“綠色空間”建筑空間結構形式
——關于綠色建筑空間模式的幾點思考

劉珂

山東科技大學土木工程與建筑學院 山東 青島 266000

正文：

一、“綠色空間”建筑空間結構形式簡述

（一）內部空間形式理論設計研究

“綠色空間”建筑空間結構形式從理論研究入手，通過自主構思、合作研究，梳理綠色建筑空間結構形式以及未來發展方向，并以現有的多種綠色建筑設計理論與綠色施工措施、方法等為理論基礎，結合現有世界范圍內的綠色建筑優秀案例，總結合理的可借鑒之處，總結出可用于本研究的方法與現有成果基礎。

其次，選定試驗基地。最終定義為山東省青島市黃島區距離海邊二十公里左右的地區，地處北溫帶季風區域內，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，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；風速平均5.4M/S，年平均瞬時風力大于8級天數為71天。

在理論基礎與試驗基地明確的前提下，首先開展關于內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，同時通過設計優化，在結構安全設計的基礎上，減少鋼筋混凝土的使用，使建筑在使用周期結束后，能夠減少不可重復利用的部分。并考慮以承重墻為基點打造中央空調為核心的主動換風系統，以綠色植物抵消空調管道帶來的不美觀，通過大量的建筑立面景觀，形成一定的城市街景，并消除空調主機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墻，以植物密集起到隔離作用，增強了空氣流動性，據加拿大木業協會有關專家研究發現：、木墻體系的特點是保溫性較好，能夠增加建筑室內使用面積約8%，提高建筑的保溫節能性能約30%，通過采用預制墻體構件來提高現場施工效率和施工速度，整體預制率達到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，同時降低了業主在改變空間的成本。綠色植物在空間內，能夠增加建筑內部的綠色環境，讓整個建筑空間看起來都是生機盎然的景象。同時屋內的綠色植物能夠進行光合作用，減少房間內的二氧化碳濃度，增加氧氣濃度。 在營造綠色環境理念中，我們還運用了多種節能環保的新技術例如：冷輻射吊頂、地板通風系統、呼吸式幕墻、相變儲能技術、熱點冷立聯技術等。其中相變儲能技術通過培養植物的水分培養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熱水，可以有效的散發熱量。

（二）地理優勢應用

設計“綠色空間”建筑空間結構形式時主要考慮到青島市黃島區所處地域風多、大的現實條件，世界水資源匱乏的客觀現實、空間地域的最大化利用，以及綠植生長產生的水資源需求等優勢與問題，提出解決辦法及設計理念如下：

1.風電清潔能源的轉化利用，青島西海岸新區東南臨海、多低山丘陵，有得天獨厚的風能資源，每年春季、秋季和冬季風力一般都在3級以上，十分適合風力發電。“即墨鰲山灣一帶受嶗山余脈和海島影響，形成了長達60多公里的狹長‘疾風帶’，具備‘借風發電’的良好天然條件。”并從黃島氣象局提供的風力數據來看，黃島氣象局所設立的風力測量點年平均風速在2米/秒左右（平原地區），而且是10米高度的風速。在這個條件下，做出在建筑樓頂設計兩個小型風車轉化裝置的構想，在最大程度上使用風能所轉化的清潔電能，同時，在建筑陽面的窗戶上沿，用太陽能板替代傳統的雨棚，將太陽能轉化成電能，二者相結合，以達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，以達到節能減排的目的。同時，太陽能板傾斜角度可調節，以在一定程度上解決西曬問題。

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

3.智能家居系統，將建筑與計算機智能結合，通過系統設定，建立數學模型，調控通風與空調系統，以達到使用最少能源調控最佳居住舒適度的目的，同時，通過計算機調控滴灌系統，保持建筑空間室內外綠植活度的同時節約用水，以及智能調節建筑外墻太陽能板角度以及建筑整體水循環等。

最終將室內空間形式與室內外銜接技術相互協調，內外連通，形成協調一體的綠色建筑空間模式。

二、“綠色空間”建筑空間結構形式應用意義

“綠色空間”建筑空間結構形式研究完成后，具有一定的應用意義，其中包括但不限于：

1.緩解城市熱島效應

舒適的室內溫度必須增加空調的能耗，而空調排出廢熱的增加又促進城市的氣溫升高，如此惡性循環，進一步加劇城市熱島效應。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

隨著生態環境的日益惡化，空氣中粉塵、病菌、直徑小于2.5微米的細顆粒物（PM2.5）的污染隨之增多，特別城市地區多種大氣污染物高度集中排放，導致城市環境空氣質量顯著下降，進而引起城市群和區域性復合型大氣污染問題的發生。

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入居住環境中，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布的小孔和纖維能吸收聲音，室內綠化能較明顯的降低受噪聲污染者的煩惱度。

4.調節溫濕度

建筑外飾面材料大多具有較強的熱輻射性能，在夏季會將吸收的部分熱量輻射到周圍的環境中，從而增加周圍環境中的熱量，提高了周圍環境溫度，而在冬季，又會將室內的部分熱量散失掉，夏熱冬冷，只能依靠空調等外物設施進行室內溫度的調節，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，顯著減少進入室內的熱量，從而改善室內熱環境。而在冬季，植物的覆蓋可有效降低建筑周邊的風速和風壓，減少由于冷風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中水分的蒸發會使垂直綠化的蒸散量大大增加，進而增加空氣中的絕對濕度。

三、關于綠色建筑空間結構形式的幾點思考

在進行“綠色空間”建筑空間結構形式理論設計時，結合研究成果，提出關于綠色建筑空間在設計與應用時可行的幾點意見。

1.利用綠色植物對高層建筑外墻進行大面積的覆蓋。與傳統的純玻璃幕墻相比，植物覆蓋不僅達到了使建筑更美觀的要求，而且在改善相應高度附近的空氣質量以及建立立體循環模擬生態系統方面起到一定作用。數據顯示，植物覆蓋的房屋溫度可與周圍環境溫度持平，而普通房屋溫度則可達到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問題，起到類似“垂直森林”的效果。

2.充分依靠地域優勢實現清潔能源的最大化采用。依靠青島地區自然風力較大的優勢，在建筑頂端安裝風力發電及轉化裝置，對建筑內部的能源進行補充；建筑所在地區地勢開闊、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節，最大程度接受光照。通過以上兩個方面的創新，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.水資源的循環重復利用。部分綠色建筑建筑設計意圖在于最大程度地模擬自然生態系統，因此在水資源的利用方式方面，應更貼近于自然生態系統中水系的循序漸進、細水長流，從源頭上節省水資源的利用，并在使用方式上提高水資源的利用率，減少浪費，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，促進并維持水資源的循環重復利用。