【摘要】以武漢工程科技學(xué)院體育館方案設(shè)計(jì)為例，對(duì)其項(xiàng)目背景、方案推演、方案設(shè)計(jì)以及綠色節(jié)能設(shè)計(jì)進(jìn)行了評(píng)述，為解決高校尤其是民辦高校體育館多功能需求，并形成符合綠色建筑設(shè)計(jì)理念的高校體育館建筑設(shè)計(jì)思路提出了有益的探索。

【關(guān)鍵詞】體育館；建筑設(shè)計(jì)；綠色建筑；建筑評(píng)價(jià)

武漢工程科技學(xué)院是經(jīng)國(guó)家教育部批準(zhǔn)，具有獨(dú)立頒發(fā)學(xué)歷文憑資格及學(xué)士學(xué)位授予權(quán)，以本科層次教育為主的民辦普通高等學(xué)校，由于民辦高校自籌資金的經(jīng)費(fèi)來(lái)源現(xiàn)狀，故其基礎(chǔ)建設(shè)將更加注重建設(shè)、運(yùn)行、維護(hù)成本以及使用效率，這與綠色建筑設(shè)計(jì)理念不謀而合。本文評(píng)述對(duì)象是由上海都市建筑設(shè)計(jì)有限公司所做的體育館設(shè)計(jì)方案。

1 項(xiàng)目背景

1.1 學(xué)校建筑現(xiàn)狀

武漢工程科技學(xué)院坐落在武漢市江夏區(qū)，主校區(qū)占地700余畝，現(xiàn)有建筑包括教學(xué)樓、實(shí)驗(yàn)樓、圖書(shū)館、綜合樓、學(xué)生事物中心、食堂、學(xué)生宿舍、教師公寓等，建筑面積47.89萬(wàn)平方米。后續(xù)將陸續(xù)建設(shè)體育館、藝術(shù)樓、行政樓、培訓(xùn)大樓等。

1.2 體育館建設(shè)目的

20世紀(jì)90年代，我國(guó)頒布了《全民健身計(jì)劃綱要》，同時(shí)隨著高等教育的快速擴(kuò)容，高校新校區(qū)不斷迅速建設(shè)，多功能綜合體育場(chǎng)館成為高校規(guī)模建設(shè)中的重要領(lǐng)域之一。武漢工程科技學(xué)院作為一所擁有在校生達(dá)14000余人的民辦高校，目前僅有標(biāo)準(zhǔn)的室外體育場(chǎng)，而沒(méi)有利于室內(nèi)體育教學(xué)的體育場(chǎng)館，體育館的建設(shè)將進(jìn)一步完善學(xué)院的體育設(shè)施功能，提升學(xué)校體育設(shè)施檔次，為學(xué)校體育賽事作有力的支撐。賽后兼顧體育教學(xué)、展覽展示、大型會(huì)議、文藝匯演等，為師生提供一個(gè)良好、安全、高層次的新型休閑空間。

1.3 基地現(xiàn)狀

體育館規(guī)劃用地位于學(xué)校北大門左側(cè)，北臨江夏紙坊熊廷弼路，南與現(xiàn)有室外體育場(chǎng)相鄰，西接校外汽修廠，東為學(xué)校北大門入口廣場(chǎng)?？傆玫孛娣e17305㎡，凈用地面積14676㎡。

2 方案推演

2.1 建筑外形

武漢工程科技學(xué)院學(xué)科專業(yè)齊全，其中，“地質(zhì)資源與地質(zhì)工程”與“地質(zhì)學(xué)”兩個(gè)一級(jí)學(xué)科為學(xué)校優(yōu)勢(shì)學(xué)科。正是由于地質(zhì)相關(guān)的專業(yè)特色，再結(jié)合綠色建筑的節(jié)地理念，該體育館建筑方案依據(jù)中國(guó)傳統(tǒng)文化中推崇的“天圓地方”原則，像北京的地壇以及北方的四合院一樣設(shè)置成方形。

2.2 生態(tài)構(gòu)思

該方案設(shè)計(jì)為創(chuàng)造寧?kù)o、親切、現(xiàn)代、藝術(shù)、生態(tài)的體育場(chǎng)館，采用了“綠色自然、低碳生態(tài)”的理念。該設(shè)計(jì)以綠坡、生態(tài)墻構(gòu)成體育館的生態(tài)體系。環(huán)繞其布置各種運(yùn)動(dòng)功能場(chǎng)所，將運(yùn)動(dòng)和生態(tài)的概念結(jié)合起來(lái)，賦予了運(yùn)動(dòng)者身在自然中的感受。

3 方案設(shè)計(jì)

3.1 經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)：

該方案總用地面積17305㎡，凈用地面積14676㎡，建筑占地面積7494㎡ ，總建筑面積17486㎡ ，容積率1.19，建筑密度51.06%，綠化率24.20%，室內(nèi)停車位17個(gè)，地面停車位41個(gè)，工程造價(jià)估算4778萬(wàn)。

3.2 結(jié)構(gòu)體系

該方案主體采用框架結(jié)構(gòu)體系，上部鋼屋蓋采用單向張弦梁鋼架體系，柱網(wǎng)整齊，結(jié)構(gòu)方正，絕大部分柱距控制在8.4m以內(nèi)，不僅能夠滿足體育館各種功能需求，還能節(jié)省材料進(jìn)而節(jié)省造價(jià)，達(dá)到功能與結(jié)構(gòu)成本控制的完美結(jié)合。

3.3 一層平面

體育館一層平面7944㎡，包括觀眾大廳、新聞媒體、場(chǎng)館運(yùn)營(yíng)、賽事管理、設(shè)備、臨街商鋪、停車等用房或區(qū)域，層內(nèi)局部設(shè)有夾層。體育館比賽場(chǎng)地2052㎡，垂直高度15m，建筑中間有一條南北穿越的生態(tài)走廊，與建筑周邊環(huán)形車道連通。其入口分共7個(gè)，分布在建筑四面，包括貴賓入口、運(yùn)動(dòng)員入口、工作人員入口、技術(shù)官員入口、新聞媒體入口。豎向交通共6處，分布在主場(chǎng)館四角及停車區(qū)。

3.4 二層平面

體育館二層平面3095㎡，為觀眾集散大廳。內(nèi)設(shè)供觀眾使用的衛(wèi)生間、商業(yè)等設(shè)施，同時(shí)布置有部分辦公室、技術(shù)用房及陳列館。體育場(chǎng)看臺(tái)為連續(xù)看臺(tái)，看臺(tái)上部設(shè)置一道環(huán)行走廊，看臺(tái)共3322席，其中包括活動(dòng)看臺(tái)1042席，固定看臺(tái)坐席共2280席，固定坐席中，設(shè)有普通觀眾坐席2236席，無(wú)障礙坐席8座，貴賓坐席34席，貴賓無(wú)障礙坐席2席。

3.5 三層平面

體育館三層平面3315㎡，為教學(xué)訓(xùn)練場(chǎng)兼作學(xué)校健身用房，包含乒乓球室、沙狐球室、體育教室等。

3.6 四層平面

體育館四層平面3582㎡，為教學(xué)訓(xùn)練場(chǎng)兼作學(xué)校健身用房，包含健美操室、舞蹈室、瑜伽室、健身房、武術(shù)教室等。

4 綠色節(jié)能設(shè)計(jì)

4.1 保溫與隔熱

建筑物外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的構(gòu)造節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)會(huì)在很大程度上影響保溫隔熱效果。建筑保溫構(gòu)造技術(shù)主要是指外墻及屋頂保溫技術(shù)，包括墻體和屋頂?shù)谋貥?gòu)造設(shè)計(jì)以及房屋的門、窗洞口等開(kāi)口或縫隙部位的保溫構(gòu)造設(shè)計(jì)，比如墻體的外保溫或內(nèi)保溫設(shè)計(jì)，屋頂?shù)谋貙釉O(shè)置；建筑隔熱構(gòu)造技術(shù)主要是指外墻及屋頂隔熱技術(shù)，包括墻體和屋頂?shù)母魺針?gòu)造設(shè)計(jì)，比如雙層通風(fēng)屋頂、灑水降溫，窗戶的遮陽(yáng)設(shè)計(jì)等構(gòu)造措施；另外溫室技術(shù)，覆土技術(shù)等也是保溫、隔熱構(gòu)造中常要用的手法。該方案通過(guò)合理設(shè)計(jì)構(gòu)造節(jié)點(diǎn)，有效地提高了建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫與隔熱效率。

4.2 自然采光

該方案自然采光主要是通過(guò)合理的外窗設(shè)置解決，外窗的大小、形狀、位置設(shè)計(jì)合理。同時(shí)，方案中玻璃選用高透光、低反射玻璃，其透光可達(dá)到80%，光澤度可達(dá)到60%，且未改變天然光光色，基本做到避免光污染。其室內(nèi)墻壁通過(guò)位置及墻體裝飾材料的選擇，也起到反射面的效果，使室內(nèi)照度增加并獲得良好的均勻度。另外，該方案還利用天窗有效的利用了太陽(yáng)光。

4.3 自然通風(fēng)

自然通風(fēng)具有節(jié)能、改善室內(nèi)熱舒適性和提高室內(nèi)空氣品質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)，即便空調(diào)技術(shù)，機(jī)械通風(fēng)早已廣泛應(yīng)用，但節(jié)約能源、保持良好的室內(nèi)空氣品質(zhì)這一訴求使得自然通風(fēng)技術(shù)也在不斷進(jìn)步。自然通風(fēng)在實(shí)現(xiàn)原理上有利用風(fēng)壓、熱壓、風(fēng)壓與熱壓相結(jié)合以及機(jī)械輔助通風(fēng)等幾種形式。該方案通過(guò)設(shè)計(jì)雙層墻、通風(fēng)煙囪和屋頂通風(fēng)窗帶，通過(guò)體育館中庭區(qū)域設(shè)計(jì)使得自然通風(fēng)得到合理解決。

4.4 太陽(yáng)能應(yīng)用

該方案建議使用太陽(yáng)能光導(dǎo)照明系統(tǒng)，光導(dǎo)照明系統(tǒng)原理是通過(guò)采光罩高效采集自然光線，使其經(jīng)過(guò)特殊制作的導(dǎo)光管傳輸和強(qiáng)化后，均勻高效的照射到任何需要光線的地方。光導(dǎo)照明在武漢地區(qū)可以取代白天的電力照明，提供近十小時(shí)的自然光照明，無(wú)能耗、一次性投資、維護(hù)方便、節(jié)約能源。其光線柔和、均勻，全頻譜、無(wú)閃爍、無(wú)眩光、無(wú)污染，通過(guò)采光罩表面的防紫外線涂層，還能濾除有害輻射。

該方案中光導(dǎo)照明系統(tǒng)主要包括采光裝置、導(dǎo)光裝置、漫射裝置。采光裝置可加裝跟蹤裝置，能隨著太陽(yáng)位置的變化自動(dòng)調(diào)整朝向。每套系統(tǒng)節(jié)能效果相當(dāng)于310W傳統(tǒng)日光燈，每年節(jié)約780度電，節(jié)能50%，約0.7萬(wàn)每套，預(yù)計(jì)5年收回成本。

該方案中還利用太陽(yáng)能光熱提供生活熱水，建議采用聯(lián)集管式集熱器或板式集熱器。聯(lián)集管式太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)，是由聯(lián)集管式集熱器陣列、儲(chǔ)熱水箱、輔助加熱系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)、管道及循環(huán)系統(tǒng)組合而成的，可根據(jù)需要隨意設(shè)置出水溫度、能與常規(guī)能源配合、實(shí)現(xiàn)24小時(shí)連續(xù)熱水供應(yīng)的即熱式太陽(yáng)能熱水洗系統(tǒng)。體育館方案設(shè)計(jì)中，設(shè)置集熱面積約250㎡（15%的生活熱水，1.4㎡/100L熱水量），預(yù)計(jì)增加初期投資40萬(wàn)，投資回收周期3到4年。

4.5 照明節(jié)能

照明方面，該方案建議使用LED光源，LED光源光效可達(dá)200lm/W，高于白熾燈的15lm/W和氣體放電燈的75lm/W；其色彩范圍可以覆蓋色度坐標(biāo)的80%～90%，優(yōu)于NTSC電視標(biāo)準(zhǔn)，顯色性很高；其高效率、長(zhǎng)壽命、低能耗、安全可靠的技術(shù)優(yōu)勢(shì)其他光源無(wú)法比擬。同時(shí)，方案設(shè)計(jì)建議使用GIGO照明節(jié)電器，GIGO照明節(jié)電器根據(jù)用戶電網(wǎng)電壓的波動(dòng)情況、照明負(fù)載的性質(zhì)，對(duì)燈具實(shí)行智能穩(wěn)壓供電，隨時(shí)給燈具提供一個(gè)既穩(wěn)定、又能節(jié)電，還不會(huì)影響照明效果的供電電壓。用戶可根據(jù)自己的需要，自行設(shè)置輸出的節(jié)電電壓，對(duì)照明負(fù)載的運(yùn)行時(shí)間和供電方式進(jìn)行編程，最大限度地降低照明燈具的電耗。采用GIGO照明節(jié)電器后，僅智能穩(wěn)壓所實(shí)現(xiàn)的節(jié)電效果一般就可達(dá)20%以上。同時(shí)由于照明燈具工作在較低的電壓，其使用壽命也大大延長(zhǎng)。

4.6 給水節(jié)能

給水方面，該方案采用變頻調(diào)速給水設(shè)備，變頻調(diào)速給水設(shè)備是在利用壓力或流量傳感器反饋恒定的情況下，由變頻器控制電機(jī)不斷改變水泵轉(zhuǎn)速，從而不斷改變水泵的流量來(lái)適應(yīng)用戶用水量需求的裝置。變頻調(diào)速給水設(shè)備在運(yùn)行時(shí)變頻調(diào)速器控制水泵電機(jī)的速度，通過(guò)速度的變化保持水壓恒定，當(dāng)管網(wǎng)實(shí)際水壓低于設(shè)定水壓時(shí)，變頻調(diào)速器會(huì)按順序循環(huán)軟啟動(dòng)相應(yīng)臺(tái)數(shù)的水泵來(lái)滿足水壓恒定，當(dāng)管網(wǎng)實(shí)際水壓高于設(shè)定水壓時(shí)，變頻調(diào)速器按相反順序切掉相應(yīng)的水泵電機(jī)。變頻調(diào)速給水設(shè)備節(jié)能效果明顯，可達(dá)25%以上，它還能降低維修費(fèi)用，提高供水品質(zhì)，實(shí)現(xiàn)無(wú)人值班，減輕值守人員勞動(dòng)強(qiáng)度。

4.7 空調(diào)節(jié)能

該方案建議使用地源熱泵，地源熱泵是一種利用淺層地?zé)豳Y源，既可供熱又可制冷的高效節(jié)能空調(diào)設(shè)備。地源熱泵通過(guò)輸入少量的電能，實(shí)現(xiàn)由低溫位熱能向高溫位熱能轉(zhuǎn)移。冬季，把地能中的熱量取出來(lái)，供給室內(nèi)采暖；夏季，把室內(nèi)的熱量取出來(lái)，釋放到地能中去。通常地源熱泵消耗1kWh的能量，用戶可以得到4kWh以上的熱量或冷量。

5 多功能應(yīng)用

武漢工程科技學(xué)院目前正處于建設(shè)期，涉及教學(xué)及學(xué)生活動(dòng)各類用房相對(duì)欠缺，尤其缺乏大型室內(nèi)演出場(chǎng)地、展覽場(chǎng)地。該體育館的建設(shè)方案綜合考慮了以上實(shí)際情況，對(duì)體育館的體育訓(xùn)練、體育賽事、觀演、會(huì)議、會(huì)展等空間需求均提出不同解決方案，符合學(xué)校建設(shè)現(xiàn)狀，為解決學(xué)校建設(shè)期凸顯的用房矛盾起到一定緩沖作用。

6 結(jié)語(yǔ)

該方案設(shè)計(jì)從武漢工程科技學(xué)院實(shí)際情況出發(fā)，綜合考慮了學(xué)?，F(xiàn)狀及發(fā)展規(guī)劃，功能空間設(shè)計(jì)合理，既能滿足體育運(yùn)動(dòng)相關(guān)空間要求，又兼顧了學(xué)校建設(shè)過(guò)渡期內(nèi)不同室內(nèi)功能的需要。其建筑外觀現(xiàn)代、簡(jiǎn)約，符合學(xué)校文化及定位；室內(nèi)空間布局合理，利用率高；在綠色節(jié)能方面，充分考慮了建設(shè)及運(yùn)行維護(hù)成本，通過(guò)被動(dòng)式節(jié)能與主動(dòng)式節(jié)能相結(jié)合的方式，實(shí)現(xiàn)了其綠色建筑設(shè)計(jì)理念。由于體育館空間的特殊性，而會(huì)議、觀演等多功能需求對(duì)混響時(shí)間等聲學(xué)要求差異較大，僅靠空間布局很難解決，后續(xù)在聲學(xué)設(shè)備上可能需重新設(shè)計(jì)。

參考文獻(xiàn)：

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[2]李秉奇.現(xiàn)代藝術(shù)高校建筑表達(dá)——四川美術(shù)學(xué)院綜合教學(xué)樓設(shè)計(jì).建筑學(xué)報(bào)， 2001（4）

作者簡(jiǎn)介：祁焱華，男，32歲，武漢工程科技學(xué)院珠寶與設(shè)計(jì)學(xué)院常務(wù)副院長(zhǎng)，講師 研究方向：生態(tài)景觀、室內(nèi)設(shè)計(jì)。