大空間公共建筑生態(tài)化設(shè)計(jì)思路

譚驍宇

（江西省建筑設(shè)計(jì)研究總院，江西 南昌 330000）

大空間公共建筑物的主要特點(diǎn)就是室內(nèi)空間較大，主要為集體活動(dòng)或者需要大量參與者參與的活動(dòng)提供場(chǎng)所。在大空間公共建筑物內(nèi)部，“大空間”其實(shí)是一個(gè)相對(duì)的動(dòng)態(tài)概念，不能應(yīng)用精確的數(shù)字對(duì)空間的大小進(jìn)行衡量。一般來(lái)說(shuō)，大空間公共建筑物沒(méi)有特定的建筑類型，一般也不會(huì)受到結(jié)構(gòu)跨度的限制，其形式具有一定的多元化，常見(jiàn)的有體育館、展覽館，另外這種建筑還可能是某個(gè)商業(yè)綜合體的一個(gè)功能單元。

1 大空間公共建筑生態(tài)設(shè)計(jì)原則

1.1 安全性原則

不管何種建筑物，在設(shè)計(jì)時(shí)首先要考慮的就是安全性原則。本文涉及到的公共建筑物在設(shè)計(jì)功能的過(guò)程中有一項(xiàng)較為特殊的功能，即及時(shí)抗災(zāi)功能，如果遇到突發(fā)性自然災(zāi)害，那么該建筑物必須充分發(fā)揮保證人們生命安全的作用。另外，設(shè)計(jì)人員在對(duì)該建筑物進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，還必須關(guān)注建筑物內(nèi)部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，旨在最大程度地提高建筑物的使用安全。

1.2 環(huán)保性原則

很多建筑物設(shè)計(jì)人員在對(duì)建筑物進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，通常會(huì)考慮節(jié)能環(huán)保的問(wèn)題，節(jié)能環(huán)保也是生態(tài)設(shè)計(jì)工作中較為關(guān)鍵和重要的部分。比如，在設(shè)計(jì)建筑物時(shí)，以不影響公共建筑物整體質(zhì)量為基礎(chǔ)，盡量使用具有環(huán)保性的建筑原材料，另外將節(jié)能環(huán)保理念滲透在建筑物的設(shè)計(jì)中，可以提高公共建筑物在使用過(guò)程中的環(huán)保性。

1.3 本土化原則

施工場(chǎng)地的人文環(huán)境以及生態(tài)環(huán)境都會(huì)對(duì)建筑物的設(shè)計(jì)產(chǎn)生一定的影響，同時(shí)也會(huì)對(duì)設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)靈感產(chǎn)生束縛，也就是俗稱的建筑的本土化。在對(duì)大空間公共建筑開(kāi)展生態(tài)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，必須充分考慮當(dāng)?shù)氐拿袼琢?xí)慣以及施工當(dāng)?shù)氐臍夂蛱攸c(diǎn)以及地質(zhì)特點(diǎn)，選擇最合適的施工材料，將本土技術(shù)和先進(jìn)技術(shù)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，保證所建成的建筑物具有充分的合理性和科學(xué)性。

2 大空間公共建筑生態(tài)化節(jié)能設(shè)計(jì)策略

2.1 太陽(yáng)能

在設(shè)計(jì)大空間建筑物的過(guò)程中，合理布局，應(yīng)用傳導(dǎo)、輻射、對(duì)流等方式，保證建筑物可以對(duì)熱量進(jìn)行合理的吸收、釋放和貯存，提高建筑物室內(nèi)的舒適度[1]。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，主要的要點(diǎn)內(nèi)容有：

1） 必須應(yīng)用具有良好絕熱功能的表皮，充分起到保溫隔熱的作用；2） 一般來(lái)說(shuō)，將集熱表面設(shè)計(jì)在建筑物的南面，控制角度不超過(guò)正南向±15°以內(nèi)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，還應(yīng)該注意防止熱部件頭光面的污染情況，盡量不要設(shè)置在污染源的下風(fēng)向方向；3） 將貯熱體盡可能多的設(shè)置在室內(nèi)。國(guó)內(nèi)的貯熱體主要有兩種形式：一類顯熱材料，常見(jiàn)的有混凝土、沙、石子等；一類是潛熱類材料，常見(jiàn)的有冰。選擇和確定貯熱體的施工必須遵守以下原則：保證所選擇的貯熱體材料具有成本低、無(wú)公害、化學(xué)性能穩(wěn)定、易取材等特點(diǎn)，見(jiàn)圖1；4） 將采暖房間設(shè)置在集熱表面和貯熱體附近；5）合理安排室內(nèi)通風(fēng)系統(tǒng)；6） 具有一定的夜間致涼效果。

圖1 太陽(yáng)光貯熱和放熱體系（熱巖層）

2.2 地源熱泵

地源利用方式主要有三種：地表水熱換、地埋管換熱以及地下水換熱[2]。每一種地源利用方式和熱泵向?qū)?yīng)，比如以上三種的地源利用方式和以下三種熱泵相對(duì)應(yīng)：地表水源熱泵、土壤源熱泵以及地下水源熱泵，對(duì)比見(jiàn)表1。在設(shè)計(jì)地源熱泵的過(guò)程中注意遵循以下原則：

表1 幾種供熱形式對(duì)比

1） 地表水源熱泵，這種熱泵主要特點(diǎn)是溫度變化程度較大，設(shè)備在使用過(guò)程中容易發(fā)生腐蝕，所以必須控制取水功能能耗，將冬季低溫的補(bǔ)熱量控制在合理范圍內(nèi)；2） 土壤源熱泵，這種熱泵的主要特點(diǎn)是恒溫效果較好，應(yīng)用技術(shù)較為復(fù)雜，在使用過(guò)程中不需要除霜，應(yīng)用成本較高；3）地下水源熱泵，這種熱泵的主要特點(diǎn)是具有較好的節(jié)能效果，初期投資較低，在應(yīng)用這種熱泵的過(guò)程中必須注意水質(zhì)污染問(wèn)題。

3 大空間公共建筑生態(tài)化形式設(shè)計(jì)

3.1 體形設(shè)計(jì)

大空間公共建筑最為直觀的視覺(jué)效果是建筑體形巨大，在設(shè)計(jì)建筑物體形的過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員必須綜合考慮建筑物內(nèi)部功能、使用者實(shí)際需求、建筑物和環(huán)境之間的關(guān)系以及建筑物的基礎(chǔ)條件[3]。一般來(lái)說(shuō)，大空間建筑物的建設(shè)規(guī)模都較大，通過(guò)合理設(shè)計(jì)體形可以降低能耗。建筑體型系數(shù)可以衡量建筑物節(jié)能效果和能耗情況，該參數(shù)的計(jì)算方法為：建筑體型系數(shù)=建筑物跟室外接觸的表面積/其所包圍體積，如果建筑物體型系數(shù)越高，那么證明建筑物熱損失越高，能耗升高，節(jié)能效果較差。通過(guò)幾何知識(shí)可以指導(dǎo)，所有體積相同的幾何圖形，球體的表面積最小，所以在設(shè)計(jì)大空間建筑物的時(shí)候，一般都是曲面。尤其是近年來(lái)，人們更青睞拓?fù)鋵W(xué)角度下的墻面與屋面系統(tǒng)相融合的結(jié)構(gòu)，比如很多體育中心在設(shè)計(jì)時(shí)就應(yīng)用了曲面設(shè)計(jì)，如圖2 所示。

3.2 整體設(shè)計(jì)

圖2 某體育曲面設(shè)計(jì)

在對(duì)建筑物進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，必須結(jié)合建筑場(chǎng)地的實(shí)際特點(diǎn)選擇最合適的建筑材料和施工技術(shù)，在設(shè)計(jì)的時(shí)候應(yīng)該保證地下空間得到充分的利用，以及保護(hù)地面植被以及地表水等自然風(fēng)貌。設(shè)計(jì)人員必須充分考慮項(xiàng)目實(shí)際規(guī)劃要求以及施工區(qū)域的實(shí)際地形地貌情況，深入研究利用地下空間的可能性。合理應(yīng)用地下空間可以為室內(nèi)創(chuàng)造一個(gè)更加舒適的環(huán)境。另外通過(guò)合理的指導(dǎo)，可以減少施工土方量，極大程度得增加建筑物的絕緣性能。

4 大空間公共建筑生態(tài)化內(nèi)容設(shè)計(jì)

4.1 建筑材料生態(tài)化

在開(kāi)展建筑物建設(shè)的過(guò)程中，只有應(yīng)用對(duì)環(huán)境無(wú)害的施工設(shè)備和建筑材料，才能為人們提供一個(gè)健康的公共環(huán)境。必須盡量選擇無(wú)輻射污染的建筑施工材料，另外還需要保證建筑施工材料具有足夠的低揮發(fā)性和熱穩(wěn)定性。比如，冰箱和空調(diào)的制冷劑大多是含氯氟烴的材料，這些材料會(huì)分解臭氧層，導(dǎo)致照射到地球上的紫外線量明顯增加，所以在大空間建筑物內(nèi)部，盡量避免應(yīng)用空調(diào)。

4.2 室內(nèi)環(huán)境自然化

在對(duì)大空間建筑物進(jìn)行光環(huán)境設(shè)計(jì)的過(guò)程中，盡量多應(yīng)用自然光，達(dá)到降低污染的效果，另外自然光的熱效應(yīng)以及消毒功能對(duì)人體健康具有積極的作用。在大空間公共建筑物內(nèi)部，一般會(huì)有較長(zhǎng)的通風(fēng)路徑，流動(dòng)阻力較大，如果僅應(yīng)用熱壓和自然風(fēng)進(jìn)行通風(fēng)一般效果不會(huì)很理想，另外僅應(yīng)用熱壓和自然風(fēng)進(jìn)行通風(fēng)也會(huì)使得噪音污染傳入室內(nèi)。為了解決這個(gè)問(wèn)題，大空間建筑物一般會(huì)設(shè)置空氣氣流通道作為輔助通風(fēng)路徑，這樣一來(lái)不僅可以達(dá)到凈化空氣的目的，還可以解決室內(nèi)通風(fēng)問(wèn)題。

5 結(jié)語(yǔ)

在對(duì)大空間公共建筑物進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，必須體現(xiàn)生態(tài)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)思想，仔細(xì)觀察建筑物拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變化，選擇最合適的施工材料和施工技術(shù)，以正確的審美取向作為方向，引導(dǎo)大空間建筑不斷向著健康和諧的方向發(fā)展。另外，只有社會(huì)各行各業(yè)積極參與大空間建筑物的設(shè)計(jì)，才能保證大空間建筑物的設(shè)計(jì)可以滿足人們實(shí)際需求的同時(shí)，符合生態(tài)環(huán)境的具體要求。