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摘要:
21世纪是绿色生态的时代，绿色建筑将可持续发展的理念深入建筑领域，成为未来建筑的主导趋势。如今，绿色建筑正在改变传统模式下建筑业粗放式发展的格局，成为绿色低碳、节约高效的新型发展之路。笔者结合福建省科技馆(新馆)这一实例，针对在大型公共建筑设计中绿色建筑的具体运用展开分析与探讨。
关键词:
绿色建筑;公共建筑;科技馆
1绿色建筑与公共建筑设计的关联性
从宏观到微观，公共建筑通常划分成总体布局、设计具体化、空间组织以及材料准备这四个层次。而绿色建筑因其具有节能、节地、节水、节材和环保的“四节一环保”的特征［1－2］。因此，在绿色建筑设计时要从公共建筑设计的几个层次出发确立绿色建筑技术使用的原则，充分考虑影响建筑的各方面因素，设计出有着自身特色的绿色建筑。
2绿色建筑在公共建筑设计中的运用案例
2.1案例简介
福建省科技馆(新馆)项目位于福州市会展岛一侧，基地近似于三角形，东侧是会展中心，北面为闽江;主体建筑形状似螺旋形，所在区域自然与人文景观丰富，与周边滨水环境相结合形成得天独厚的外部环境。项目的总建筑面积90720m2，用地面积20337m2，整个建筑共有6层，属于绿色三星建筑，如图1所示。
2.2总体布局
1)土地的利用效率。本项目位于福州市区内，用地紧张。在“节能省地”的原则下，在设计时从前期规划上着手，科学规划交通、景观、绿化、建筑等用地之间的比例。同时，针对建筑螺旋向上的形体特征，将绿化从地面延伸到屋面，降低建筑物的体量对外部环境造成的压力，使环境和建筑实现融合、和谐发展，如图2所示。为了使绿色建筑达到“节能省地”目的，合理使用地下空间是一项非常关键的举措。对于大型公共建筑而言向高空方向发展十分困难，但发展地下空间同样也存在着诸多不利因素，如采光、通风不良等。因此，为了实现科技馆“节能省地”的构想，在设计时充分利用地下空间将大量功能用房设置在地下，同时结合场地的高差变化在建筑的北侧特别设置了一个下沉广场，通过这种半地下室的形态在临近下沉广场的一侧设置餐厅、影院等对自然通风采光要求较高的功能房间;在地下室的内侧设置车库、库房等无需直接对外通风采光的房间，与此同时借助光纤导管向地下引自然光;通过这一系列措施提升了地下空间的舒适度。2)建筑形体的设计。建筑形体设计与建筑的通风、能耗存在着密切的联系。通常而言，大型公共建筑在平面形态上主要呈现两种形体:进深长度不受限于采光的团块状形和进深长度受限于采光因子的长条形。本案例把这两个基本平面形体充分结合，以螺旋向上的形体作为建筑的基本造型。在自然界，螺旋形是一种基本的构造形态，它充分彰显着和谐有序、平衡而富有张力的特征，如图3所示。在功能上，科技馆需大面积的展示空间，这就意味着建筑必须以团块状的平面布局为主。因此，在设计时将建筑沿着螺旋向上的形体舒展，充分利用建筑造型逐层退让的形式从建筑的侧面引入新风和自然光，使团块状建筑的通风、采光问题得到有效改善，使建筑能耗显著降低。
2.3空间组织策略
1)交通流线组织。在交通流线组织方面，大型公共建筑必须具备流线短、疏散快的特点。科技馆在设计时充分考虑了这方面因素，既配备有电梯、楼梯等垂直交通工具，又在每层设置呈螺旋形体上升的、开敞的室内大楼梯，如图4所示。通过室内大楼梯的设置既能让参观人流方便、迅速地去到自己想去的楼层，减少扶梯、电梯的使用率，又能作为水平疏散廊道使用，使垂直交通问题得到妥善的解决。2)功能配置。科技馆具有许多实用性的功能空间，诸如培训区、科技沙龙、办公区、展陈区、影院区、对外学术交流区等等。其中，展陈区设置于建筑的中心地带，其九米层高，运用12x12m的等跨正交柱网，柱网结构统一，布展具有适宜的高度，空间高效;学术交流区内设置了独立的人行入口，通过大厅与公共空间连接;后勤区与货物进出口直接相连，同时毗邻临时展厅和儿童展厅;影院区与建筑主入口的距离较近，便于散场疏散以及观众观影;办公区位于建筑第五层，通风、采光条件良好;培训区设置在主入口的左侧，其中配备有科普活动厅与大小培训教室。在大型公共建筑的空间布局过程中，一般应将走廊、门厅等服务性空间设置于核心区域，以其为中心设置使用功能空间，即可减少交通空间，最大限度的提升使用效率，如图5所示。然而在绿色建筑设计时，如果把主要功能空间直接对外的话，会产生较大的能耗。为此，科技馆将科普活动厅、展厅等核心功能空间设置于建筑的中心地带，并以其为核心布置附属的管理服务空间，并将它作为与外部气候环境的过渡。如此的空间布局，一方面能有效缩减能耗，另一方面又能最大限度的减少建筑冷热的流失。
2.4设计具体化措施
1)水系统。在对雨水的利用回收上，设计时选择了大量透水性能良好的路面材料用于地面铺装，使地面蓄水量扩大。为了使回收后的雨水得到充分利用，通常将其用在路面洒水、厕所冲刷、绿地浇灌等方面，大大减少水资源的消耗量以及水处理的费用支出。通过循环利用屋面和地面雨水的方式，实现了建筑的绿色节能减排。2)风环境。创造良好的通风对流环境，建立自然空气循环系统，这是绿色建筑设计原则的一个重要体现［3］。福州位于夏热冬暖地带，全年以东南风风向为主。在设计时，科技馆充分考虑当地气候的多样性，让建筑的主要房间的朝向对着主导风向，门窗尽量地朝着迎风面打开，从而使得自然风得到最大程度的利用，实现了建筑内部自然空气的循环。3)太阳能技术运用。太阳能在建筑中的应用主要包括光电和光热两个方面［4］。科技馆建筑造型独特，它在屋顶平台上方设置有太阳能光热系统和太阳能光伏发电系统的“屋顶阳伞”。作为特殊的遮阳设备，太阳集热板既能使太阳能资源实现最大化的应用，又能成功地遮住阳光直射，起着遮阳与太阳能利用双重功效。在科技馆建筑中应用太阳能技术，既可向社会各界人士公开宣传推广绿色理念与绿色技术，有助于其实现普及运用，又能增强自身的绿色节能。4)建筑智能设计。在科技馆建筑中，采用了智能化与自动化技术。举个例子，结合湿度、温度、风力等因素对通风窗、外遮阳片、空调量实施自动调节，利用大数据的方式针对建筑的能耗实施动态调节，让建筑在日常运用过程中即可实现能耗最小化，彰显出科技馆建筑先进的技术水平。
2.5在材料设备应用上
1)尽可能选择全寿命运转且成本少的材料与设备。将大面积的太阳能板设置于屋顶平台，通过光伏发热与发电从而达到减少建筑能耗维持最低运营成本。同时，借助紧邻闽江的地理优势，通过江水源热泵系统的使用提升能源的利用率，降低建筑能耗，大幅减少空调的用电压力。2)就近取材、就近选用产品。在科技馆设计的过程中，结合内部功能对景观和光环境的具体需求，大量使用了玻璃幕墙和石材。在选材方面，例如石材幕墙部分尽可能的选择当地常见的花岗岩石材，一则当地产品对本地气候条件更为适应，能以较低的成本发挥着更大的性能;二则可大幅减少材料的运费。3)尽可能采用可回收再利用的材料与设备。在主体建筑选材上，通常而言建筑的规模越大，其对设备与材料的需求就越大。若选用许多专用设备与定制材料，那么当此类材料未来被拆除之后将很难实现回收与再利用，从而出现大量浪费。因此，在设计过程中，科技馆采用土建装修一体化、灵活隔断办公空间、利用高性能混凝土、使用高强钢等措施和方法，使材料与设备能得到更充分的回收与再利用。因此，在建筑设计时，应采取富有弹性的设计方案，增加设备及结构的灵活可变性，充分考虑基础的预留量、预留楼段板称重、附近环境的生长预留地、通讯以及水电的发展等管道空间，尽可能的实现材料与设备的回收与再利用。
3结语
“绿色建筑”指在全寿命期内，最大限度地节约资源、保护环境、减少污染，为人们提供健康、适用和高效的使用空间，与自然和谐共生的建筑［5］。绿色建筑具有“全寿命周期”的特点，关乎到节约资源的方方面面，是一个完整的建筑生态系统。因此，在设计时需要打破长期以来的习惯性思维方式，坚持节约资源的理念，通过有效的建筑设计手段和绿色节能技术措施，创造出真正意义上的绿色建筑。［ID:004402］
参考文献:
［1］刘传国．生态规划指标体系及循环经济体系构建研究［D］．青岛:中国海洋大学，2004．
［2］仇保兴．我国绿色建筑发展前景及对策建议［J］．建设科技，2011，10(6):12－14．
［3］陆忠谦．在现实条件下如何体现绿色建筑设计原则［J］．中华民居，2014，7(6):41．
［4］王崇杰．建筑节能的几项关键技术［N］．中国教育报，2005－09－19(7)．
［5］GB/T50378－2014绿色建筑评价标准［S］．
作者:张文裕 单位:福建省建筑设计研究院
