建筑造型与雨水回用一体化设计

陈溢晨

建筑造型与雨水回用一体化设计

陈溢晨

(福建江夏学院工程学院 福建福州 350108)

当前，城市一方面大雨天积水成灾，另一方面供水不足。因此，就地进行雨水资源循环利用是生态建筑发展的必然趋势，但目前设计师在设计过程中往往忽视了这个问题。基此，文章以国内外多个典型案例，论证了一体化设计的可行性，并结合建筑屋顶、室内、外墙考虑一体化设计，提出建筑造型与雨水回用一体化设计的策略，即“加法”和“凹凸法”。

雨水回用;一体化;集雨方式;策略

1 研究背景

当前，大多数城市一方面面临着洪涝灾害频发，大雨天积水成灾的问题，另一方面因城市用水量日益增加导致城市供水不足，这些现象都是因水资源没有得到很好的利用而产生的后果。雨水的收集再利用将是解决这两大问题的有效途径。

我国许多城市水资源严重不足，而大量雨水资源却白白流失，雨水利用率不到10%。统计数据表明，2009年北京市共拦蓄雨水7 000多万m3，但是城区年利用雨水只有200余万m3，仅相当于城区1d的市政水用量[1]。可以看出城市统筹的雨水收集回用并不理想；因此，将雨水收集回用系统直接结合进建筑单体的设计中，就地进行雨水资源的循环利用，将是生态建筑发展的必然趋势。

1.1 雨水回用的发展

雨水集流系统可以追溯到公元前8世纪的古罗马时期，当时的罗马别墅乃至整个城区，都将雨水集流系统设计为饮用水和家庭用水的主要来源。从屋檐简单的水槽到传统的缸罐，这种小规模的雨水收集方式在非洲、亚洲和拉丁美洲已经流传数千年了。

目前，国际上雨水资源利用管理系统的理念主要是以德国、美国、日本等国家为代表，强调雨水资源的多维调节控制和多方面重新利用，来减少进入城区排水系统的雨水径流量、减轻城市排水负担，保持整个城市生态过程良性循环。

我国的城市雨水利用还处在起步阶段，2006年11月发行的《建筑与小区雨水利用工程技术规范》 (GB 50400-2006)的颁布实施，为该技术的工程设计、施工提供了依据[2]。但目前在我国城市中雨水利用方面强制性不够，设计师往往忽视在这方面的考虑，或者不考虑。

我国城市的雨水回用潜力巨大，随着城市的不断发展，不透水面的增加，城市中排不出去的雨洪量也随之增加。钱易等在《中国城市水资源可持续利用开发》一文中对我国城市雨水利用潜力进行了估算[3]，如表1所示。

表1 我国城市雨水利用潜力估算表

1.2 雨水回用的理论研究

在过去的二十多年里，越来越多的国家开始研究雨水集流系统的技术，1989年在马尼拉第四次国际雨水收集系统会议上成立国际雨水集流系统协会(Internation al Rainwater Catchment Systems Association，IRCSA)，雨水集流系统协会主要是致力于提高以及改进雨水集流系统技术的规划、研发、管理和教育等，为全世界科学家、工程师等各个行业提供交流平台。

目前，对于雨水收集再利用、中水回用的研究受到越来越多人员及机构的关注。张鎏等研究了雨水收集系统与景观设计相结合[4]；张红健等研究了雨水收集的方案和流程[5]；李帅杰等研究了屋顶雨水收集对雨洪的调节作用[6]。这些研究一般是针对区域建筑中水处理和再利用，很少针对建筑单体，特别是雨水回用系统与建筑造型相结合这一方面的研究。

1.3 雨水回用的实践问题

与建筑单体一体化设计的雨水收集回用系统，虽然有建筑师在做这一方面的探索和实践，但缺少较为系统化的理论指导。而且，此类建筑单体设计着眼点单一，仅仅在建筑设计后期思考雨水收集回用系统，将其与建筑造型设计分开考虑，没有在建筑方案初期进行一体化设计的理念。

2 一体化的集雨方式

通过国内外多个较为典型建筑方案来阐述3种建筑造型与雨水回用相结合的方式，将雨水回用系统结合进建筑屋顶、室内、外墙考虑一体化设计。

2.1 屋顶集雨方式

在国内外，现在最常见的雨水收集方式是屋顶集雨方式。采用不同的雨水收集回用系统，会产生各种不同的屋顶造型，如表2所示。同时，屋面雨水相对洁净，处理方式比较简单易行，耗费的成本较低。

屋面雨水收集系统主要有重力流集水系统和(虹吸)压力流集水系统。屋面雨水收集系统在与建筑屋面造型的结合上也相对比较简单可行，不管采用何种排水体制，常规的雨水排放系统仍然继续存在。

2.2 室内集雨方式

一般的屋顶集雨方式，都把雨水收集系统的各管线设计成暗管，人们很少能觉察出来，使得整个室内比较简洁。然而，部分设计师采用室内集雨方式，即将雨水收集系统与室内造型相结合，如表3所示，这样不仅减少了雨水暗管所占的空间，同时还丰富了建筑室内空间环境。

室内集雨方式产生的噪声对平时的生活影响较大，所以这种方式比较适用于游览建筑、学校等公共建筑类型，同时还可以设想将雨水贮存池设计成室内的水景景观，增加室内空间感和趣味性。

表2 屋顶集雨方式的案例

表3 室内集雨方式的案例

2.3 外墙集雨方式

在国内外，外墙的集雨方式，如表4所示，这种方式比较少会被设计者考虑，主要外墙的集水量有限，还有部分技术条件的制约等，但外墙集雨方式正是现代建筑设计创新的出发点。目前，已经有部分建筑设计师从外墙集雨方式考虑，因为外墙集雨造型可以直接影响到建筑的立面、外围空间感以及人们的视觉。

外墙集雨方式的优点是能直接将雨水收集到各层建筑中，雨水被每一层建筑直接利用，减少了雨水管线的布设、节约空间等。

表4 外墙集雨方式的案例

虽然，将屋顶集雨方式、室内集雨方式和外墙集雨方式这3种方式分开阐述，但实际设计中，这3种方式可以同时应用到建筑设计中，相互结合考虑。在建筑设计之初，就将雨水利用的生态理念根植在建筑造型设计上。

3 一体化的造型策略

建筑造型是现代许多建筑师进行建筑设计重点考虑的对象。建筑造型不仅能吸引人的第一感官印象，而且能够让人所认知与识别。世界各地的建筑千姿百态，建筑设计手段丰富多样，建筑设计师针对建筑造型与雨水回用系统一体化的表达策略可以从两种方式入手，即“加法”和“凹凸法”。

3.1 加法

雨水的排放量和排放时间是不稳定的，有间断性的，所以在建筑中需要利用雨水时，就不仅要收集雨水，还要储存雨水。收集和储存雨水的方式很多，可以利用的材料也很多，这就给建筑设计师提供了丰富的思路和想法。

“加法”顾名思义就是在建筑造型中加入雨水回用系统的集水管和储水池，即叠加了新体块，这个新体块的功能可以是集水的，也可以是储水的。它可以是几个几何体有规则的或者无规则的重复、聚合等，如表5所示。在建筑屋顶或者建筑立面上产生变化，丰富造型。

在建筑造型中应用“加”的手法关键是要处理好整个建筑的协调与统一，不能使其整个造型显得突兀。在进行建筑草图设计的时候，就应该把各个功能用房表现出来。此外建筑设计师采用“加法”时，也要注意保证建筑各房间的通风、采光等基本要求。

表5 “加法”的表达

3.2 凹凸法

“凹凸法”是指在整个完整的建筑体量和形态中，根据需要有规律或者无规律的削减、凸出、挖掉建筑原来的某些部分，如表6所示，经过反复推敲，设计出整体中富有变化的建筑造型。凹凸法可以使建筑更大化地收集雨水和利用雨水。集水池可以在各楼层设置，这样收集的雨水就能直接利用在该楼层，减少在提升回用时浪费电能和管道路线等。

表6 “凹凸法”的表达

退让、凸出、挖空、分裂等方式的结合，能创造出成千上万种建筑体型，这就需要建筑设计师反复推敲，设计出既满足雨水收集再利用，也满足当地人审美的建筑造型。它不是杂乱无章、随意的削减或切割，一切处理都应该遵循结构的逻辑性和形式美的规律前提下进行的[7]。

4 结语

无论是解决城市缺水、城市雨洪，还是发展经济、保护生态，绿色建筑雨水收集回用都是可行有效的手段。面对缺水问题，不应就想着如何开发水源，从大自然中掠夺；而应就地取材，回用雨水。

城市规模化的雨水收集回用，这不仅仅要靠设计者有意识的考虑，也要靠技术、经济、政策等支持。但将建筑与雨水回用一体化设计在目前是切实可行的，可以作为我国城市雨水回用努力的一个起点。

[1] 夏沁芳.北京统计年鉴2014[M].北京：中国统计出版社，2015(9).

[2] 赵世明，赵锂，王耀堂，等.建筑与小区雨水利用工程技术规范[J].给水排水，2007(4).

[3] 钱易,刘昌明，邵益生.中国城市水资源可持续利用开发[J].北京：中国水利水电出版社,2002(12).

[4] 张鎏，陈飞虎.雨水收集系统与景观设计相结合的研究[J].科技导报，2012，30(26).

[5] 张红健，张健美.绿色建筑的雨水收集和中水回用[J].污染防治技术，2011(2).

[6] 李帅杰，程晓陶.福建福州市屋顶绿化及雨水收集对雨洪的调节作用[J].中国防汛抗旱，2012(4).

[7] 濮苏卫，蔡东艳.建筑空间设计构成(第一版)[M].西安：西安交通大学出版社，2007.

The Integrated Design of Architectural Modeling and Rainwater Recycling

CHENYichen

(College of Engineering, Fujian Jiangxia University, Fuzhou 350108)

At present, water flooded by the heavy rain in the cities on the one hand, water supply shortage on the other hand. Therefore, rainwater resource recycling is the inevitable trend of ecological architecture development. But now the designer in the design process ignored this problem. The article based on several typical cases at home and abroad, demonstrates the feasibility of integrated design, and considering the integrated design in combination within building roof, interior and exterior wall. Put forward the stratedies of the integrated design of architectural modeling and rainwater recycling, namely addition and high-low.

Rainwater reuse；Integration；Way of accumulating rain；Strategies

陈溢晨(1989.2- ),女,助教。

E-mail:260915192@qq.com

2017-01-11

TU991.11+4

A

1004-6135(2017)04-0080-04