城市公共设施能源创造的可行性探究

付璐　郭天宝

摘 要：基于对城市发展过程中能源供应紧张问题的研究，提出在实现城市公共设施基本功能的前提下，将清洁能源创造技术与公共设施设计相结合，增加公共设施功能的灵活性。文章主要从设计的可行性、原则及意义等方面进行探讨，并通过一些具体设计案例的分析鉴赏，学习其他设计者的设计方法与理念，开拓设计思路。践行集约、高效、环保的绿色设计理念。

关键词：公共设施；能源创造；可行性探究

纵观人类社会发展进程，简言之，是人类对生产生活工具改造的过程。在这一进程中，生产生活方式随着社会生产力的发展而不断改善，人们生产生活方式的提高又对生产力发展产生促进作用。人们借助内外因素达到某一目的的这一创造性思维过程就是设计的过程。

城市作为社会发展的产物，是一个复杂的系统，包括建筑、公园绿地、街道及附属设施、广场等等一系列子系统。其中每个子系统都需要设计，随着社会分工的细化与此对应的形成了建筑设计、园林景观、环静艺术设计等的专业分工。随着城市的不断发展，产生了一系列问题，如空间资源紧张、能源供应不足、环境污染、水污染等。解决这些问题要分清问题产生的根源，充分利用城市现有的条件。其中城市重要组成部分的公共设施作为供人们使用的休闲娱乐设施，属于产品设计的范畴。产品设计应该包括人机交互（造型）、实体生产、市场推广、营销、用户使用到回收再利用的整个过程。这个过程中要体现绿色设计理念，使产品设计从单纯对物质的创造上升到改变人们思想观念的社会学高度。提高城市居民的思想深度，进而以更加科学合理的方式规划自己的生活环境。

1 城市公共设施能源创造的可行性

城市公共设施主要分两方面的内容：一种是室内空间，包括公立的图书馆、医院、博物馆、体育馆等空间及设施；另一种为室外空间，如公园、街道、电话亭、报刊亭、候车亭等室外空间及一系列组成设施。城市公共设施作为城市的重要组成部分，不仅代表了城市的经济发展水平，也在某种程度上反映了城市的文化底蕴、市民的生活质量、文化品位等城市软实力。城市公共设施与城市居民生活息息相关。将城市公共设施与清洁能源创造技术相结合的设计理念，正是从解决城市发展过程中出现的能源供应紧张问题、环境问题、空间资源不足问题的方向入手，在满足公共设施基本功能的同时，创造城市生活必需的能源资源，使城市公共设施在城市系统化设计中发挥协调、优化各组成部分的作用，增加城市公共设施功能的灵活性。

1.1 技术支持

科学技术的发展给清洁能源的创造及利用提供了越来越广阔的发展空间。近年来，太阳能发电技术、风力发电技术、潮汐发电技术及生物发电技术得到了广泛的应用。太阳能发电的原理是利用电池组件将太阳能直接转变为电能的装置。太阳能电池组件（Solar cells）是利用半导体材料的电子学特性实现P-V转换的固体装置。在太阳能资源丰富且无电力网覆盖的地区，该装置可以简单方便地实现为用户照明及日常生活等的供电，部分发达地区还可以考虑与区域电网并网实现互补。目前从民用的角度，在国外技术研究趋于成熟且初具产业化的是“光伏——建筑（照明）一体化”技术，而国内主要研究生产适用于无电地区家庭照明用的小型太阳能发电系统。太阳能电池的研究在我国始于1958年，第一组有实用价值的太阳能电池于1959年研制成功。1979年开始生产单晶硅太阳能电池。但是光伏发电的真正应用起步于20世纪80年代。发展至今，我国的太阳能发电技术已较成熟，如图1所示为将路灯与太阳能和风力发电相结合的示例。

1.2 市场需求

据统计，我国是世界第二大能源消费国。虽然我国化石能源资源含量丰富，但人均资源占有量很低，不到世界人均水平的一半。在人均资源相对匮乏的同时，我国的能源利用效率低下，能源浪费现象严重。仅靠煤、石油等传统能源已不能满足日益增长的能源需求，加之空气污染、油价上长、全球气候变暖和以所谓的绿色环保产品形式出现的贸易壁垒等因素的影响，经济的发展受能源资源制约的情况日益突出。以石油为例，2010年我国原油进口依存度达到52.5%，面临很高的能源安全风险，为了解决能源资源过度依赖进口的现状，必须充分挖掘我国丰富的清洁能源资源的潜能。城市作为能源资源消耗较大的市场，如能就地取材，将大大减少能源输送过程中的浪费，省掉输电基础设施的建造，节约成本。

1.3 形态结构的适宜性

城市公共设施就使用功能来讲，往往以一个相对独立的单体出现在城市的某个区域，本身的功能受周围环境的影响较小。一般公共设施的形态结构也比较简洁，没有复杂的曲面过度与过多的装饰，且受“风吹日晒”的面积较大，这给其与清洁能源创造设备的结合提供了切实可行的结合空间。此外，由能源创造的公共设施产生的能源，可用于自身的消耗，如图2所示的公共汽车站牌的设计，此类站牌的设计既不影响基本使用功能，又能充分利用自然资源及城市的可用空间，产生的电能又可用于夜间站牌的指示消耗用电，无需从其它地方输电，从而减少了在输送过程中电能的损耗，省略了输电设备，节约成本。图3中的太阳能座椅造型新颖独特，设计者将太阳能发电技术与座椅完美的结合在一起，白天闲暇时可以“沐浴阳光”，给座椅充电，夜晚休息时人们可以在这里读书小憩，别有一番滋味。此座椅的设计顶部采用圆弧过渡的处理方式，与下面符合人机工学的弧形相呼应，完美的结合在一起。此设计从人们的需求出发，充分体现了以人为本的设计理念。

2 能源创造的公共设施设计的基本原则

2.1 功能性原则

公共设施作为城市系统的重要组成部分，以其满足大众的基本需要而存在，其承载着大众日常生活、工作、出行、休息、娱乐等的物质功能与精神功能。与此同时，公共设施也反映着城市的经济发展水平、市民的精神文化水平、城市的文化底蕴等方面。因此，能源创造的公共设施设计要以人为中心，遵循以人为本的设计理念，使造型、色彩、材质、加工工艺满足大众的使用需求，由于公共设施使用者的广泛性，要充分考虑不同年龄段、不同性别、不同行为能力人群的使用需求，使不同人群均能感受到公共设施带给人们的方便、快捷、舒适。同时还要考虑公共设施作为城市系统的一部分，起到装饰美化城市的作用，其色彩、造型、材质的运用应符合城市整体的设计要求。

2.2 系统性原则

“道生一，一生二，二生三，三生万物。万物负阴而抱阳，冲气以为和。”老子在《道德经》中很好的诠释了系统化的思想。城市是一个复杂的系统，这个复杂系统中又包含了众多的子系统，每一个子系统的设计都要以城市主体相协调，符合城市系统规划的发展理念。但城市各个子系统作为相对独立的系统，其设计与规划可以按照各自的特点进行设计，由局部到整体的设计，最后又统一于整体。

2.3 艺术性原则

城市公共设施作为城市对外展示的窗口，不仅承载着各种各样的物质使用功能，还起着点缀、装饰城市的作用，与城市其它系统一起组成城市的视觉符号。在精神生活日益丰富的今天，人们对于美的要求也日益强烈。因此，在对公共设施进行设计时，要符合“美”的要求。设计中通过对重复、交替、协调、对比、主导、统一等构成方法，搭配以变化与统一、对比与调和、节奏与韵律、对称与均衡、过度与呼应等表现形式使公共设施的设计满足大众的审美要求，并结合当地的传统文化、民俗风情，使城市公共设施在形态、色彩、材质等方面突出城市独特的艺术符号特征。

2.4 经济性原则

“经济基础决定上层建筑”，马克思在《资本论》中对社会发展的精辟总结。城市公共设施作为城市的重要组成部分，需要在规划时投入大量的社会资源，包括人力、物力、财力等。公共设施的建设投入要与城市的经济发展水平相协调，在对公共设施设计过程中要充分考虑经济性原则。公共设施从结构设计、色彩匹配、材料选择及加工工艺的选取等方面影响着其生产成本，还包括生产过程中对能源的消耗及劳动力成本的投入等等。规划时综合考虑各方面因素，达到资源配置最优化。这个过程需要设计师具有系统观念，从设计开始，到后来的生产、使用、回收的各个环节综合考虑资源配置情况，实现社会资源的充分合理利用。

3 能原创造的公共设施设计的现实意义

3.1 城市空间资源的充分利用

我国为世界人口第一大国，2014年的最新统计数字显示，我国人口总数已达到13.6亿。其中城镇人口占53.36%，越来越多的人口生活在城市，这无疑给城市生活空间带来巨大压力。城市空间资源不足问题已成为阻碍城市发展的重要原因之一。全国大中城市正在积极探索开发城市空间资源，其中较成功的案例要数高架桥项目，次设计理念考虑到城市空间资源不足的现状，在原有路面上部空间重新规划一条交通线，进而对城市交通进行分流，成为缓解城市交通紧张问题的重要措施。能源创造的公共设施将清洁能源创造技术“赋予”公共设施，使公共设施在满足传统使用功能的同时创造城市生活必须的能源，这种设计理念与高架桥项目有异曲同工之处。通过能源创造的公共设施的设计，达到城市空间资源充分利用，改善城市生活状况的目的。

3.2 缓解城市能源供应紧张问题的重要举措

我国是世界第二大能源消费国。虽然我国化石能源资源含量丰富，但人均资源占有量很低，不到世界人均水平的一半。在人均资源相对匮乏的同时，我国的能源利用效率也较低下， 能源浪费现象严重。随着我国城镇化进程的推进，生活在城市的人口越来越多，加之我国人口基数大，东多西少，分布较集中，这对城市能源需求提出严峻挑战。传统只靠外界供给的能源供应方式已不能满足城市发展的需要，急需新的能源创造方式来替代或补充传统能源供应的不足。文章中将清洁能源的创造技术与公共设施的设计相结合，既满足公共设施传统的使用功能，又可创造城市生活必需的能源，使部分能源消耗设施“自给自足”，达到缓解能源供应紧张的目的。

3.3 以人为本设计理念的深化

产品的存在是以满足人的需要为前提，这就决定了产品设计要以人为中心。自人类社会进入工业时代以来，设计大致经历了功能主义、消费主义、可持续设计几个发展阶段。发展至今逐步达成了以人为中心的设计理念。但以往只在产品外观设计、宣传、销售过程中考虑人的心理需求，以促进赢利的经营手段现实看来只是片面的以人为本，在人与人、人与社会、人与自然的关系中，最基本的关系是人与自然的关系。人类的衣食住行各个方面的物质消耗都源于自然，一切活动都离不开自然资源的物质支持，破坏了生态环境，人类失去生存基础，设计中还何谈以人为本呢？因此，尊重自然，合理利用自然资源，积极开发清洁能源，减少环境污染，才能真正实现为人的设计，才能实现人类社会的可持续发展。

4 结束语

随着社会的发展，城市化是必然趋势，由此产生的诸多问题也不可避免，如何解决这些问题，需要人类用智慧去探索。综观城市问题产生的原因，是因为在对城市进行规划的过程中没有系统的考虑，缺乏整体观念。以往只为应对城市发展过程中出现问题的城市规划方法已然不能满足现代城市发展的要求，需由一个有系统观、全局观的城市设计理念来替代。设计自产生之日起就以改善人们的生活方式为目的，只要人们合理进行设计规划，用发展的态度对待问题，不墨守成规，相信城市发展过程中的问题都可迎刃而解。文章中介绍的几种能源创造的公共设施只是这一设计理念的具体应用案列，更多的设计方案需要设计师慢慢的探索，设计在很大程度上体现的是一种价值观念的创造，单纯的产品设计还不如说是一种简单的制作。城市内可再利用的空间很多，只要我们用科学方式努力的去探索，就会有广阔的空间等着我们去“开发”。例如，可在一些公共空间的地板上安装脚踏发电装置；利用垃圾分解的生物能进行发电；将传统的跑步机设计成跑步者带动皮带运动，将皮带的机械能转化为电能等等方式。能源创造的公共设施设计要遵重客观事实，符合科学规律，设计者要充分挖掘自己的创作思维，注意发现生活中存在的问题，理性思考，善于积累，相信城市会让生活更美好。

参考文献

[1]王受之.世界现代设计史[M].北京：中国青年出版社，2002.

[2]任立生.设计心理学[M].北京：化学工业出版社，2005

[3]付黎明.设计美学法则研究[M].长春：吉林大学出版社，2008.

[4]尹定邦.设计学概论[M].长沙：湖南科学技术出版社，2009.

[5]张东初，裴旭明.从工业设计看城市公共设施设计[J].城市问题，2003（3）：21-24.

作者简介：付璐（1982.1-），女，吉林省长春市，吉林大学艺术学院副院长，教授，博士研究生，研究方向：设计学。