大空間公共建筑生態化設計思路

譚驍宇

（江西省建筑設計研究總院，江西 南昌 330000）

大空間公共建筑物的主要特點就是室內空間較大，主要為集體活動或者需要大量參與者參與的活動提供場所。在大空間公共建筑物內部，“大空間”其實是一個相對的動態概念，不能應用精確的數字對空間的大小進行衡量。一般來說，大空間公共建筑物沒有特定的建筑類型，一般也不會受到結構跨度的限制，其形式具有一定的多元化，常見的有體育館、展覽館，另外這種建筑還可能是某個商業綜合體的一個功能單元。

1 大空間公共建筑生態設計原則

1.1 安全性原則

不管何種建筑物，在設計時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計功能的過程中有一項較為特殊的功能，即及時抗災功能，如果遇到突發性自然災害，那么該建筑物必須充分發揮保證人們生命安全的作用。另外，設計人員在對該建筑物進行設計的過程中，還必須關注建筑物內部結構的穩定性，旨在最大程度地提高建筑物的使用安全。

1.2 環保性原則

很多建筑物設計人員在對建筑物進行設計的過程中，通常會考慮節能環保的問題，節能環保也是生態設計工作中較為關鍵和重要的部分。比如，在設計建筑物時，以不影響公共建筑物整體質量為基礎，盡量使用具有環保性的建筑原材料，另外將節能環保理念滲透在建筑物的設計中，可以提高公共建筑物在使用過程中的環保性。

1.3 本土化原則

施工場地的人文環境以及生態環境都會對建筑物的設計產生一定的影響，同時也會對設計人員的設計靈感產生束縛，也就是俗稱的建筑的本土化。在對大空間公共建筑開展生態設計的過程中，必須充分考慮當地的民俗習慣以及施工當地的氣候特點以及地質特點，選擇最合適的施工材料，將本土技術和先進技術有機結合起來，保證所建成的建筑物具有充分的合理性和科學性。

2 大空間公共建筑生態化節能設計策略

2.1 太陽能

在設計大空間建筑物的過程中，合理布局，應用傳導、輻射、對流等方式，保證建筑物可以對熱量進行合理的吸收、釋放和貯存，提高建筑物室內的舒適度[1]。在設計過程中，主要的要點內容有：

1） 必須應用具有良好絕熱功能的表皮，充分起到保溫隔熱的作用；2） 一般來說，將集熱表面設計在建筑物的南面，控制角度不超過正南向±15°以內。在設計過程中，還應該注意防止熱部件頭光面的污染情況，盡量不要設置在污染源的下風向方向；3） 將貯熱體盡可能多的設置在室內。國內的貯熱體主要有兩種形式：一類顯熱材料，常見的有混凝土、沙、石子等；一類是潛熱類材料，常見的有冰。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、無公害、化學性能穩定、易取材等特點，見圖1；4） 將采暖房間設置在集熱表面和貯熱體附近；5）合理安排室內通風系統；6） 具有一定的夜間致涼效果。

圖1 太陽光貯熱和放熱體系（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對應，比如以上三種的地源利用方式和以下三種熱泵相對應：地表水源熱泵、土壤源熱泵以及地下水源熱泵，對比見表1。在設計地源熱泵的過程中注意遵循以下原則：

表1 幾種供熱形式對比

1） 地表水源熱泵，這種熱泵主要特點是溫度變化程度較大，設備在使用過程中容易發生腐蝕，所以必須控制取水功能能耗，將冬季低溫的補熱量控制在合理范圍內；2） 土壤源熱泵，這種熱泵的主要特點是恒溫效果較好，應用技術較為復雜，在使用過程中不需要除霜，應用成本較高；3）地下水源熱泵，這種熱泵的主要特點是具有較好的節能效果，初期投資較低，在應用這種熱泵的過程中必須注意水質污染問題。

3 大空間公共建筑生態化形式設計

3.1 體形設計

大空間公共建筑最為直觀的視覺效果是建筑體形巨大，在設計建筑物體形的過程中，設計人員必須綜合考慮建筑物內部功能、使用者實際需求、建筑物和環境之間的關系以及建筑物的基礎條件[3]。一般來說，大空間建筑物的建設規模都較大，通過合理設計體形可以降低能耗。建筑體型系數可以衡量建筑物節能效果和能耗情況，該參數的計算方法為：建筑體型系數=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越高，那么證明建筑物熱損失越高，能耗升高，節能效果較差。通過幾何知識可以指導，所有體積相同的幾何圖形，球體的表面積最小，所以在設計大空間建筑物的時候，一般都是曲面。尤其是近年來，人們更青睞拓撲學角度下的墻面與屋面系統相融合的結構，比如很多體育中心在設計時就應用了曲面設計，如圖2 所示。

3.2 整體設計

圖2 某體育曲面設計

在對建筑物進行設計的過程中，必須結合建筑場地的實際特點選擇最合適的建筑材料和施工技術，在設計的時候應該保證地下空間得到充分的利用，以及保護地面植被以及地表水等自然風貌。設計人員必須充分考慮項目實際規劃要求以及施工區域的實際地形地貌情況，深入研究利用地下空間的可能性。合理應用地下空間可以為室內創造一個更加舒適的環境。另外通過合理的指導，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化內容設計

4.1 建筑材料生態化

在開展建筑物建設的過程中，只有應用對環境無害的施工設備和建筑材料，才能為人們提供一個健康的公共環境。必須盡量選擇無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性和熱穩定性。比如，冰箱和空調的制冷劑大多是含氯氟烴的材料，這些材料會分解臭氧層，導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部，盡量避免應用空調。

4.2 室內環境自然化

在對大空間建筑物進行光環境設計的過程中，盡量多應用自然光，達到降低污染的效果，另外自然光的熱效應以及消毒功能對人體健康具有積極的作用。在大空間公共建筑物內部，一般會有較長的通風路徑，流動阻力較大，如果僅應用熱壓和自然風進行通風一般效果不會很理想，另外僅應用熱壓和自然風進行通風也會使得噪音污染傳入室內。為了解決這個問題，大空間建筑物一般會設置空氣氣流通道作為輔助通風路徑，這樣一來不僅可以達到凈化空氣的目的，還可以解決室內通風問題。

5 結語

在對大空間公共建筑物進行設計的過程中，必須體現生態化設計系統思想，仔細觀察建筑物拓撲結構的變化，選擇最合適的施工材料和施工技術，以正確的審美取向作為方向，引導大空間建筑不斷向著健康和諧的方向發展。另外，只有社會各行各業積極參與大空間建筑物的設計，才能保證大空間建筑物的設計可以滿足人們實際需求的同時，符合生態環境的具體要求。