大空間公共建筑生態(tài)化設(shè)計(jì)分析

羅孜睿

前言

大空間公共建筑，是一種為大量參與者提供公共活動(dòng)場所，室內(nèi)空間較大的建筑類型。所謂“大空間”是一個(gè)動(dòng)態(tài)的、開放的、相對的概念，并不能用精確的數(shù)字予以衡量。大空間公共建筑不局限于特定類型的建筑，也不以結(jié)構(gòu)的跨度作為限制，它既可以是單一而巨大的空間，如體育場、展覽館，也可以是復(fù)雜建筑的一部分，如文化中心或者商業(yè)綜合體里自成體系的各個(gè)功能區(qū)域。

1 大空間公共建筑生態(tài)設(shè)計(jì)原則

生態(tài)化的大空間公共建筑的設(shè)計(jì)應(yīng)立足于集約高效、經(jīng)濟(jì)健康和本土化這三個(gè)方面的基礎(chǔ)，而這三個(gè)基礎(chǔ)是相互依存、相互影響的整體關(guān)系。因此，大空間公共建筑的生態(tài)化設(shè)計(jì)應(yīng)遵循以下三項(xiàng)原則。

1.1 集約高效原則

在大空間公共建筑的設(shè)計(jì)中，應(yīng)從總體上考慮，運(yùn)用辯證思維，以多個(gè)角度的宏觀視野貫穿整個(gè)設(shè)計(jì)流程，突破傳統(tǒng)設(shè)計(jì)單一線性的思維誤區(qū)，不片面追求某一方面的突出，充分利用生態(tài)學(xué)原理，建立性能優(yōu)化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，使建筑內(nèi)部和外部做到和諧統(tǒng)一。

1.2 經(jīng)濟(jì)健康原則

經(jīng)濟(jì)健康的建筑在狹義上是指對自然無害，有著節(jié)約和環(huán)境負(fù)荷較低的建設(shè)過程，且有利于人類的生存和發(fā)展。具體而言，是指在建筑建設(shè)時(shí)，建筑的施工對人體健康是無害的，施工環(huán)境是低污染的。在建設(shè)完工后，建筑物要有抵御災(zāi)害的措施和能力：①保障使用者的人身與財(cái)產(chǎn)安全；②避免災(zāi)害對建筑造成過大的損失而導(dǎo)致大量的二次建設(shè)。還有，建筑應(yīng)該是有益的，即建筑的空間環(huán)境具有促進(jìn)人身心健康發(fā)展的作用。

1.3 本土化原則

建筑的設(shè)計(jì)創(chuàng)作會受到當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境和人文環(huán)境的影響，這會使其創(chuàng)作靈感有一定的依據(jù)和約束，即建筑的本土化。在大空間公共建筑的生態(tài)設(shè)計(jì)中，根據(jù)地形和氣候特點(diǎn)，與當(dāng)?shù)氐奈幕惋L(fēng)俗習(xí)慣相融合，合理利用當(dāng)?shù)夭牧?，將現(xiàn)代高科技技術(shù)與當(dāng)?shù)乇就良夹g(shù)相結(jié)合，形成新的區(qū)域性特征。這也反映了建筑本身的建設(shè)性和合理性。

2 大空間公共建筑生態(tài)設(shè)計(jì)步驟

2.1 從場地規(guī)劃出發(fā)

（1）現(xiàn)場調(diào)查和分析

設(shè)計(jì)初期應(yīng)充分調(diào)查和分析當(dāng)?shù)丨h(huán)境，其中包括日照情況、氣候環(huán)境、土壤植被、水資源等，以此來指導(dǎo)環(huán)境設(shè)計(jì)。對這些因素的調(diào)查和分析應(yīng)涵蓋用地的生態(tài)系統(tǒng)和微環(huán)境，并以此角度去分析建筑的場所性。

（2）建筑規(guī)模的確定

大空間公共建筑的建筑規(guī)模較大，但建筑數(shù)量與之成反比，一般較少。因此，早在規(guī)劃時(shí)便要詳細(xì)論述、綜合考慮，使更有效地安排和利用空間，避免不切實(shí)際的建筑過度鋪張和建筑豪華化，以減少資源的浪費(fèi)，降低后期維護(hù)和管理的成本。

（3）從城市整體功能布局考慮選址

大空間公共建筑的選址應(yīng)選擇交通方便的地方，即附近有相應(yīng)的公共交通配套，并且應(yīng)有利于自行車的使用或者步行。大空間公共建筑通常在政府的支持下選擇有利于發(fā)展的區(qū)位，其區(qū)位往往選擇城市中心，例如德國法蘭克福展覽中心，就是城市中心3km范圍以內(nèi)的大空間公共建筑。大空間公共建筑選址在城市中心位置會有一定的優(yōu)勢，因城市基礎(chǔ)設(shè)施完備，交通環(huán)境便利。但這同時(shí)也會對公共建筑的空間發(fā)展帶來一定限制，因建設(shè)在城市中的公共建筑應(yīng)考慮其周邊的城市背景，使建筑與城市背景相融合。

2.2 從建筑設(shè)計(jì)開始

建筑設(shè)計(jì)中需要考慮的因素有很多，包括建筑物理、材料化學(xué)、環(huán)境生態(tài)和社會影響，以及使用者需求等等。

（1）建筑形態(tài)設(shè)計(jì)。

藥學(xué)院校實(shí)驗(yàn)室種類繁多，用途各異，涉及的安全與環(huán)保隱患也各不相同。因此，學(xué)校和實(shí)驗(yàn)室管理與使用部門，需要在加強(qiáng)普適性安全環(huán)保教育的基礎(chǔ)上，針對不同實(shí)驗(yàn)室特色設(shè)定安全環(huán)保教育模式，制定適宜的管理規(guī)范；對于學(xué)生，在同一時(shí)間段涉足不同類型的實(shí)驗(yàn)室，需要樹立正確的安全環(huán)保意識，防范不同不安全因素可能造成的傷害；對于教師和實(shí)驗(yàn)室管理人員，如何讓學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室后迅速具備安全環(huán)保意識，快速了解所在實(shí)驗(yàn)室的安全環(huán)保防控點(diǎn)，自覺遵守相關(guān)規(guī)定，是藥學(xué)類實(shí)驗(yàn)室面臨的重要任務(wù)。

盡量避免過度復(fù)雜的建筑形態(tài)，減少僅因視覺需要而設(shè)計(jì)的建筑空間和建筑構(gòu)件，以有利于建筑材料的節(jié)約使用。同時(shí)，建筑設(shè)計(jì)師和施工人員應(yīng)提高自身的技術(shù)水平，設(shè)計(jì)建造良好的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，保證建筑物的絕緣性和氣密性，有效地指導(dǎo)和控制建筑的微環(huán)境。

（2）利用可再生能源。

大空間公共建筑應(yīng)盡可能利用可再生能源，其中包括：太陽能、地區(qū)冷熱條件、自然采光通風(fēng)等。如果由于可再生能源設(shè)備的資金問題暫時(shí)難以落實(shí)，也應(yīng)該在設(shè)計(jì)和建造階段為相關(guān)系統(tǒng)的后續(xù)安裝留出空間。

（3）合理化利用建筑材料。

就地取材、建筑材料本土化是建筑設(shè)計(jì)的首選，這避免材料運(yùn)輸帶來的不必要的能源消耗，同時(shí)可降低后期維修和管理成本。同時(shí)，選擇耐久性高和質(zhì)量好，生產(chǎn)過程污染較少的建筑材料，這不僅會延長了建筑的使用壽命，改善了室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量，也會減少了后續(xù)非必要的修葺。

（4）場地景觀建設(shè)。

應(yīng)盡量選擇當(dāng)?shù)氐闹参?，保留土地上的植被。這不僅減少了對水資源和綠化維護(hù)材料的需求，而且減少了建筑落成后內(nèi)外自然環(huán)境的管理費(fèi)用和能源消耗。此外，要充分挖掘水資源循環(huán)利用的可能，利用雨水、處理后的生活污水去維護(hù)建筑的綠化環(huán)境。

（5）選擇高效的建筑設(shè)備。

為建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)選擇高效的設(shè)備是必要的。在建筑設(shè)計(jì)階段，相關(guān)的能源消耗分析技術(shù)會有助于設(shè)備的選擇和提高能效。

（6）減少隱性能耗

大空間公共建筑全壽命周期能耗主要包括建筑建造能耗、建筑管理使用能耗和隱性能耗。在前兩個(gè)方面的能源消耗會被高度重視，而隱性能耗卻往往被忽視。

隱性能耗主要是指建材從生產(chǎn)、制造到運(yùn)輸?shù)鹊目偰芎?，雖然單體的能耗相對較小，但總量相當(dāng)可觀。避免或減少這部分的能源消耗，是涉及社會各個(gè)領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的重要手段。

3 生態(tài)化形式設(shè)計(jì)

3.1 整體設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)師應(yīng)根據(jù)基地的特點(diǎn)選擇相應(yīng)的技術(shù)和建筑材料，通常會采取兩種形式：①充分利用地下空間；②下沉建筑體量的一部分。充分利用地下空間，可以減少對地面環(huán)境的影響，保護(hù)了如地面植被和地表水等當(dāng)?shù)刈匀伙L(fēng)貌。在建筑設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)現(xiàn)場的地形地貌特征和城市規(guī)劃的要求，探討利用地下空間的可能性。地下空間的利用有利于創(chuàng)造一個(gè)舒適的室內(nèi)環(huán)境，在合理的設(shè)計(jì)指導(dǎo)下，可以減少施工土方量和增加建筑的絕緣性能。例如日本大阪中央體育館就是這種設(shè)計(jì)的典型。它基本上所有的建筑都埋在地下，因此其內(nèi)部在夏季受到溫度的影響較小，同時(shí)建筑的大部分時(shí)間會利用自然通風(fēng)，最大限度地提升了地下空間的保溫性能，做到節(jié)省熱能消耗，使生態(tài)意識和環(huán)境相互協(xié)調(diào)。另外，在主館和副館上各有一個(gè)天窗，主要房間利用自然采光和自然通風(fēng)，以降低環(huán)境負(fù)荷，體現(xiàn)了生態(tài)學(xué)的概念。這種策略是基于建筑所在地區(qū)的氣候和地理?xiàng)l件來采取的具體措施，需要多方面的考慮和協(xié)調(diào)配合，并不一定適合于各個(gè)地方。更為廣泛使用的策略是第二種，即下沉建筑體量的一部分。澳大利亞悉尼國際水上運(yùn)動(dòng)中心就是此戰(zhàn)略的體現(xiàn)，建筑場館的一部分被埋在了地下，縮小建筑尺度，促進(jìn)了建筑與環(huán)境的有機(jī)整合。

3.2 體形設(shè)計(jì)

建筑體形是大空間公共建筑最為直觀視覺形象，其體形會根據(jù)其內(nèi)部功能、環(huán)境關(guān)系、基礎(chǔ)條件和使用者心理需求等設(shè)計(jì)，因此建筑物的外形應(yīng)該是自然恰當(dāng)和符合感官邏輯與思維邏輯的。由于大空間公共建筑的建筑規(guī)模較大，合理的體形設(shè)計(jì)可以降低能耗。建筑體型系數(shù)是指建筑物跟室外接觸的表面積與其所包圍體積的比值，體型系數(shù)越小，建筑的維護(hù)結(jié)構(gòu)散熱面積和熱損失就越小，相應(yīng)的能耗會降低，節(jié)能效果相對較好。根據(jù)空間幾何形式，相同的體積，表面積最小的幾何體是球體，所以大空間公共建筑的屋頂通常以曲面的形式出現(xiàn)，特別是利用拓?fù)鋵W(xué)思維的，屋面、墻面等維護(hù)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)相融合的形式，越來越受到人們的青睞，例如廣州的天河體育中心就是采用了曲面設(shè)計(jì)。但對體形的考慮不能過于苛求，否則會使削弱建筑師的創(chuàng)造力，導(dǎo)致建筑造型呆板、千篇一律。

圖2 廣州天河體育中心

4 生態(tài)化內(nèi)容設(shè)計(jì)

4.1 建筑材料生態(tài)化

為了確保一個(gè)健康的公共建筑環(huán)境，應(yīng)該使用對環(huán)境無害的建筑材料和設(shè)備。在建筑材料的選擇上，可以選擇天然材料，無輻射污染，發(fā)射率較低，同時(shí)具有較高的熱穩(wěn)定性和低揮發(fā)性。而使用有機(jī)化合物裝飾材料時(shí)，除了需要保證材料的安全衛(wèi)生，也要保證施工設(shè)備的環(huán)保。眾所周知，空調(diào)和冰箱的冷凍劑等含氯氟烴的材料會分解臭氧層，使紫外線增加，對人體健康有害，而一些建筑保溫材料也含有這種物質(zhì)，所以大空間公共建筑應(yīng)盡量減少空調(diào)的使用，采購不含有害物質(zhì)的保溫材料。

4.2 室內(nèi)環(huán)境自然化

為了營造舒適自然的室內(nèi)環(huán)境，大空間公共建筑需要進(jìn)行聲、光、風(fēng)和熱環(huán)境的生態(tài)建設(shè)。在聲學(xué)環(huán)境設(shè)計(jì)中，由于聲場的混響時(shí)間和建筑體積、吸聲量等因素負(fù)相關(guān)，故應(yīng)利用合理的建筑形體對聲學(xué)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化。在光環(huán)境設(shè)計(jì)中可以考慮充分利用自然光，做到低污染低能耗，而且自然光有消毒功能和熱效應(yīng)，有助于身體健康，使人精神愉悅。大空間公共建筑通風(fēng)路徑較長，有較大的流動(dòng)阻力，僅依靠自然風(fēng)壓、熱壓實(shí)現(xiàn)的通風(fēng)效果會不太理想，同時(shí)空氣和噪音污染也會隨著自然通風(fēng)進(jìn)入室內(nèi)。為了解決這種情況，通常采用空氣流通通道予以輔助，在通道中利用生態(tài)手段處理凈化空氣，解決室內(nèi)通風(fēng)問題。另外，建筑的室內(nèi)溫度應(yīng)該有一定的波動(dòng)性，動(dòng)態(tài)的室內(nèi)氣候能增強(qiáng)人體對冷熱的適應(yīng)能力。

5 結(jié)語

大空間公共建筑的生態(tài)化設(shè)計(jì)應(yīng)始終貫徹系統(tǒng)思維，在建筑與環(huán)境關(guān)系的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)之間觀察動(dòng)態(tài)的變化，結(jié)合具有組織功能和藝術(shù)特色的施工技術(shù)，逐漸形成一套新的物質(zhì)、能量和信息的審美取向，以引導(dǎo)建筑設(shè)計(jì)的向前發(fā)展。同時(shí)，這方面的研究也需要社會各行各業(yè)的積極參與和認(rèn)真探討。

[1]宋德萱.建筑環(huán)境控制學(xué)[M].南京：東南大學(xué)出版社，2003：177.

[2]王長貴.太陽能光伏發(fā)電實(shí)用技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009.

[3]徐偉.中國地源熱泵發(fā)展研究報(bào)告[R].2008.

[4]孫遜.冰雪體育建筑生態(tài)化設(shè)計(jì)研究[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2014.

[5]劉志浩.城市公共空間的生態(tài)化設(shè)計(jì)[J].美與時(shí)代（城市版），2016（7）：84～85.

[6]李鵬輝，劉澤華，楊曉敏，等.空氣源熱泵系統(tǒng)在酒店的應(yīng)用與發(fā)展[J].節(jié)能，2011（6）.