊道空间对冬季寒冷气流具有一定的阻挡和缓冲作用。整体而言，冬季风环境以低风速为主，有利于减少冷风侵入，提高室内热舒适性，同时保证必要的空气流动。

4结论

本文以南方某高校既有教学楼为研究对象，在分析建筑现状空间环境问题的基础上，提出以绿色廊道系统为核心的低干预绿色更新策略，并利用Ecotect软件对改造前后的采光环境与风环境进行模拟对比分析，主要得到以下结论：

（1）针对既有高校教学建筑走廊空间封闭、通风效率不足及公共空间活力较低等问题，本文提出以绿色廊道系统为核心的空间更新策略。通过在建筑外侧增设半室外廊道，并结合立面遮阳、垂直绿化及屋顶公共空间改造，在保持原有建筑主体结构与基本功能布局不变的前提下，实现了交通空间、公共交流空间与环境调节空间的复合利用，从空间组织层面提升了建筑整体环境适应能力。

（2）采光环境模拟结果表明，改造前建筑室内采光分布不均，走廊及建筑内部区域采光系数主要集中在0.5%–2.0%范围内，部分区域甚至低于1.0%，存在明显的低采光空间。改造后通过引入绿色廊道及半室外过渡空间，建筑整体采光条件得到改善。教室靠窗区域采光系数普遍达到7.0%–11.0%，局部区域照度提升至约40lx，同时低采光区域明显减少，室内采光分布更加均匀。外廊空间形成的遮阳缓冲带在保证基本采光需求的同时有效削弱了太阳直射辐射，提高了整体室内光环境品质。

（3）风环境模拟结果表明，改造前建筑内部气流组织较弱，大部分区域风速主要集中在0–0.5m/s范围内，自然通风效率较低。改造后绿色廊道系统改变了建筑外侧气流组织形式，使室内外空气交换更加顺畅。夏季室内风速主要分布在0–1.51m/s范围内，有利于促进空气流动与热量散发；冬季室内风速整体保持在0–0.8m/s范围内，在维持基本空气流动的同时减少冷风侵入，从而提升建筑整体热舒适性。

综合采光环境与风环境模拟结果可以看出，以绿色廊道为核心的空间更新策略能够在不改变既有建筑主体结构的条件下显著改善建筑环境性能。通过构建半室外过渡空间体系，在遮阳、通风与空间利用等方面形成协同作用，为亚热带气候地区既有高校教学建筑的绿色改造提供了一种具有工程可行性的技术路径。

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