城市公共設施能源創造的可行性探究

付璐　郭天寶

摘 要：基于對城市發展過程中能源供應緊張問題的研究，提出在實現城市公共設施基本功能的前提下，將清潔能源創造技術與公共設施設計相結合，增加公共設施功能的靈活性。文章主要從設計的可行性、原則及意義等方面進行探討，并通過一些具體設計案例的分析鑒賞，學習其他設計者的設計方法與理念，開拓設計思路。踐行集約、高效、環保的綠色設計理念。

關鍵詞：公共設施；能源創造；可行性探究

縱觀人類社會發展進程，簡言之，是人類對生產生活工具改造的過程。在這一進程中，生產生活方式隨著社會生產力的發展而不斷改善，人們生產生活方式的提高又對生產力發展產生促進作用。人們借助內外因素達到某一目的的這一創造性思維過程就是設計的過程。

城市作為社會發展的產物，是一個復雜的系統，包括建筑、公園綠地、街道及附屬設施、廣場等等一系列子系統。其中每個子系統都需要設計，隨著社會分工的細化與此對應的形成了建筑設計、園林景觀、環靜藝術設計等的專業分工。隨著城市的不斷發展，產生了一系列問題，如空間資源緊張、能源供應不足、環境污染、水污染等。解決這些問題要分清問題產生的根源，充分利用城市現有的條件。其中城市重要組成部分的公共設施作為供人們使用的休閑娛樂設施，屬于產品設計的范疇。產品設計應該包括人機交互（造型）、實體生產、市場推廣、營銷、用戶使用到回收再利用的整個過程。這個過程中要體現綠色設計理念，使產品設計從單純對物質的創造上升到改變人們思想觀念的社會學高度。提高城市居民的思想深度，進而以更加科學合理的方式規劃自己的生活環境。

1 城市公共設施能源創造的可行性

城市公共設施主要分兩方面的內容：一種是室內空間，包括公立的圖書館、醫院、博物館、體育館等空間及設施；另一種為室外空間，如公園、街道、電話亭、報刊亭、候車亭等室外空間及一系列組成設施。城市公共設施作為城市的重要組成部分，不僅代表了城市的經濟發展水平，也在某種程度上反映了城市的文化底蘊、市民的生活質量、文化品位等城市軟實力。城市公共設施與城市居民生活息息相關。將城市公共設施與清潔能源創造技術相結合的設計理念，正是從解決城市發展過程中出現的能源供應緊張問題、環境問題、空間資源不足問題的方向入手，在滿足公共設施基本功能的同時，創造城市生活必需的能源資源，使城市公共設施在城市系統化設計中發揮協調、優化各組成部分的作用，增加城市公共設施功能的靈活性。

1.1 技術支持

科學技術的發展給清潔能源的創造及利用提供了越來越廣闊的發展空間。近年來，太陽能發電技術、風力發電技術、潮汐發電技術及生物發電技術得到了廣泛的應用。太陽能發電的原理是利用電池組件將太陽能直接轉變為電能的裝置。太陽能電池組件（Solar cells）是利用半導體材料的電子學特性實現P-V轉換的固體裝置。在太陽能資源豐富且無電力網覆蓋的地區，該裝置可以簡單方便地實現為用戶照明及日常生活等的供電，部分發達地區還可以考慮與區域電網并網實現互補。目前從民用的角度，在國外技術研究趨于成熟且初具產業化的是“光伏——建筑（照明）一體化”技術，而國內主要研究生產適用于無電地區家庭照明用的小型太陽能發電系統。太陽能電池的研究在我國始于1958年，第一組有實用價值的太陽能電池于1959年研制成功。1979年開始生產單晶硅太陽能電池。但是光伏發電的真正應用起步于20世紀80年代。發展至今，我國的太陽能發電技術已較成熟，如圖1所示為將路燈與太陽能和風力發電相結合的示例。

1.2 市場需求

據統計，我國是世界第二大能源消費國。雖然我國化石能源資源含量豐富，但人均資源占有量很低，不到世界人均水平的一半。在人均資源相對匱乏的同時，我國的能源利用效率低下，能源浪費現象嚴重。僅靠煤、石油等傳統能源已不能滿足日益增長的能源需求，加之空氣污染、油價上長、全球氣候變暖和以所謂的綠色環保產品形式出現的貿易壁壘等因素的影響，經濟的發展受能源資源制約的情況日益突出。以石油為例，2010年我國原油進口依存度達到52.5%，面臨很高的能源安全風險，為了解決能源資源過度依賴進口的現狀，必須充分挖掘我國豐富的清潔能源資源的潛能。城市作為能源資源消耗較大的市場，如能就地取材，將大大減少能源輸送過程中的浪費，省掉輸電基礎設施的建造，節約成本。

1.3 形態結構的適宜性

城市公共設施就使用功能來講，往往以一個相對獨立的單體出現在城市的某個區域，本身的功能受周圍環境的影響較小。一般公共設施的形態結構也比較簡潔，沒有復雜的曲面過度與過多的裝飾，且受“風吹日曬”的面積較大，這給其與清潔能源創造設備的結合提供了切實可行的結合空間。此外，由能源創造的公共設施產生的能源，可用于自身的消耗，如圖2所示的公共汽車站牌的設計，此類站牌的設計既不影響基本使用功能，又能充分利用自然資源及城市的可用空間，產生的電能又可用于夜間站牌的指示消耗用電，無需從其它地方輸電，從而減少了在輸送過程中電能的損耗，省略了輸電設備，節約成本。圖3中的太陽能座椅造型新穎獨特，設計者將太陽能發電技術與座椅完美的結合在一起，白天閑暇時可以“沐浴陽光”，給座椅充電，夜晚休息時人們可以在這里讀書小憩，別有一番滋味。此座椅的設計頂部采用圓弧過渡的處理方式，與下面符合人機工學的弧形相呼應，完美的結合在一起。此設計從人們的需求出發，充分體現了以人為本的設計理念。

2 能源創造的公共設施設計的基本原則

2.1 功能性原則

公共設施作為城市系統的重要組成部分，以其滿足大眾的基本需要而存在，其承載著大眾日常生活、工作、出行、休息、娛樂等的物質功能與精神功能。與此同時，公共設施也反映著城市的經濟發展水平、市民的精神文化水平、城市的文化底蘊等方面。因此，能源創造的公共設施設計要以人為中心，遵循以人為本的設計理念，使造型、色彩、材質、加工工藝滿足大眾的使用需求，由于公共設施使用者的廣泛性，要充分考慮不同年齡段、不同性別、不同行為能力人群的使用需求，使不同人群均能感受到公共設施帶給人們的方便、快捷、舒適。同時還要考慮公共設施作為城市系統的一部分，起到裝飾美化城市的作用，其色彩、造型、材質的運用應符合城市整體的設計要求。

2.2 系統性原則

“道生一，一生二，二生三，三生萬物。萬物負陰而抱陽，沖氣以為和。”老子在《道德經》中很好的詮釋了系統化的思想。城市是一個復雜的系統，這個復雜系統中又包含了眾多的子系統，每一個子系統的設計都要以城市主體相協調，符合城市系統規劃的發展理念。但城市各個子系統作為相對獨立的系統，其設計與規劃可以按照各自的特點進行設計，由局部到整體的設計，最后又統一于整體。

2.3 藝術性原則

城市公共設施作為城市對外展示的窗口，不僅承載著各種各樣的物質使用功能，還起著點綴、裝飾城市的作用，與城市其它系統一起組成城市的視覺符號。在精神生活日益豐富的今天，人們對于美的要求也日益強烈。因此，在對公共設施進行設計時，要符合“美”的要求。設計中通過對重復、交替、協調、對比、主導、統一等構成方法，搭配以變化與統一、對比與調和、節奏與韻律、對稱與均衡、過度與呼應等表現形式使公共設施的設計滿足大眾的審美要求，并結合當地的傳統文化、民俗風情，使城市公共設施在形態、色彩、材質等方面突出城市獨特的藝術符號特征。

2.4 經濟性原則

“經濟基礎決定上層建筑”，馬克思在《資本論》中對社會發展的精辟總結。城市公共設施作為城市的重要組成部分，需要在規劃時投入大量的社會資源，包括人力、物力、財力等。公共設施的建設投入要與城市的經濟發展水平相協調，在對公共設施設計過程中要充分考慮經濟性原則。公共設施從結構設計、色彩匹配、材料選擇及加工工藝的選取等方面影響著其生產成本，還包括生產過程中對能源的消耗及勞動力成本的投入等等。規劃時綜合考慮各方面因素，達到資源配置最優化。這個過程需要設計師具有系統觀念，從設計開始，到后來的生產、使用、回收的各個環節綜合考慮資源配置情況，實現社會資源的充分合理利用。

3 能原創造的公共設施設計的現實意義

3.1 城市空間資源的充分利用

我國為世界人口第一大國，2014年的最新統計數字顯示，我國人口總數已達到13.6億。其中城鎮人口占53.36%，越來越多的人口生活在城市，這無疑給城市生活空間帶來巨大壓力。城市空間資源不足問題已成為阻礙城市發展的重要原因之一。全國大中城市正在積極探索開發城市空間資源，其中較成功的案例要數高架橋項目，次設計理念考慮到城市空間資源不足的現狀，在原有路面上部空間重新規劃一條交通線，進而對城市交通進行分流，成為緩解城市交通緊張問題的重要措施。能源創造的公共設施將清潔能源創造技術“賦予”公共設施，使公共設施在滿足傳統使用功能的同時創造城市生活必須的能源，這種設計理念與高架橋項目有異曲同工之處。通過能源創造的公共設施的設計，達到城市空間資源充分利用，改善城市生活狀況的目的。

3.2 緩解城市能源供應緊張問題的重要舉措

我國是世界第二大能源消費國。雖然我國化石能源資源含量豐富，但人均資源占有量很低，不到世界人均水平的一半。在人均資源相對匱乏的同時，我國的能源利用效率也較低下， 能源浪費現象嚴重。隨著我國城鎮化進程的推進，生活在城市的人口越來越多，加之我國人口基數大，東多西少，分布較集中，這對城市能源需求提出嚴峻挑戰。傳統只靠外界供給的能源供應方式已不能滿足城市發展的需要，急需新的能源創造方式來替代或補充傳統能源供應的不足。文章中將清潔能源的創造技術與公共設施的設計相結合，既滿足公共設施傳統的使用功能，又可創造城市生活必需的能源，使部分能源消耗設施“自給自足”，達到緩解能源供應緊張的目的。

3.3 以人為本設計理念的深化

產品的存在是以滿足人的需要為前提，這就決定了產品設計要以人為中心。自人類社會進入工業時代以來，設計大致經歷了功能主義、消費主義、可持續設計幾個發展階段。發展至今逐步達成了以人為中心的設計理念。但以往只在產品外觀設計、宣傳、銷售過程中考慮人的心理需求，以促進贏利的經營手段現實看來只是片面的以人為本，在人與人、人與社會、人與自然的關系中，最基本的關系是人與自然的關系。人類的衣食住行各個方面的物質消耗都源于自然，一切活動都離不開自然資源的物質支持，破壞了生態環境，人類失去生存基礎，設計中還何談以人為本呢？因此，尊重自然，合理利用自然資源，積極開發清潔能源，減少環境污染，才能真正實現為人的設計，才能實現人類社會的可持續發展。

4 結束語

隨著社會的發展，城市化是必然趨勢，由此產生的諸多問題也不可避免，如何解決這些問題，需要人類用智慧去探索。綜觀城市問題產生的原因，是因為在對城市進行規劃的過程中沒有系統的考慮，缺乏整體觀念。以往只為應對城市發展過程中出現問題的城市規劃方法已然不能滿足現代城市發展的要求，需由一個有系統觀、全局觀的城市設計理念來替代。設計自產生之日起就以改善人們的生活方式為目的，只要人們合理進行設計規劃，用發展的態度對待問題，不墨守成規，相信城市發展過程中的問題都可迎刃而解。文章中介紹的幾種能源創造的公共設施只是這一設計理念的具體應用案列，更多的設計方案需要設計師慢慢的探索，設計在很大程度上體現的是一種價值觀念的創造，單純的產品設計還不如說是一種簡單的制作。城市內可再利用的空間很多，只要我們用科學方式努力的去探索，就會有廣闊的空間等著我們去“開發”。例如，可在一些公共空間的地板上安裝腳踏發電裝置；利用垃圾分解的生物能進行發電；將傳統的跑步機設計成跑步者帶動皮帶運動，將皮帶的機械能轉化為電能等等方式。能源創造的公共設施設計要遵重客觀事實，符合科學規律，設計者要充分挖掘自己的創作思維，注意發現生活中存在的問題，理性思考，善于積累，相信城市會讓生活更美好。

參考文獻

[1]王受之.世界現代設計史[M].北京：中國青年出版社，2002.

[2]任立生.設計心理學[M].北京：化學工業出版社，2005

[3]付黎明.設計美學法則研究[M].長春：吉林大學出版社，2008.

[4]尹定邦.設計學概論[M].長沙：湖南科學技術出版社，2009.

[5]張東初，裴旭明.從工業設計看城市公共設施設計[J].城市問題，2003（3）：21-24.

作者簡介：付璐（1982.1-），女，吉林省長春市，吉林大學藝術學院副院長，教授，博士研究生，研究方向：設計學。