大空间公共建筑生态化设计思路

谭骁宇

（江西省建筑设计研究总院，江西 南昌 330000）

大空间公共建筑物的主要特点就是室内空间较大，主要为集体活动或者需要大量参与者参与的活动提供场所。在大空间公共建筑物内部，“大空间”其实是一个相对的动态概念，不能应用精确的数字对空间的大小进行衡量。一般来说，大空间公共建筑物没有特定的建筑类型，一般也不会受到结构跨度的限制，其形式具有一定的多元化，常见的有体育馆、展览馆，另外这种建筑还可能是某个商业综合体的一个功能单元。

1 大空间公共建筑生态设计原则

1.1 安全性原则

不管何种建筑物，在设计时首先要考虑的就是安全性原则。本文涉及到的公共建筑物在设计功能的过程中有一项较为特殊的功能，即及时抗灾功能，如果遇到突发性自然灾害，那么该建筑物必须充分发挥保证人们生命安全的作用。另外，设计人员在对该建筑物进行设计的过程中，还必须关注建筑物内部结构的稳定性，旨在最大程度地提高建筑物的使用安全。

1.2 环保性原则

很多建筑物设计人员在对建筑物进行设计的过程中，通常会考虑节能环保的问题，节能环保也是生态设计工作中较为关键和重要的部分。比如，在设计建筑物时，以不影响公共建筑物整体质量为基础，尽量使用具有环保性的建筑原材料，另外将节能环保理念渗透在建筑物的设计中，可以提高公共建筑物在使用过程中的环保性。

1.3 本土化原则

施工场地的人文环境以及生态环境都会对建筑物的设计产生一定的影响，同时也会对设计人员的设计灵感产生束缚，也就是俗称的建筑的本土化。在对大空间公共建筑开展生态设计的过程中，必须充分考虑当地的民俗习惯以及施工当地的气候特点以及地质特点，选择最合适的施工材料，将本土技术和先进技术有机结合起来，保证所建成的建筑物具有充分的合理性和科学性。

2 大空间公共建筑生态化节能设计策略

2.1 太阳能

在设计大空间建筑物的过程中，合理布局，应用传导、辐射、对流等方式，保证建筑物可以对热量进行合理的吸收、释放和贮存，提高建筑物室内的舒适度[1]。在设计过程中，主要的要点内容有：

1） 必须应用具有良好绝热功能的表皮，充分起到保温隔热的作用；2） 一般来说，将集热表面设计在建筑物的南面，控制角度不超过正南向±15°以内。在设计过程中，还应该注意防止热部件头光面的污染情况，尽量不要设置在污染源的下风向方向；3） 将贮热体尽可能多的设置在室内。国内的贮热体主要有两种形式：一类显热材料，常见的有混凝土、沙、石子等；一类是潜热类材料，常见的有冰。选择和确定贮热体的施工必须遵守以下原则：保证所选择的贮热体材料具有成本低、无公害、化学性能稳定、易取材等特点，见图1；4） 将采暖房间设置在集热表面和贮热体附近；5）合理安排室内通风系统；6） 具有一定的夜间致凉效果。

图1 太阳光贮热和放热体系（热岩层）

2.2 地源热泵

地源利用方式主要有三种：地表水热换、地埋管换热以及地下水换热[2]。每一种地源利用方式和热泵向对应，比如以上三种的地源利用方式和以下三种热泵相对应：地表水源热泵、土壤源热泵以及地下水源热泵，对比见表1。在设计地源热泵的过程中注意遵循以下原则：

表1 几种供热形式对比

1） 地表水源热泵，这种热泵主要特点是温度变化程度较大，设备在使用过程中容易发生腐蚀，所以必须控制取水功能能耗，将冬季低温的补热量控制在合理范围内；2） 土壤源热泵，这种热泵的主要特点是恒温效果较好，应用技术较为复杂，在使用过程中不需要除霜，应用成本较高；3）地下水源热泵，这种热泵的主要特点是具有较好的节能效果，初期投资较低，在应用这种热泵的过程中必须注意水质污染问题。

3 大空间公共建筑生态化形式设计

3.1 体形设计

大空间公共建筑最为直观的视觉效果是建筑体形巨大，在设计建筑物体形的过程中，设计人员必须综合考虑建筑物内部功能、使用者实际需求、建筑物和环境之间的关系以及建筑物的基础条件[3]。一般来说，大空间建筑物的建设规模都较大，通过合理设计体形可以降低能耗。建筑体型系数可以衡量建筑物节能效果和能耗情况，该参数的计算方法为：建筑体型系数=建筑物跟室外接触的表面积/其所包围体积，如果建筑物体型系数越高，那么证明建筑物热损失越高，能耗升高，节能效果较差。通过几何知识可以指导，所有体积相同的几何图形，球体的表面积最小，所以在设计大空间建筑物的时候，一般都是曲面。尤其是近年来，人们更青睐拓扑学角度下的墙面与屋面系统相融合的结构，比如很多体育中心在设计时就应用了曲面设计，如图2 所示。

3.2 整体设计

图2 某体育曲面设计

在对建筑物进行设计的过程中，必须结合建筑场地的实际特点选择最合适的建筑材料和施工技术，在设计的时候应该保证地下空间得到充分的利用，以及保护地面植被以及地表水等自然风貌。设计人员必须充分考虑项目实际规划要求以及施工区域的实际地形地貌情况，深入研究利用地下空间的可能性。合理应用地下空间可以为室内创造一个更加舒适的环境。另外通过合理的指导，可以减少施工土方量，极大程度得增加建筑物的绝缘性能。

4 大空间公共建筑生态化内容设计

4.1 建筑材料生态化

在开展建筑物建设的过程中，只有应用对环境无害的施工设备和建筑材料，才能为人们提供一个健康的公共环境。必须尽量选择无辐射污染的建筑施工材料，另外还需要保证建筑施工材料具有足够的低挥发性和热稳定性。比如，冰箱和空调的制冷剂大多是含氯氟烃的材料，这些材料会分解臭氧层，导致照射到地球上的紫外线量明显增加，所以在大空间建筑物内部，尽量避免应用空调。

4.2 室内环境自然化

在对大空间建筑物进行光环境设计的过程中，尽量多应用自然光，达到降低污染的效果，另外自然光的热效应以及消毒功能对人体健康具有积极的作用。在大空间公共建筑物内部，一般会有较长的通风路径，流动阻力较大，如果仅应用热压和自然风进行通风一般效果不会很理想，另外仅应用热压和自然风进行通风也会使得噪音污染传入室内。为了解决这个问题，大空间建筑物一般会设置空气气流通道作为辅助通风路径，这样一来不仅可以达到净化空气的目的，还可以解决室内通风问题。

5 结语

在对大空间公共建筑物进行设计的过程中，必须体现生态化设计系统思想，仔细观察建筑物拓扑结构的变化，选择最合适的施工材料和施工技术，以正确的审美取向作为方向，引导大空间建筑不断向着健康和谐的方向发展。另外，只有社会各行各业积极参与大空间建筑物的设计，才能保证大空间建筑物的设计可以满足人们实际需求的同时，符合生态环境的具体要求。