甘肃毛寺生态实验小学

2007年夏于甘肃省毛寺村新近落成的小学校正是在此背景下所进行的示范性研究成果。这是一个慈善项目。其目标不仅仅是为当地的孩子们创造一个舒适愉悦的学习环境，更关键的是要以此为契机，努力诠释一个适合于当地发展现状的生态建筑模式。

该项目强调一个科学化且可推广的设计与研究方法，其中包含三个基本阶段：现状调研与分析，模拟实验研究，设计与施工建造。首先，根据对当地冬季寒冷夏季温和的气候特点、有限的经济和建筑资源水平、以生土建筑为代表的传统建筑等方面的研究发现，在这一地区针对冬季的热工设计是减少建筑能耗和环境污染最为有效的生态设计手段。而当地以生土窑洞为代表的传统建筑中蕴含着大量基于自然资源并值得生态建筑设计借鉴的生态元素。与此同时，学校的设计与建造需要遵循四个基本原则：舒适的室内环境、能耗与环境污染的最小化、造价低廉与施工简便。以此为基础，我们利用教室为模型，借助TAS软件进行了一系列计算机热学仿真实验。通过对当地所有常规和自然材料、传统建造技术和生态设计系统的筛选与优化，我们发现最基本的建造技术——以生土和其它自然材料为基础的建筑蓄热体与绝热体的使用，是提升建筑热特性、减少能耗和环境污染最为经济和有效的措施，因此应被充分地运用在学校教室的设计之中。

顺应所处的地形，学校所需的十间教室被分为五个单元，布置于两个不同标高的台地之上，使得每间教室均能获得尽可能多的日照和夏季自然通风。以绿化为主的院落环境有助于为孩子们创造一个舒适愉悦的校园环境。教室的造型源于当地传统木结构坡屋顶民居，不仅继承了传统木框架建筑优良的抗震性能，而且对于村民而言更容易建造施工。教室北侧嵌入台地，可以在保证南向日照的同时，有效地减少冬季教室内的热损失。宽厚的土坯墙、加入绝热层的传统屋面、双层玻璃等蓄热体或绝热体的处理方法可以极大地提升建筑抵御室外恶劣气候的能力，维护室内环境的舒适稳定。与此同时，根据位置的不同，部分窗洞采用切角处理，以最大限度地提升室内的自然采光效果。 

小学的建设施工继承了当地传统的建造组织模式，施工人员全部由本村的村民组成。除平整土方所必须的挖掘机以外，所有施工工具均为当地农村常用的手工工具。同时，绝大部分建筑材料都是“就地取材”的自然元素，如土坯、茅草、芦苇等。由于这些材料所具有的“可再生性”，所有的边角废料均可通过简易处理，立即投入再利用。例如，土坯是由地基挖掘出来的黄土压制而成，而土坯的碎块废料又可混合到麦草泥中作为粘接材料。再如，剩下的椽头与檩头被再利用到围墙和校园设施建造之中。以上措施不仅有助于最大限度地挖掘当地传统的建筑智慧，而且可以将由于施工而导致的能耗与对环境的破坏最小化。

新教室的直接造价（包括材料、人工与设备）只有422HKD/m2，远低于当地由粘土砖和混凝土建造的常规学校建筑。而根据对教室在过去一年使用过程中的观测发现，与当地常规的学校建筑相比，新建教室的室内气温始终保持着相对稳定的状态，可谓冬暖夏凉。即便在今年初罕有的严冬，无需任何燃料采暖，教室仍可达到舒适且空气清新的室内环境。

从该项目建成的效果来看，总体而言，有三点值得强调。首先，新学校为孩子们创造了一个舒适、宜人的学习环境。在热工性能、能源消耗与环境保护方面，其具生态可持续效能远优于当地常规的建筑；其次，由于施工建造大量地雇佣了当地的村民，作为慈善项目，除了学校本身绝大部分的社会捐助得以惠及这个村落；更重要的是，从这个学校项目中，村民们得以重新认识他们自己的传统。新学校的建造向他们诠释了一条适合于黄土高原地区发展现状的生态建筑之路。在有限的经济基础下，村民完全可以利用所熟知的传统技术和随地可得的自然材料，在改善自身生活条件的同时，最大限度地减少对环境的污染和破坏，幷实现人与建筑、自然的和谐共生。该项目的总结报告已初步完成，以供未来的出版和推广。我们的工作还将继续下去，不仅仅是为了一座学校，而是为整个这地区生态建筑的发展进行更加有意义的研究与示范。

最后，引用毛寺生态实验小学校长的一句话：“从现在开始，学校不再需要烧煤来取暖了，省下来的钱可以为孩子们多买一些书了。”