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摘要:
21世紀是綠色生態的時代，綠色建筑將可持續發展的理念深入建筑領域，成為未來建筑的主導趨勢。如今，綠色建筑正在改變傳統模式下建筑業粗放式發展的格局，成為綠色低碳、節約高效的新型發展之路。筆者結合福建省科技館(新館)這一實例，針對在大型公共建筑設計中綠色建筑的具體運用展開分析與探討。
關鍵詞:
綠色建筑;公共建筑;科技館
1綠色建筑與公共建筑設計的關聯性
從宏觀到微觀，公共建筑通常劃分成總體布局、設計具體化、空間組織以及材料準備這四個層次。而綠色建筑因其具有節能、節地、節水、節材和環保的“四節一環保”的特征［1－2］。因此，在綠色建筑設計時要從公共建筑設計的幾個層次出發確立綠色建筑技術使用的原則，充分考慮影響建筑的各方面因素，設計出有著自身特色的綠色建筑。
2綠色建筑在公共建筑設計中的運用案例
2.1案例簡介
福建省科技館(新館)項目位于福州市會展島一側，基地近似于三角形，東側是會展中心，北面為閩江;主體建筑形狀似螺旋形，所在區域自然與人文景觀豐富，與周邊濱水環境相結合形成得天獨厚的外部環境。項目的總建筑面積90720m2，用地面積20337m2，整個建筑共有6層，屬于綠色三星建筑，如圖1所示。
2.2總體布局
1)土地的利用效率。本項目位于福州市區內，用地緊張。在“節能省地”的原則下，在設計時從前期規劃上著手，科學規劃交通、景觀、綠化、建筑等用地之間的比例。同時，針對建筑螺旋向上的形體特征，將綠化從地面延伸到屋面，降低建筑物的體量對外部環境造成的壓力，使環境和建筑實現融合、和諧發展，如圖2所示。為了使綠色建筑達到“節能省地”目的，合理使用地下空間是一項非常關鍵的舉措。對于大型公共建筑而言向高空方向發展十分困難，但發展地下空間同樣也存在著諸多不利因素，如采光、通風不良等。因此，為了實現科技館“節能省地”的構想，在設計時充分利用地下空間將大量功能用房設置在地下，同時結合場地的高差變化在建筑的北側特別設置了一個下沉廣場，通過這種半地下室的形態在臨近下沉廣場的一側設置餐廳、影院等對自然通風采光要求較高的功能房間;在地下室的內側設置車庫、庫房等無需直接對外通風采光的房間，與此同時借助光纖導管向地下引自然光;通過這一系列措施提升了地下空間的舒適度。2)建筑形體的設計。建筑形體設計與建筑的通風、能耗存在著密切的聯系。通常而言，大型公共建筑在平面形態上主要呈現兩種形體:進深長度不受限于采光的團塊狀形和進深長度受限于采光因子的長條形。本案例把這兩個基本平面形體充分結合，以螺旋向上的形體作為建筑的基本造型。在自然界，螺旋形是一種基本的構造形態，它充分彰顯著和諧有序、平衡而富有張力的特征，如圖3所示。在功能上，科技館需大面積的展示空間，這就意味著建筑必須以團塊狀的平面布局為主。因此，在設計時將建筑沿著螺旋向上的形體舒展，充分利用建筑造型逐層退讓的形式從建筑的側面引入新風和自然光，使團塊狀建筑的通風、采光問題得到有效改善，使建筑能耗顯著降低。
2.3空間組織策略
1)交通流線組織。在交通流線組織方面，大型公共建筑必須具備流線短、疏散快的特點?？萍拣^在設計時充分考慮了這方面因素，既配備有電梯、樓梯等垂直交通工具，又在每層設置呈螺旋形體上升的、開敞的室內大樓梯，如圖4所示。通過室內大樓梯的設置既能讓參觀人流方便、迅速地去到自己想去的樓層，減少扶梯、電梯的使用率，又能作為水平疏散廊道使用，使垂直交通問題得到妥善的解決。2)功能配置?？萍拣^具有許多實用性的功能空間，諸如培訓區、科技沙龍、辦公區、展陳區、影院區、對外學術交流區等等。其中，展陳區設置于建筑的中心地帶，其九米層高，運用12x12m的等跨正交柱網，柱網結構統一，布展具有適宜的高度，空間高效;學術交流區內設置了獨立的人行入口，通過大廳與公共空間連接;后勤區與貨物進出口直接相連，同時毗鄰臨時展廳和兒童展廳;影院區與建筑主入口的距離較近，便于散場疏散以及觀眾觀影;辦公區位于建筑第五層，通風、采光條件良好;培訓區設置在主入口的左側，其中配備有科普活動廳與大小培訓教室。在大型公共建筑的空間布局過程中，一般應將走廊、門廳等服務性空間設置于核心區域，以其為中心設置使用功能空間，即可減少交通空間，最大限度的提升使用效率，如圖5所示。然而在綠色建筑設計時，如果把主要功能空間直接對外的話，會產生較大的能耗。為此，科技館將科普活動廳、展廳等核心功能空間設置于建筑的中心地帶，并以其為核心布置附屬的管理服務空間，并將它作為與外部氣候環境的過渡。如此的空間布局，一方面能有效縮減能耗，另一方面又能最大限度的減少建筑冷熱的流失。
2.4設計具體化措施
1)水系統。在對雨水的利用回收上，設計時選擇了大量透水性能良好的路面材料用于地面鋪裝，使地面蓄水量擴大。為了使回收后的雨水得到充分利用，通常將其用在路面灑水、廁所沖刷、綠地澆灌等方面，大大減少水資源的消耗量以及水處理的費用支出。通過循環利用屋面和地面雨水的方式，實現了建筑的綠色節能減排。2)風環境。創造良好的通風對流環境，建立自然空氣循環系統，這是綠色建筑設計原則的一個重要體現［3］。福州位于夏熱冬暖地帶，全年以東南風風向為主。在設計時，科技館充分考慮當地氣候的多樣性，讓建筑的主要房間的朝向對著主導風向，門窗盡量地朝著迎風面打開，從而使得自然風得到最大程度的利用，實現了建筑內部自然空氣的循環。3)太陽能技術運用。太陽能在建筑中的應用主要包括光電和光熱兩個方面［4］?？萍拣^建筑造型獨特，它在屋頂平臺上方設置有太陽能光熱系統和太陽能光伏發電系統的“屋頂陽傘”。作為特殊的遮陽設備，太陽集熱板既能使太陽能資源實現最大化的應用，又能成功地遮住陽光直射，起著遮陽與太陽能利用雙重功效。在科技館建筑中應用太陽能技術，既可向社會各界人士公開宣傳推廣綠色理念與綠色技術，有助于其實現普及運用，又能增強自身的綠色節能。4)建筑智能設計。在科技館建筑中，采用了智能化與自動化技術。舉個例子，結合濕度、溫度、風力等因素對通風窗、外遮陽片、空調量實施自動調節，利用大數據的方式針對建筑的能耗實施動態調節，讓建筑在日常運用過程中即可實現能耗最小化，彰顯出科技館建筑先進的技術水平。
2.5在材料設備應用上
1)盡可能選擇全壽命運轉且成本少的材料與設備。將大面積的太陽能板設置于屋頂平臺，通過光伏發熱與發電從而達到減少建筑能耗維持最低運營成本。同時，借助緊鄰閩江的地理優勢，通過江水源熱泵系統的使用提升能源的利用率，降低建筑能耗，大幅減少空調的用電壓力。2)就近取材、就近選用產品。在科技館設計的過程中，結合內部功能對景觀和光環境的具體需求，大量使用了玻璃幕墻和石材。在選材方面，例如石材幕墻部分盡可能的選擇當地常見的花崗巖石材，一則當地產品對本地氣候條件更為適應，能以較低的成本發揮著更大的性能;二則可大幅減少材料的運費。3)盡可能采用可回收再利用的材料與設備。在主體建筑選材上，通常而言建筑的規模越大，其對設備與材料的需求就越大。若選用許多專用設備與定制材料，那么當此類材料未來被拆除之后將很難實現回收與再利用，從而出現大量浪費。因此，在設計過程中，科技館采用土建裝修一體化、靈活隔斷辦公空間、利用高性能混凝土、使用高強鋼等措施和方法，使材料與設備能得到更充分的回收與再利用。因此，在建筑設計時，應采取富有彈性的設計方案，增加設備及結構的靈活可變性，充分考慮基礎的預留量、預留樓段板稱重、附近環境的生長預留地、通訊以及水電的發展等管道空間，盡可能的實現材料與設備的回收與再利用。
3結語
“綠色建筑”指在全壽命期內，最大限度地節約資源、保護環境、減少污染，為人們提供健康、適用和高效的使用空間，與自然和諧共生的建筑［5］。綠色建筑具有“全壽命周期”的特點，關乎到節約資源的方方面面，是一個完整的建筑生態系統。因此，在設計時需要打破長期以來的習慣性思維方式，堅持節約資源的理念，通過有效的建筑設計手段和綠色節能技術措施，創造出真正意義上的綠色建筑。［ID:004402］
參考文獻:
［1］劉傳國．生態規劃指標體系及循環經濟體系構建研究［D］．青島:中國海洋大學，2004．
［2］仇保興．我國綠色建筑發展前景及對策建議［J］．建設科技，2011，10(6):12－14．
［3］陸忠謙．在現實條件下如何體現綠色建筑設計原則［J］．中華民居，2014，7(6):41．
［4］王崇杰．建筑節能的幾項關鍵技術［N］．中國教育報，2005－09－19(7)．
［5］GB/T50378－2014綠色建筑評價標準［S］．
作者:張文裕 單位:福建省建筑設計研究院
