劉珂

山東科技大學(xué)土木工程與建筑學(xué)院 山東 青島 266000

正文：

一、“綠色空間”建筑空間結(jié)構(gòu)形式簡述

（一）內(nèi)部空間形式理論設(shè)計研究

“綠色空間”建筑空間結(jié)構(gòu)形式從理論研究入手，通過自主構(gòu)思、合作研究，梳理綠色建筑空間結(jié)構(gòu)形式以及未來發(fā)展方向，并以現(xiàn)有的多種綠色建筑設(shè)計理論與綠色施工措施、方法等為理論基礎(chǔ)，結(jié)合現(xiàn)有世界范圍內(nèi)的綠色建筑優(yōu)秀案例，總結(jié)合理的可借鑒之處，總結(jié)出可用于本研究的方法與現(xiàn)有成果基礎(chǔ)。

其次，選定試驗基地。最終定義為山東省青島市黃島區(qū)距離海邊二十公里左右的地區(qū)，地處北溫帶季風(fēng)區(qū)域內(nèi)，暖溫帶半濕潤大陸性氣候，空氣濕潤，雨量充沛，溫度適中，四季分明，有明顯的海洋氣候特點(diǎn)，具有春寒、夏涼、秋爽、冬暖的氣候特征。年平均氣溫12.5°C；夏季平均氣溫23°；最熱的7月份平均氣溫25°C；最冷的1月份平均氣溫1.3°C；平均降雨量696.6mm；年無霜期平均為200天；風(fēng)速平均5.4M/S，年平均瞬時風(fēng)力大于8級天數(shù)為71天。

在理論基礎(chǔ)與試驗基地明確的前提下，首先開展關(guān)于內(nèi)部空間組織形式的研究，分為承重墻與非承重墻兩部分。其中：

1.承重墻

將承重墻做成綠化植物墻，同時通過設(shè)計優(yōu)化，在結(jié)構(gòu)安全設(shè)計的基礎(chǔ)上，減少鋼筋混凝土的使用，使建筑在使用周期結(jié)束后，能夠減少不可重復(fù)利用的部分。并考慮以承重墻為基點(diǎn)打造中央空調(diào)為核心的主動換風(fēng)系統(tǒng)，以綠色植物抵消空調(diào)管道帶來的不美觀，通過大量的建筑立面景觀，形成一定的城市街景，并消除空調(diào)主機(jī)時常遇到的灰塵過多的問題。

2.非承重墻

以植物替代混凝土作為建筑非承重內(nèi)墻，以植物密集起到隔離作用，增強(qiáng)了空氣流動性，據(jù)加拿大木業(yè)協(xié)會有關(guān)專家研究發(fā)現(xiàn)：、木墻體系的特點(diǎn)是保溫性較好，能夠增加建筑室內(nèi)使用面積約8%，提高建筑的保溫節(jié)能性能約30%，通過采用預(yù)制墻體構(gòu)件來提高現(xiàn)場施工效率和施工速度，整體預(yù)制率達(dá)到90%。同時，木墻的使用，可以大量減少建筑砌塊水泥和鋼筋的使用。同時在減少非承重墻造成的空間隔斷，可以通過改變植物生長的趨勢來改變空間隔斷，使空間使用更加靈活多變，同時降低了業(yè)主在改變空間的成本。綠色植物在空間內(nèi)，能夠增加建筑內(nèi)部的綠色環(huán)境，讓整個建筑空間看起來都是生機(jī)盎然的景象。同時屋內(nèi)的綠色植物能夠進(jìn)行光合作用，減少房間內(nèi)的二氧化碳濃度，增加氧氣濃度。 在營造綠色環(huán)境理念中，我們還運(yùn)用了多種節(jié)能環(huán)保的新技術(shù)例如：冷輻射吊頂、地板通風(fēng)系統(tǒng)、呼吸式幕墻、相變儲能技術(shù)、熱點(diǎn)冷立聯(lián)技術(shù)等。其中相變儲能技術(shù)通過培養(yǎng)植物的水分培養(yǎng)皿中的水合鹽作為主要的相變儲能材料，這樣可以有效利用。同時在冷輻射吊頂中，夏天通過滴灌水管，在水滴灌前可以充分吸收熱量。在冬天，吊頂可以通過太陽能加熱的低溫?zé)崴?，可以有效的散發(fā)熱量。

（二）地理優(yōu)勢應(yīng)用

設(shè)計“綠色空間”建筑空間結(jié)構(gòu)形式時主要考慮到青島市黃島區(qū)所處地域風(fēng)多、大的現(xiàn)實(shí)條件，世界水資源匱乏的客觀現(xiàn)實(shí)、空間地域的最大化利用，以及綠植生長產(chǎn)生的水資源需求等優(yōu)勢與問題，提出解決辦法及設(shè)計理念如下：

1.風(fēng)電清潔能源的轉(zhuǎn)化利用，青島西海岸新區(qū)東南臨海、多低山丘陵，有得天獨(dú)厚的風(fēng)能資源，每年春季、秋季和冬季風(fēng)力一般都在3級以上，十分適合風(fēng)力發(fā)電?！凹茨椛綖骋粠軑魃接嗝}和海島影響，形成了長達(dá)60多公里的狹長‘疾風(fēng)帶’，具備‘借風(fēng)發(fā)電’的良好天然條件?！辈狞S島氣象局提供的風(fēng)力數(shù)據(jù)來看，黃島氣象局所設(shè)立的風(fēng)力測量點(diǎn)年平均風(fēng)速在2米/秒左右（平原地區(qū)），而且是10米高度的風(fēng)速。在這個條件下，做出在建筑樓頂設(shè)計兩個小型風(fēng)車轉(zhuǎn)化裝置的構(gòu)想，在最大程度上使用風(fēng)能所轉(zhuǎn)化的清潔電能，同時，在建筑陽面的窗戶上沿，用太陽能板替代傳統(tǒng)的雨棚，將太陽能轉(zhuǎn)化成電能，二者相結(jié)合，以達(dá)到樓體電能自給自足，從而減少電能對不可再生能源的需求，以達(dá)到節(jié)能減排的目的。同時，太陽能板傾斜角度可調(diào)節(jié)，以在一定程度上解決西曬問題。

2.水能的收集與重復(fù)利用，在建筑頂層，設(shè)立雨水收集系統(tǒng)，在最大程度上將自然界的天然水資源轉(zhuǎn)化為生活用水，通過節(jié)約處理與循環(huán)利用，以滿足整棟樓日常清潔用水的需要，同時通過水循環(huán)利用系統(tǒng)，將日常用水進(jìn)行回收利用，使水資源利用程度最大化。

3.智能家居系統(tǒng)，將建筑與計算機(jī)智能結(jié)合，通過系統(tǒng)設(shè)定，建立數(shù)學(xué)模型，調(diào)控通風(fēng)與空調(diào)系統(tǒng)，以達(dá)到使用最少能源調(diào)控最佳居住舒適度的目的，同時，通過計算機(jī)調(diào)控滴灌系統(tǒng)，保持建筑空間室內(nèi)外綠植活度的同時節(jié)約用水，以及智能調(diào)節(jié)建筑外墻太陽能板角度以及建筑整體水循環(huán)等。

最終將室內(nèi)空間形式與室內(nèi)外銜接技術(shù)相互協(xié)調(diào)，內(nèi)外連通，形成協(xié)調(diào)一體的綠色建筑空間模式。

二、“綠色空間”建筑空間結(jié)構(gòu)形式應(yīng)用意義

“綠色空間”建筑空間結(jié)構(gòu)形式研究完成后，具有一定的應(yīng)用意義，其中包括但不限于：

1.緩解城市熱島效應(yīng)

舒適的室內(nèi)溫度必須增加空調(diào)的能耗，而空調(diào)排出廢熱的增加又促進(jìn)城市的氣溫升高，如此惡性循環(huán)，進(jìn)一步加劇城市熱島效應(yīng)。然而植物通過光合作用、蒸騰作用、呼吸作用等對太陽輻射的大量吸收和蒸騰作用，使空氣的濕度增加，而不提高空氣溫度。

2.凈化空氣、治理PM2.5

隨著生態(tài)環(huán)境的日益惡化，空氣中粉塵、病菌、直徑小于2.5微米的細(xì)顆粒物（PM2.5）的污染隨之增多，特別城市地區(qū)多種大氣污染物高度集中排放，導(dǎo)致城市環(huán)境空氣質(zhì)量顯著下降，進(jìn)而引起城市群和區(qū)域性復(fù)合型大氣污染問題的發(fā)生。

3.減少噪音

綠色植物具有吸收音量、改變聲音的傳播方向、干擾聲波等功能。研究表明，噪聲遇到重疊的葉片，可改變直射的方向，不同程度的受到亂反射和散射，部分通過枝葉的空隙進(jìn)入居住環(huán)境中，可以減弱20%-30%。同時植物葉子表面的氣孔和絨毛及植物幕墻基質(zhì)布的小孔和纖維能吸收聲音，室內(nèi)綠化能較明顯的降低受噪聲污染者的煩惱度。

4.調(diào)節(jié)溫濕度

建筑外飾面材料大多具有較強(qiáng)的熱輻射性能，在夏季會將吸收的部分熱量輻射到周圍的環(huán)境中，從而增加周圍環(huán)境中的熱量，提高了周圍環(huán)境溫度，而在冬季，又會將室內(nèi)的部分熱量散失掉，夏熱冬冷，只能依靠空調(diào)等外物設(shè)施進(jìn)行室內(nèi)溫度的調(diào)節(jié)，造成污染的同時，也會對人體造成一定傷害。

由于夏季綠色植物的葉面遮擋和蒸騰作用，使得墻體外立面的溫度降低，顯著減少進(jìn)入室內(nèi)的熱量，從而改善室內(nèi)熱環(huán)境。而在冬季，植物的覆蓋可有效降低建筑周邊的風(fēng)速和風(fēng)壓，減少由于冷風(fēng)的侵襲而造成的建筑熱損失，起到保溫的作用。綠色植物的蒸騰和基質(zhì)中水分的蒸發(fā)會使垂直綠化的蒸散量大大增加，進(jìn)而增加空氣中的絕對濕度。

三、關(guān)于綠色建筑空間結(jié)構(gòu)形式的幾點(diǎn)思考

在進(jìn)行“綠色空間”建筑空間結(jié)構(gòu)形式理論設(shè)計時，結(jié)合研究成果，提出關(guān)于綠色建筑空間在設(shè)計與應(yīng)用時可行的幾點(diǎn)意見。

1.利用綠色植物對高層建筑外墻進(jìn)行大面積的覆蓋。與傳統(tǒng)的純玻璃幕墻相比，植物覆蓋不僅達(dá)到了使建筑更美觀的要求，而且在改善相應(yīng)高度附近的空氣質(zhì)量以及建立立體循環(huán)模擬生態(tài)系統(tǒng)方面起到一定作用。數(shù)據(jù)顯示，植物覆蓋的房屋溫度可與周圍環(huán)境溫度持平，而普通房屋溫度則可達(dá)到50度左右，即植物覆蓋能有效緩解大中城市普遍存在的熱島效應(yīng)問題，起到類似“垂直森林”的效果。

2.充分依靠地域優(yōu)勢實(shí)現(xiàn)清潔能源的最大化采用。依靠青島地區(qū)自然風(fēng)力較大的優(yōu)勢，在建筑頂端安裝風(fēng)力發(fā)電及轉(zhuǎn)化裝置，對建筑內(nèi)部的能源進(jìn)行補(bǔ)充；建筑所在地區(qū)地勢開闊、光照充足，在建筑頂部安裝太陽能遮雨棚，同時使太陽能電池板的角度可自動調(diào)節(jié)，最大程度接受光照。通過以上兩個方面的創(chuàng)新，使本建筑的能源動力最大程度的來源于自然清潔能源，起到減少污染物排放、與自然和諧相處的效果。

3.水資源的循環(huán)重復(fù)利用。部分綠色建筑建筑設(shè)計意圖在于最大程度地模擬自然生態(tài)系統(tǒng)，因此在水資源的利用方式方面，應(yīng)更貼近于自然生態(tài)系統(tǒng)中水系的循序漸進(jìn)、細(xì)水長流，從源頭上節(jié)省水資源的利用，并在使用方式上提高水資源的利用率，減少浪費(fèi)，避免過度使用，并盡最大程度地回收水資源，加以處理投入二次利用，促進(jìn)并維持水資源的循環(huán)重復(fù)利用。