建筑造型與雨水回用一體化設計

陳溢晨

建筑造型與雨水回用一體化設計

陳溢晨

(福建江夏學院工程學院 福建福州 350108)

當前，城市一方面大雨天積水成災，另一方面供水不足。因此，就地進行雨水資源循環利用是生態建筑發展的必然趨勢，但目前設計師在設計過程中往往忽視了這個問題?；?，文章以國內外多個典型案例，論證了一體化設計的可行性，并結合建筑屋頂、室內、外墻考慮一體化設計，提出建筑造型與雨水回用一體化設計的策略，即“加法”和“凹凸法”。

雨水回用;一體化;集雨方式;策略

1 研究背景

當前，大多數城市一方面面臨著洪澇災害頻發，大雨天積水成災的問題，另一方面因城市用水量日益增加導致城市供水不足，這些現象都是因水資源沒有得到很好的利用而產生的后果。雨水的收集再利用將是解決這兩大問題的有效途徑。

我國許多城市水資源嚴重不足，而大量雨水資源卻白白流失，雨水利用率不到10%。統計數據表明，2009年北京市共攔蓄雨水7 000多萬m3，但是城區年利用雨水只有200余萬m3，僅相當于城區1d的市政水用量[1]?？梢钥闯龀鞘薪y籌的雨水收集回用并不理想；因此，將雨水收集回用系統直接結合進建筑單體的設計中，就地進行雨水資源的循環利用，將是生態建筑發展的必然趨勢。

1.1 雨水回用的發展

雨水集流系統可以追溯到公元前8世紀的古羅馬時期，當時的羅馬別墅乃至整個城區，都將雨水集流系統設計為飲用水和家庭用水的主要來源。從屋檐簡單的水槽到傳統的缸罐，這種小規模的雨水收集方式在非洲、亞洲和拉丁美洲已經流傳數千年了。

目前，國際上雨水資源利用管理系統的理念主要是以德國、美國、日本等國家為代表，強調雨水資源的多維調節控制和多方面重新利用，來減少進入城區排水系統的雨水徑流量、減輕城市排水負擔，保持整個城市生態過程良性循環。

我國的城市雨水利用還處在起步階段，2006年11月發行的《建筑與小區雨水利用工程技術規范》 (GB 50400-2006)的頒布實施，為該技術的工程設計、施工提供了依據[2]。但目前在我國城市中雨水利用方面強制性不夠，設計師往往忽視在這方面的考慮，或者不考慮。

我國城市的雨水回用潛力巨大，隨著城市的不斷發展，不透水面的增加，城市中排不出去的雨洪量也隨之增加。錢易等在《中國城市水資源可持續利用開發》一文中對我國城市雨水利用潛力進行了估算[3]，如表1所示。

表1 我國城市雨水利用潛力估算表

1.2 雨水回用的理論研究

在過去的二十多年里，越來越多的國家開始研究雨水集流系統的技術，1989年在馬尼拉第四次國際雨水收集系統會議上成立國際雨水集流系統協會(Internation al Rainwater Catchment Systems Association，IRCSA)，雨水集流系統協會主要是致力于提高以及改進雨水集流系統技術的規劃、研發、管理和教育等，為全世界科學家、工程師等各個行業提供交流平臺。

目前，對于雨水收集再利用、中水回用的研究受到越來越多人員及機構的關注。張鎏等研究了雨水收集系統與景觀設計相結合[4]；張紅健等研究了雨水收集的方案和流程[5]；李帥杰等研究了屋頂雨水收集對雨洪的調節作用[6]。這些研究一般是針對區域建筑中水處理和再利用，很少針對建筑單體，特別是雨水回用系統與建筑造型相結合這一方面的研究。

1.3 雨水回用的實踐問題

與建筑單體一體化設計的雨水收集回用系統，雖然有建筑師在做這一方面的探索和實踐，但缺少較為系統化的理論指導。而且，此類建筑單體設計著眼點單一，僅僅在建筑設計后期思考雨水收集回用系統，將其與建筑造型設計分開考慮，沒有在建筑方案初期進行一體化設計的理念。

2 一體化的集雨方式

通過國內外多個較為典型建筑方案來闡述3種建筑造型與雨水回用相結合的方式，將雨水回用系統結合進建筑屋頂、室內、外墻考慮一體化設計。

2.1 屋頂集雨方式

在國內外，現在最常見的雨水收集方式是屋頂集雨方式。采用不同的雨水收集回用系統，會產生各種不同的屋頂造型，如表2所示。同時，屋面雨水相對潔凈，處理方式比較簡單易行，耗費的成本較低。

屋面雨水收集系統主要有重力流集水系統和(虹吸)壓力流集水系統。屋面雨水收集系統在與建筑屋面造型的結合上也相對比較簡單可行，不管采用何種排水體制，常規的雨水排放系統仍然繼續存在。

2.2 室內集雨方式

一般的屋頂集雨方式，都把雨水收集系統的各管線設計成暗管，人們很少能覺察出來，使得整個室內比較簡潔。然而，部分設計師采用室內集雨方式，即將雨水收集系統與室內造型相結合，如表3所示，這樣不僅減少了雨水暗管所占的空間，同時還豐富了建筑室內空間環境。

室內集雨方式產生的噪聲對平時的生活影響較大，所以這種方式比較適用于游覽建筑、學校等公共建筑類型，同時還可以設想將雨水貯存池設計成室內的水景景觀，增加室內空間感和趣味性。

表2 屋頂集雨方式的案例

表3 室內集雨方式的案例

2.3 外墻集雨方式

在國內外，外墻的集雨方式，如表4所示，這種方式比較少會被設計者考慮，主要外墻的集水量有限，還有部分技術條件的制約等，但外墻集雨方式正是現代建筑設計創新的出發點。目前，已經有部分建筑設計師從外墻集雨方式考慮，因為外墻集雨造型可以直接影響到建筑的立面、外圍空間感以及人們的視覺。

外墻集雨方式的優點是能直接將雨水收集到各層建筑中，雨水被每一層建筑直接利用，減少了雨水管線的布設、節約空間等。

表4 外墻集雨方式的案例

雖然，將屋頂集雨方式、室內集雨方式和外墻集雨方式這3種方式分開闡述，但實際設計中，這3種方式可以同時應用到建筑設計中，相互結合考慮。在建筑設計之初，就將雨水利用的生態理念根植在建筑造型設計上。

3 一體化的造型策略

建筑造型是現代許多建筑師進行建筑設計重點考慮的對象。建筑造型不僅能吸引人的第一感官印象，而且能夠讓人所認知與識別。世界各地的建筑千姿百態，建筑設計手段豐富多樣，建筑設計師針對建筑造型與雨水回用系統一體化的表達策略可以從兩種方式入手，即“加法”和“凹凸法”。

3.1 加法

雨水的排放量和排放時間是不穩定的，有間斷性的，所以在建筑中需要利用雨水時，就不僅要收集雨水，還要儲存雨水。收集和儲存雨水的方式很多，可以利用的材料也很多，這就給建筑設計師提供了豐富的思路和想法。

“加法”顧名思義就是在建筑造型中加入雨水回用系統的集水管和儲水池，即疊加了新體塊，這個新體塊的功能可以是集水的，也可以是儲水的。它可以是幾個幾何體有規則的或者無規則的重復、聚合等，如表5所示。在建筑屋頂或者建筑立面上產生變化，豐富造型。

在建筑造型中應用“加”的手法關鍵是要處理好整個建筑的協調與統一，不能使其整個造型顯得突兀。在進行建筑草圖設計的時候，就應該把各個功能用房表現出來。此外建筑設計師采用“加法”時，也要注意保證建筑各房間的通風、采光等基本要求。

表5 “加法”的表達

3.2 凹凸法

“凹凸法”是指在整個完整的建筑體量和形態中，根據需要有規律或者無規律的削減、凸出、挖掉建筑原來的某些部分，如表6所示，經過反復推敲，設計出整體中富有變化的建筑造型。凹凸法可以使建筑更大化地收集雨水和利用雨水。集水池可以在各樓層設置，這樣收集的雨水就能直接利用在該樓層，減少在提升回用時浪費電能和管道路線等。

表6 “凹凸法”的表達

退讓、凸出、挖空、分裂等方式的結合，能創造出成千上萬種建筑體型，這就需要建筑設計師反復推敲，設計出既滿足雨水收集再利用，也滿足當地人審美的建筑造型。它不是雜亂無章、隨意的削減或切割，一切處理都應該遵循結構的邏輯性和形式美的規律前提下進行的[7]。

4 結語

無論是解決城市缺水、城市雨洪，還是發展經濟、保護生態，綠色建筑雨水收集回用都是可行有效的手段。面對缺水問題，不應就想著如何開發水源，從大自然中掠奪；而應就地取材，回用雨水。

城市規?；挠晁占赜?，這不僅僅要靠設計者有意識的考慮，也要靠技術、經濟、政策等支持。但將建筑與雨水回用一體化設計在目前是切實可行的，可以作為我國城市雨水回用努力的一個起點。

[1] 夏沁芳.北京統計年鑒2014[M].北京：中國統計出版社，2015(9).

[2] 趙世明，趙鋰，王耀堂，等.建筑與小區雨水利用工程技術規范[J].給水排水，2007(4).

[3] 錢易,劉昌明，邵益生.中國城市水資源可持續利用開發[J].北京：中國水利水電出版社,2002(12).

[4] 張鎏，陳飛虎.雨水收集系統與景觀設計相結合的研究[J].科技導報，2012，30(26).

[5] 張紅健，張健美.綠色建筑的雨水收集和中水回用[J].污染防治技術，2011(2).

[6] 李帥杰，程曉陶.福建福州市屋頂綠化及雨水收集對雨洪的調節作用[J].中國防汛抗旱，2012(4).

[7] 濮蘇衛，蔡東艷.建筑空間設計構成(第一版)[M].西安：西安交通大學出版社，2007.

The Integrated Design of Architectural Modeling and Rainwater Recycling

CHENYichen

(College of Engineering, Fujian Jiangxia University, Fuzhou 350108)

At present, water flooded by the heavy rain in the cities on the one hand, water supply shortage on the other hand. Therefore, rainwater resource recycling is the inevitable trend of ecological architecture development. But now the designer in the design process ignored this problem. The article based on several typical cases at home and abroad, demonstrates the feasibility of integrated design, and considering the integrated design in combination within building roof, interior and exterior wall. Put forward the stratedies of the integrated design of architectural modeling and rainwater recycling, namely addition and high-low.

Rainwater reuse；Integration；Way of accumulating rain；Strategies

陳溢晨(1989.2- ),女,助教。

E-mail:260915192@qq.com

2017-01-11

TU991.11+4

A

1004-6135(2017)04-0080-04