“绿色空间”建筑空间结构形式——关于绿色建筑空间模式的几点思考

刘珂

山东科技大学土木工程与建筑学院 山东 青岛 266000

正文：

一、“绿色空间”建筑空间结构形式简述

（一）内部空间形式理论设计研究

“绿色空间”建筑空间结构形式从理论研究入手，通过自主构思、合作研究，梳理绿色建筑空间结构形式以及未来发展方向，并以现有的多种绿色建筑设计理论与绿色施工措施、方法等为理论基础，结合现有世界范围内的绿色建筑优秀案例，总结合理的可借鉴之处，总结出可用于本研究的方法与现有成果基础。

其次，选定试验基地。最终定义为山东省青岛市黄岛区距离海边二十公里左右的地区，地处北温带季风区域内，暖温带半湿润大陆性气候，空气湿润，雨量充沛，温度适中，四季分明，有明显的海洋气候特点，具有春寒、夏凉、秋爽、冬暖的气候特征。年平均气温12.5°C；夏季平均气温23°；最热的7月份平均气温25°C；最冷的1月份平均气温1.3°C；平均降雨量696.6mm；年无霜期平均为200天；风速平均5.4M/S，年平均瞬时风力大于8级天数为71天。

在理论基础与试验基地明确的前提下，首先开展关于内部空间组织形式的研究，分为承重墙与非承重墙两部分。其中：

1.承重墙

将承重墙做成绿化植物墙，同时通过设计优化，在结构安全设计的基础上，减少钢筋混凝土的使用，使建筑在使用周期结束后，能够减少不可重复利用的部分。并考虑以承重墙为基点打造中央空调为核心的主动换风系统，以绿色植物抵消空调管道带来的不美观，通过大量的建筑立面景观，形成一定的城市街景，并消除空调主机时常遇到的灰尘过多的问题。

2.非承重墙

以植物替代混凝土作为建筑非承重内墙，以植物密集起到隔离作用，增强了空气流动性，据加拿大木业协会有关专家研究发现：、木墙体系的特点是保温性较好，能够增加建筑室内使用面积约8%，提高建筑的保温节能性能约30%，通过采用预制墙体构件来提高现场施工效率和施工速度，整体预制率达到90%。同时，木墙的使用，可以大量减少建筑砌块水泥和钢筋的使用。同时在减少非承重墙造成的空间隔断，可以通过改变植物生长的趋势来改变空间隔断，使空间使用更加灵活多变，同时降低了业主在改变空间的成本。绿色植物在空间内，能够增加建筑内部的绿色环境，让整个建筑空间看起来都是生机盎然的景象。同时屋内的绿色植物能够进行光合作用，减少房间内的二氧化碳浓度，增加氧气浓度。 在营造绿色环境理念中，我们还运用了多种节能环保的新技术例如：冷辐射吊顶、地板通风系统、呼吸式幕墙、相变储能技术、热点冷立联技术等。其中相变储能技术通过培养植物的水分培养皿中的水合盐作为主要的相变储能材料，这样可以有效利用。同时在冷辐射吊顶中，夏天通过滴灌水管，在水滴灌前可以充分吸收热量。在冬天，吊顶可以通过太阳能加热的低温热水，可以有效的散发热量。

（二）地理优势应用

设计“绿色空间”建筑空间结构形式时主要考虑到青岛市黄岛区所处地域风多、大的现实条件，世界水资源匮乏的客观现实、空间地域的最大化利用，以及绿植生长产生的水资源需求等优势与问题，提出解决办法及设计理念如下：

1.风电清洁能源的转化利用，青岛西海岸新区东南临海、多低山丘陵，有得天独厚的风能资源，每年春季、秋季和冬季风力一般都在3级以上，十分适合风力发电。“即墨鳌山湾一带受崂山余脉和海岛影响，形成了长达60多公里的狭长‘疾风带’，具备‘借风发电’的良好天然条件。”并从黄岛气象局提供的风力数据来看，黄岛气象局所设立的风力测量点年平均风速在2米/秒左右（平原地区），而且是10米高度的风速。在这个条件下，做出在建筑楼顶设计两个小型风车转化装置的构想，在最大程度上使用风能所转化的清洁电能，同时，在建筑阳面的窗户上沿，用太阳能板替代传统的雨棚，将太阳能转化成电能，二者相结合，以达到楼体电能自给自足，从而减少电能对不可再生能源的需求，以达到节能减排的目的。同时，太阳能板倾斜角度可调节，以在一定程度上解决西晒问题。

2.水能的收集与重复利用，在建筑顶层，设立雨水收集系统，在最大程度上将自然界的天然水资源转化为生活用水，通过节约处理与循环利用，以满足整栋楼日常清洁用水的需要，同时通过水循环利用系统，将日常用水进行回收利用，使水资源利用程度最大化。

3.智能家居系统，将建筑与计算机智能结合，通过系统设定，建立数学模型，调控通风与空调系统，以达到使用最少能源调控最佳居住舒适度的目的，同时，通过计算机调控滴灌系统，保持建筑空间室内外绿植活度的同时节约用水，以及智能调节建筑外墙太阳能板角度以及建筑整体水循环等。

最终将室内空间形式与室内外衔接技术相互协调，内外连通，形成协调一体的绿色建筑空间模式。

二、“绿色空间”建筑空间结构形式应用意义

“绿色空间”建筑空间结构形式研究完成后，具有一定的应用意义，其中包括但不限于：

1.缓解城市热岛效应

舒适的室内温度必须增加空调的能耗，而空调排出废热的增加又促进城市的气温升高，如此恶性循环，进一步加剧城市热岛效应。然而植物通过光合作用、蒸腾作用、呼吸作用等对太阳辐射的大量吸收和蒸腾作用，使空气的湿度增加，而不提高空气温度。

2.净化空气、治理PM2.5

随着生态环境的日益恶化，空气中粉尘、病菌、直径小于2.5微米的细颗粒物（PM2.5）的污染随之增多，特别城市地区多种大气污染物高度集中排放，导致城市环境空气质量显著下降，进而引起城市群和区域性复合型大气污染问题的发生。

3.减少噪音

绿色植物具有吸收音量、改变声音的传播方向、干扰声波等功能。研究表明，噪声遇到重叠的叶片，可改变直射的方向，不同程度的受到乱反射和散射，部分通过枝叶的空隙进入居住环境中，可以减弱20%-30%。同时植物叶子表面的气孔和绒毛及植物幕墙基质布的小孔和纤维能吸收声音，室内绿化能较明显的降低受噪声污染者的烦恼度。

4.调节温湿度

建筑外饰面材料大多具有较强的热辐射性能，在夏季会将吸收的部分热量辐射到周围的环境中，从而增加周围环境中的热量，提高了周围环境温度，而在冬季，又会将室内的部分热量散失掉，夏热冬冷，只能依靠空调等外物设施进行室内温度的调节，造成污染的同时，也会对人体造成一定伤害。

由于夏季绿色植物的叶面遮挡和蒸腾作用，使得墙体外立面的温度降低，显著减少进入室内的热量，从而改善室内热环境。而在冬季，植物的覆盖可有效降低建筑周边的风速和风压，减少由于冷风的侵袭而造成的建筑热损失，起到保温的作用。绿色植物的蒸腾和基质中水分的蒸发会使垂直绿化的蒸散量大大增加，进而增加空气中的绝对湿度。

三、关于绿色建筑空间结构形式的几点思考

在进行“绿色空间”建筑空间结构形式理论设计时，结合研究成果，提出关于绿色建筑空间在设计与应用时可行的几点意见。

1.利用绿色植物对高层建筑外墙进行大面积的覆盖。与传统的纯玻璃幕墙相比，植物覆盖不仅达到了使建筑更美观的要求，而且在改善相应高度附近的空气质量以及建立立体循环模拟生态系统方面起到一定作用。数据显示，植物覆盖的房屋温度可与周围环境温度持平，而普通房屋温度则可达到50度左右，即植物覆盖能有效缓解大中城市普遍存在的热岛效应问题，起到类似“垂直森林”的效果。

2.充分依靠地域优势实现清洁能源的最大化采用。依靠青岛地区自然风力较大的优势，在建筑顶端安装风力发电及转化装置，对建筑内部的能源进行补充；建筑所在地区地势开阔、光照充足，在建筑顶部安装太阳能遮雨棚，同时使太阳能电池板的角度可自动调节，最大程度接受光照。通过以上两个方面的创新，使本建筑的能源动力最大程度的来源于自然清洁能源，起到减少污染物排放、与自然和谐相处的效果。

3.水资源的循环重复利用。部分绿色建筑建筑设计意图在于最大程度地模拟自然生态系统，因此在水资源的利用方式方面，应更贴近于自然生态系统中水系的循序渐进、细水长流，从源头上节省水资源的利用，并在使用方式上提高水资源的利用率，减少浪费，避免过度使用，并尽最大程度地回收水资源，加以处理投入二次利用，促进并维持水资源的循环重复利用。