城市公共設施能源創(chuàng)造的可行性探究

付璐　郭天寶

摘 要：基于對城市發(fā)展過程中能源供應緊張問題的研究，提出在實現(xiàn)城市公共設施基本功能的前提下，將清潔能源創(chuàng)造技術(shù)與公共設施設計相結(jié)合，增加公共設施功能的靈活性。文章主要從設計的可行性、原則及意義等方面進行探討，并通過一些具體設計案例的分析鑒賞，學習其他設計者的設計方法與理念，開拓設計思路。踐行集約、高效、環(huán)保的綠色設計理念。

關鍵詞：公共設施；能源創(chuàng)造；可行性探究

縱觀人類社會發(fā)展進程，簡言之，是人類對生產(chǎn)生活工具改造的過程。在這一進程中，生產(chǎn)生活方式隨著社會生產(chǎn)力的發(fā)展而不斷改善，人們生產(chǎn)生活方式的提高又對生產(chǎn)力發(fā)展產(chǎn)生促進作用。人們借助內(nèi)外因素達到某一目的的這一創(chuàng)造性思維過程就是設計的過程。

城市作為社會發(fā)展的產(chǎn)物，是一個復雜的系統(tǒng)，包括建筑、公園綠地、街道及附屬設施、廣場等等一系列子系統(tǒng)。其中每個子系統(tǒng)都需要設計，隨著社會分工的細化與此對應的形成了建筑設計、園林景觀、環(huán)靜藝術(shù)設計等的專業(yè)分工。隨著城市的不斷發(fā)展，產(chǎn)生了一系列問題，如空間資源緊張、能源供應不足、環(huán)境污染、水污染等。解決這些問題要分清問題產(chǎn)生的根源，充分利用城市現(xiàn)有的條件。其中城市重要組成部分的公共設施作為供人們使用的休閑娛樂設施，屬于產(chǎn)品設計的范疇。產(chǎn)品設計應該包括人機交互（造型）、實體生產(chǎn)、市場推廣、營銷、用戶使用到回收再利用的整個過程。這個過程中要體現(xiàn)綠色設計理念，使產(chǎn)品設計從單純對物質(zhì)的創(chuàng)造上升到改變?nèi)藗兯枷胗^念的社會學高度。提高城市居民的思想深度，進而以更加科學合理的方式規(guī)劃自己的生活環(huán)境。

1 城市公共設施能源創(chuàng)造的可行性

城市公共設施主要分兩方面的內(nèi)容：一種是室內(nèi)空間，包括公立的圖書館、醫(yī)院、博物館、體育館等空間及設施；另一種為室外空間，如公園、街道、電話亭、報刊亭、候車亭等室外空間及一系列組成設施。城市公共設施作為城市的重要組成部分，不僅代表了城市的經(jīng)濟發(fā)展水平，也在某種程度上反映了城市的文化底蘊、市民的生活質(zhì)量、文化品位等城市軟實力。城市公共設施與城市居民生活息息相關。將城市公共設施與清潔能源創(chuàng)造技術(shù)相結(jié)合的設計理念，正是從解決城市發(fā)展過程中出現(xiàn)的能源供應緊張問題、環(huán)境問題、空間資源不足問題的方向入手，在滿足公共設施基本功能的同時，創(chuàng)造城市生活必需的能源資源，使城市公共設施在城市系統(tǒng)化設計中發(fā)揮協(xié)調(diào)、優(yōu)化各組成部分的作用，增加城市公共設施功能的靈活性。

1.1 技術(shù)支持

科學技術(shù)的發(fā)展給清潔能源的創(chuàng)造及利用提供了越來越廣闊的發(fā)展空間。近年來，太陽能發(fā)電技術(shù)、風力發(fā)電技術(shù)、潮汐發(fā)電技術(shù)及生物發(fā)電技術(shù)得到了廣泛的應用。太陽能發(fā)電的原理是利用電池組件將太陽能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。太陽能電池組件（Solar cells）是利用半導體材料的電子學特性實現(xiàn)P-V轉(zhuǎn)換的固體裝置。在太陽能資源豐富且無電力網(wǎng)覆蓋的地區(qū)，該裝置可以簡單方便地實現(xiàn)為用戶照明及日常生活等的供電，部分發(fā)達地區(qū)還可以考慮與區(qū)域電網(wǎng)并網(wǎng)實現(xiàn)互補。目前從民用的角度，在國外技術(shù)研究趨于成熟且初具產(chǎn)業(yè)化的是“光伏——建筑（照明）一體化”技術(shù)，而國內(nèi)主要研究生產(chǎn)適用于無電地區(qū)家庭照明用的小型太陽能發(fā)電系統(tǒng)。太陽能電池的研究在我國始于1958年，第一組有實用價值的太陽能電池于1959年研制成功。1979年開始生產(chǎn)單晶硅太陽能電池。但是光伏發(fā)電的真正應用起步于20世紀80年代。發(fā)展至今，我國的太陽能發(fā)電技術(shù)已較成熟，如圖1所示為將路燈與太陽能和風力發(fā)電相結(jié)合的示例。

1.2 市場需求

據(jù)統(tǒng)計，我國是世界第二大能源消費國。雖然我國化石能源資源含量豐富，但人均資源占有量很低，不到世界人均水平的一半。在人均資源相對匱乏的同時，我國的能源利用效率低下，能源浪費現(xiàn)象嚴重。僅靠煤、石油等傳統(tǒng)能源已不能滿足日益增長的能源需求，加之空氣污染、油價上長、全球氣候變暖和以所謂的綠色環(huán)保產(chǎn)品形式出現(xiàn)的貿(mào)易壁壘等因素的影響，經(jīng)濟的發(fā)展受能源資源制約的情況日益突出。以石油為例，2010年我國原油進口依存度達到52.5%，面臨很高的能源安全風險，為了解決能源資源過度依賴進口的現(xiàn)狀，必須充分挖掘我國豐富的清潔能源資源的潛能。城市作為能源資源消耗較大的市場，如能就地取材，將大大減少能源輸送過程中的浪費，省掉輸電基礎設施的建造，節(jié)約成本。

1.3 形態(tài)結(jié)構(gòu)的適宜性

城市公共設施就使用功能來講，往往以一個相對獨立的單體出現(xiàn)在城市的某個區(qū)域，本身的功能受周圍環(huán)境的影響較小。一般公共設施的形態(tài)結(jié)構(gòu)也比較簡潔，沒有復雜的曲面過度與過多的裝飾，且受“風吹日曬”的面積較大，這給其與清潔能源創(chuàng)造設備的結(jié)合提供了切實可行的結(jié)合空間。此外，由能源創(chuàng)造的公共設施產(chǎn)生的能源，可用于自身的消耗，如圖2所示的公共汽車站牌的設計，此類站牌的設計既不影響基本使用功能，又能充分利用自然資源及城市的可用空間，產(chǎn)生的電能又可用于夜間站牌的指示消耗用電，無需從其它地方輸電，從而減少了在輸送過程中電能的損耗，省略了輸電設備，節(jié)約成本。圖3中的太陽能座椅造型新穎獨特，設計者將太陽能發(fā)電技術(shù)與座椅完美的結(jié)合在一起，白天閑暇時可以“沐浴陽光”，給座椅充電，夜晚休息時人們可以在這里讀書小憩，別有一番滋味。此座椅的設計頂部采用圓弧過渡的處理方式，與下面符合人機工學的弧形相呼應，完美的結(jié)合在一起。此設計從人們的需求出發(fā)，充分體現(xiàn)了以人為本的設計理念。

2 能源創(chuàng)造的公共設施設計的基本原則

2.1 功能性原則

公共設施作為城市系統(tǒng)的重要組成部分，以其滿足大眾的基本需要而存在，其承載著大眾日常生活、工作、出行、休息、娛樂等的物質(zhì)功能與精神功能。與此同時，公共設施也反映著城市的經(jīng)濟發(fā)展水平、市民的精神文化水平、城市的文化底蘊等方面。因此，能源創(chuàng)造的公共設施設計要以人為中心，遵循以人為本的設計理念，使造型、色彩、材質(zhì)、加工工藝滿足大眾的使用需求，由于公共設施使用者的廣泛性，要充分考慮不同年齡段、不同性別、不同行為能力人群的使用需求，使不同人群均能感受到公共設施帶給人們的方便、快捷、舒適。同時還要考慮公共設施作為城市系統(tǒng)的一部分，起到裝飾美化城市的作用，其色彩、造型、材質(zhì)的運用應符合城市整體的設計要求。

2.2 系統(tǒng)性原則

“道生一，一生二，二生三，三生萬物。萬物負陰而抱陽，沖氣以為和。”老子在《道德經(jīng)》中很好的詮釋了系統(tǒng)化的思想。城市是一個復雜的系統(tǒng)，這個復雜系統(tǒng)中又包含了眾多的子系統(tǒng)，每一個子系統(tǒng)的設計都要以城市主體相協(xié)調(diào)，符合城市系統(tǒng)規(guī)劃的發(fā)展理念。但城市各個子系統(tǒng)作為相對獨立的系統(tǒng)，其設計與規(guī)劃可以按照各自的特點進行設計，由局部到整體的設計，最后又統(tǒng)一于整體。

2.3 藝術(shù)性原則

城市公共設施作為城市對外展示的窗口，不僅承載著各種各樣的物質(zhì)使用功能，還起著點綴、裝飾城市的作用，與城市其它系統(tǒng)一起組成城市的視覺符號。在精神生活日益豐富的今天，人們對于美的要求也日益強烈。因此，在對公共設施進行設計時，要符合“美”的要求。設計中通過對重復、交替、協(xié)調(diào)、對比、主導、統(tǒng)一等構(gòu)成方法，搭配以變化與統(tǒng)一、對比與調(diào)和、節(jié)奏與韻律、對稱與均衡、過度與呼應等表現(xiàn)形式使公共設施的設計滿足大眾的審美要求，并結(jié)合當?shù)氐膫鹘y(tǒng)文化、民俗風情，使城市公共設施在形態(tài)、色彩、材質(zhì)等方面突出城市獨特的藝術(shù)符號特征。

2.4 經(jīng)濟性原則

“經(jīng)濟基礎決定上層建筑”，馬克思在《資本論》中對社會發(fā)展的精辟總結(jié)。城市公共設施作為城市的重要組成部分，需要在規(guī)劃時投入大量的社會資源，包括人力、物力、財力等。公共設施的建設投入要與城市的經(jīng)濟發(fā)展水平相協(xié)調(diào)，在對公共設施設計過程中要充分考慮經(jīng)濟性原則。公共設施從結(jié)構(gòu)設計、色彩匹配、材料選擇及加工工藝的選取等方面影響著其生產(chǎn)成本，還包括生產(chǎn)過程中對能源的消耗及勞動力成本的投入等等。規(guī)劃時綜合考慮各方面因素，達到資源配置最優(yōu)化。這個過程需要設計師具有系統(tǒng)觀念，從設計開始，到后來的生產(chǎn)、使用、回收的各個環(huán)節(jié)綜合考慮資源配置情況，實現(xiàn)社會資源的充分合理利用。

3 能原創(chuàng)造的公共設施設計的現(xiàn)實意義

3.1 城市空間資源的充分利用

我國為世界人口第一大國，2014年的最新統(tǒng)計數(shù)字顯示，我國人口總數(shù)已達到13.6億。其中城鎮(zhèn)人口占53.36%，越來越多的人口生活在城市，這無疑給城市生活空間帶來巨大壓力。城市空間資源不足問題已成為阻礙城市發(fā)展的重要原因之一。全國大中城市正在積極探索開發(fā)城市空間資源，其中較成功的案例要數(shù)高架橋項目，次設計理念考慮到城市空間資源不足的現(xiàn)狀，在原有路面上部空間重新規(guī)劃一條交通線，進而對城市交通進行分流，成為緩解城市交通緊張問題的重要措施。能源創(chuàng)造的公共設施將清潔能源創(chuàng)造技術(shù)“賦予”公共設施，使公共設施在滿足傳統(tǒng)使用功能的同時創(chuàng)造城市生活必須的能源，這種設計理念與高架橋項目有異曲同工之處。通過能源創(chuàng)造的公共設施的設計，達到城市空間資源充分利用，改善城市生活狀況的目的。

3.2 緩解城市能源供應緊張問題的重要舉措

我國是世界第二大能源消費國。雖然我國化石能源資源含量豐富，但人均資源占有量很低，不到世界人均水平的一半。在人均資源相對匱乏的同時，我國的能源利用效率也較低下， 能源浪費現(xiàn)象嚴重。隨著我國城鎮(zhèn)化進程的推進，生活在城市的人口越來越多，加之我國人口基數(shù)大，東多西少，分布較集中，這對城市能源需求提出嚴峻挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)只靠外界供給的能源供應方式已不能滿足城市發(fā)展的需要，急需新的能源創(chuàng)造方式來替代或補充傳統(tǒng)能源供應的不足。文章中將清潔能源的創(chuàng)造技術(shù)與公共設施的設計相結(jié)合，既滿足公共設施傳統(tǒng)的使用功能，又可創(chuàng)造城市生活必需的能源，使部分能源消耗設施“自給自足”，達到緩解能源供應緊張的目的。

3.3 以人為本設計理念的深化

產(chǎn)品的存在是以滿足人的需要為前提，這就決定了產(chǎn)品設計要以人為中心。自人類社會進入工業(yè)時代以來，設計大致經(jīng)歷了功能主義、消費主義、可持續(xù)設計幾個發(fā)展階段。發(fā)展至今逐步達成了以人為中心的設計理念。但以往只在產(chǎn)品外觀設計、宣傳、銷售過程中考慮人的心理需求，以促進贏利的經(jīng)營手段現(xiàn)實看來只是片面的以人為本，在人與人、人與社會、人與自然的關系中，最基本的關系是人與自然的關系。人類的衣食住行各個方面的物質(zhì)消耗都源于自然，一切活動都離不開自然資源的物質(zhì)支持，破壞了生態(tài)環(huán)境，人類失去生存基礎，設計中還何談以人為本呢？因此，尊重自然，合理利用自然資源，積極開發(fā)清潔能源，減少環(huán)境污染，才能真正實現(xiàn)為人的設計，才能實現(xiàn)人類社會的可持續(xù)發(fā)展。

4 結(jié)束語

隨著社會的發(fā)展，城市化是必然趨勢，由此產(chǎn)生的諸多問題也不可避免，如何解決這些問題，需要人類用智慧去探索。綜觀城市問題產(chǎn)生的原因，是因為在對城市進行規(guī)劃的過程中沒有系統(tǒng)的考慮，缺乏整體觀念。以往只為應對城市發(fā)展過程中出現(xiàn)問題的城市規(guī)劃方法已然不能滿足現(xiàn)代城市發(fā)展的要求，需由一個有系統(tǒng)觀、全局觀的城市設計理念來替代。設計自產(chǎn)生之日起就以改善人們的生活方式為目的，只要人們合理進行設計規(guī)劃，用發(fā)展的態(tài)度對待問題，不墨守成規(guī)，相信城市發(fā)展過程中的問題都可迎刃而解。文章中介紹的幾種能源創(chuàng)造的公共設施只是這一設計理念的具體應用案列，更多的設計方案需要設計師慢慢的探索，設計在很大程度上體現(xiàn)的是一種價值觀念的創(chuàng)造，單純的產(chǎn)品設計還不如說是一種簡單的制作。城市內(nèi)可再利用的空間很多，只要我們用科學方式努力的去探索，就會有廣闊的空間等著我們?nèi)ァ伴_發(fā)”。例如，可在一些公共空間的地板上安裝腳踏發(fā)電裝置；利用垃圾分解的生物能進行發(fā)電；將傳統(tǒng)的跑步機設計成跑步者帶動皮帶運動，將皮帶的機械能轉(zhuǎn)化為電能等等方式。能源創(chuàng)造的公共設施設計要遵重客觀事實，符合科學規(guī)律，設計者要充分挖掘自己的創(chuàng)作思維，注意發(fā)現(xiàn)生活中存在的問題，理性思考，善于積累，相信城市會讓生活更美好。

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作者簡介：付璐（1982.1-），女，吉林省長春市，吉林大學藝術(shù)學院副院長，教授，博士研究生，研究方向：設計學。