錢　峰?。}城工學院設計藝術學院　224051）徐雪梅　（鹽城市文峰中學　　　224051）

?

新能源技術背景下的公共設施創(chuàng)新設計探析

錢峰（鹽城工學院設計藝術學院224051）
徐雪梅（鹽城市文峰中學224051）

摘要：隨著社會經濟的發(fā)展，能源危機問題越來越困擾著人們的生存環(huán)境，許多國家紛紛從不同的角度提出研究解決問題的對策。公共設施作為城市公共空間交流的載體，在人們的生活中扮演著角色，通過對新能源技術的梳理，著重從太陽能、風能、潮汐能、能源轉換等方面分析新能源技術在公共設施設計中運用，旨在探討公共設施設計的綠色之路。

關鍵詞：新能源；公共設施；創(chuàng)新設計

本文為鹽城市社科聯(lián)課題《新能源背景下的鹽城城市公共設施設計研究》結題成果之一。項目編號：15skyyC25

隨著社會經濟的發(fā)展和城市化進程的推進，越來越多的大型、特大型城市的不斷的涌現(xiàn)，人們在創(chuàng)造“現(xiàn)代化”的生活方式和生活環(huán)境的同時，越來越感覺到生存環(huán)境的壓力。2014年世界衛(wèi)生組織公布全球空氣質量最差的十個城市排名，而中國竟然占到七席，這是個多么讓人觸目驚心的數(shù)字！一味的城市化進程的擴張，一定程度上是拉動了GDP的高速增長，從90年代開始我國就步入經濟發(fā)展的快車道，但我們也清晰的意識到，在這些數(shù)字增長的背后是以“兩高”產業(yè)為代價，以能源的過度開發(fā)和利用為前提，許多城市不再以“煤炭之城”“鋼鐵之城”“造紙之城”等等為榮。從國內統(tǒng)計的數(shù)據(jù)來看，2009年起，中國從一個煤炭出口國家一躍轉變?yōu)槊禾窟M口大國，到2012年，中國煤炭的進口量躍居世界第一位，天然氣也需要大量進口。國家能源委員會主任張國寶在2014年高峰論壇中指出：“中國己經成為世界上第一大能源生產國和消費國?！蹦茉磫栴}已經成為全人類共同面對迫切要解決的難題，成為社會可持續(xù)發(fā)展道路上的絆腳石。在全球的視角下，能源問題成為國際關注的焦點，慶幸的是各個國家紛紛積極探索和發(fā)現(xiàn)代替能源的發(fā)展之路。

一、新能源的界定及國內外發(fā)展現(xiàn)狀

新能源的定義在世界不同的國家有不同的解釋，它是一個廣義的概念，“新”能源是相對于“常規(guī)”能源而言，泛指常規(guī)能源（石油、天然氣、煤炭）以外的各種能源。早在1978年聯(lián)合國大會中就對形能源這樣解釋的：“新能源和可再生能源共包括14種能源：太陽能、地熱能、風能、潮汐能、海水溫差能、波浪能、木柴、木炭、泥炭、生物質轉化、畜力、油頁巖、焦油砂及水能1。1981年聯(lián)合國新能源和可再生能源會議在肯尼迪召開，會上通過了《促進新能源和可再生能源的發(fā)展與利用的內羅畢行動綱領》2，這是對新能源和可再生能源開發(fā)和發(fā)展的一次宣言：“以新技術和新材料為基礎，使傳統(tǒng)的可再生能源得到現(xiàn)代化的開發(fā)與利用，用取之不盡、周而復始的可再生能源來不斷取代資源有限、對環(huán)境有污染的化石能源。3”

我國對新能源的開發(fā)和利用較早就啟動了，早在“六五”期間已列入攻關計劃，但限于當時技術和條件的客觀原因，開發(fā)的進度相對較慢，與發(fā)達國家相比還有較大的差距。1995年《1996-2010新能源和可再生能源發(fā)展綱要》的出臺，為我們國家的新能源發(fā)展指明了方向，對新能源產業(yè)的發(fā)展和形成，起到極大的促進作用（如圖1）。2005年《中華人民共和國可再生能源法》的頒布并實施，進一步擴大了對新能源的開發(fā)和保護。到2012年從世界并網(wǎng)風電的國家來看，中國超過美國，躍居世界第一位。太陽能光伏產業(yè)同樣蓬勃發(fā)展，在太陽能熱水器開發(fā)和利用領域，我國也居于首位。從整體發(fā)展質量來看，我國的新能源產業(yè)與世界發(fā)達的國家西班牙、德國、丹麥、芬蘭等相比，依然存在較大的差距。

二、公共設施設計的新趨勢

公共設施也被稱之為“城市家具”（urban furniture），在不同的國家的翻譯方面存在一定的差距?，F(xiàn)代城市公共設施是伴隨著城市發(fā)展需求出現(xiàn)而出現(xiàn)的一種城市公共產品，是城市設計的細節(jié)，是城市文明的隱性體現(xiàn)。奧地利建筑師羅布?克里爾（Rob Krier）認為：“城市公共設施是指城市內開放的用于室外活動的、人們可以感知的設施，它具有幾何特征和美學質量，包括公共的、辦公共的供內部使用的設施。4”

在現(xiàn)代城市的規(guī)劃和設計中，公共設施在城市公共空間的作用尤為重要。如何構建科學、合理、系統(tǒng)的公共設施設計的新模式，如何使設施產品與城市環(huán)境和諧共生，這些都是我們迫切需要思考的問題。在環(huán)保主題的倡導下，低碳節(jié)能、再生循環(huán)、能源技術、零污染等設施設計新觀念不斷涌現(xiàn)并成為一種公眾認可的設計趨勢。環(huán)保時代的到來促進了設施設計觀念的進一步解放和表現(xiàn)技術的優(yōu)化，綠色設計、可持續(xù)性設計、適度設計等融合諸多邊緣學科的可持續(xù)性設施層出不窮。

隨著人們對新能源技術的研究不斷的向縱深方向深化，新能源技術應用范圍領域也在不斷的擴大。在設計理念不斷更新的今天，技術的介入尤為突顯，而新技術的進步也為公共設施帶來了新契機。

三、新能源技術在公共設施設計中的具體體現(xiàn)

（一）太陽能

太陽能是大家最為熟悉的新能源之一，簡而言之，就是利用太陽能量來進行光電和光熱的轉換，從而滿足人們對能源的需求。我們平時所熟知的太陽能包括廣義和狹義兩層意思，從廣義上來看，風能、水能、化學能都屬于太陽能范疇，而狹義的太陽能也就是指太陽能光電和光熱的轉化。

太陽能是最為代表性的綠色能源，無毒、無害、不產生污染，并且取之不盡、用之不竭，太陽能發(fā)電被譽為最理想的能源。太陽能以其自身的低碳和可持續(xù)性，越來越多的國家紛紛投入到對太陽能的研究和開發(fā)之中。太陽能技術在城市公共設施領域的運用在許多國家已經開展和推廣，相對技術較為成熟的國家有丹麥、芬蘭、瑞典、美國、德國、意大利等國家，如圖2為紐約的布萊恩公園（Bryant Park），坐落在繁華的都市曼哈頓市中心，可謂是鬧市中的綠洲。在游客的休息公共座椅區(qū)域放置一些太陽能手機充電樁 City Charge，外形似圓形茶幾，頂部為圓形的太陽能電池板，位于茶幾桌面的支撐柱外接6根手機充電接口，極大地方便了游客在旅行途中手機沒電應急所需。如圖3為美國舊金山市的太陽能公交站臺，站臺由Lundberg Design建筑設計工作室設計，并與美國戶外廣告公司Clear Channel達成協(xié)議共同建設。站臺頂棚深顏色的太陽能薄膜，既可以起到遮陽的作用，又提升了對太陽能的利用率。不僅供給照明、公共信息顯示和Wi-Fi無線路由器，同時多余的電量又被輸送的城市的國家電網(wǎng)。

（二）風能

風是空氣的自然流動而形成的大自然的現(xiàn)象之一，而這種流動的現(xiàn)象正是風能資源開發(fā)的基礎。早在20世紀70年代，對風能的開發(fā)就逐漸被不少的國家所重視，并隨著科技的不斷進步，人們對風能的研究也越發(fā)高漲，據(jù)世界能源組織預測風能有望成為21世紀大規(guī)模開發(fā)的一種可再生清潔能源。

風能與其他可再生資源相比有其自身的諸多優(yōu)點和優(yōu)勢，第一，它不受市場變化波動的過多影響，不受能源枯竭的影響；第二，在風能的開發(fā)之中，不會對環(huán)境在成破壞，同時不會釋放其他有害的物質，真正做到、綠色、清潔和環(huán)保；第三，風能的潛力巨大，據(jù)不完全統(tǒng)計，到2020年，未來風能開發(fā)將會占到全球發(fā)電量的12％。早在2012年兩會期間，國家能源部門的負責人就明確給出，中國的太陽能和風能的開發(fā)已居于世界第一位。雖然我國目前的總體能源開發(fā)總量占有絕對優(yōu)勢，但開發(fā)的水平層次不夠高，開發(fā)利用相對比較單一，而且風能產品開發(fā)有待進一步加強。在世界許多國家風能的開發(fā)已經普遍用于諸多領域和行業(yè)，同樣在公共設施之中也有諸多成功的案例。圖4為一款由英國設計師設計公共藝術作品，雕塑位于墨西哥河畔，整體高度為14米。整體外形宛若一朵盛開的花朵。雕塑采鏤空鍍鋅板制作而成，花瓣中間內置LED燈，花瓣的底部配有小型風力發(fā)電機，在微風的帶動下，白天發(fā)電儲備電能，夜晚金屬之花在LED燈的照耀下發(fā)射出耀眼的光彩，點亮威尼斯的夜空，不失為一款經典的公共設施設計作品。

圖5為一款哥倫比亞海濱地區(qū)公共照明系統(tǒng)“FLOW”，整體設計以竹子為主要材料，結合其小型風電機和LED點光源。設計師基于低碳環(huán)保的理念出發(fā)，就地取材采用天然的竹子材料，同時結合當?shù)厣袩o地下電纜鋪設的現(xiàn)狀，巧妙的采用竹子材料做成燈架，竹子燈架采用螺旋狀整齊排列，竹管的一個端口可以讓風推動這旋轉從而發(fā)電，供給給竹竿末端的LED光源，在整體旋轉的同時，可以讓LED光源形成一個燈柱，充分發(fā)揮其照明功能。使海濱增添了幾分生活的氣息，使夜晚的海邊增添一道亮麗的風景線。

（三）潮汐能

潮汐能是近幾年來發(fā)達國家熱衷于研究的新能源領域，潮汐能是因為地球—太陽—月球之間的引力差的不同，而形成的海水周期性、規(guī)律性的自然現(xiàn)象，也就是我們平時所見的潮起潮落的自然現(xiàn)象。眾所周知，地球表面被70％的海水所占據(jù)著，龐大的海洋面積給潮汐能的開發(fā)創(chuàng)造了天然的條件。潮汐漲落的動能和勢能可以說是取之不盡、用之不竭的動力資源，人們稱之為“藍色的煤?！薄哪茉蠢玫慕嵌榷?，潮汐能就是利用勢能轉化機械能，再通過機械能轉化為電能。潮汐能的利用主要集中在潮差較大的淺海、海灣和河口地區(qū)。我國有著漫長的海岸線，河口眾多，部分地區(qū)潮差較大，這些為我國利用和開發(fā)潮汐能創(chuàng)造了有利條件。但我國的潮汐能的利用和開發(fā)遠遠沒有的得到普及，落后于歐美等發(fā)達國家。利用潮汐能來發(fā)電是目前世界各個國家利用潮汐能的最基本方式。潮汐發(fā)電，就是利用海水漲落及其所造成的水位差來推動水輪機，再有水輪機帶動發(fā)電機來發(fā)電，其發(fā)電的原理和水利發(fā)電差別不大，不過，一般的水流方向是單向的，而潮汐發(fā)電則不同5。從能量轉化的角度，朝夕能是發(fā)動能和勢能轉化為機械能，再有機械能通過發(fā)電機轉化為電能。

人們對潮汐能研究和開發(fā)的一直沒有停止過，特別是公共設計的領域。圖6為美國紐約的建筑師加伯和諾維洛設計的概念設計作品“船塢港灣”，該作品為美國新一代設計競賽的比賽方案，雖然之中沒有獲得最終大獎，但是被《大都會》雜志刊登出來，引起了諸多的關注，它的視角就是關注對能源問題的思考。此設計的創(chuàng)新點主要體現(xiàn)在兩個方面，一是它延長了紐約的海岸線的長度，顛覆了傳統(tǒng)船塢的建設方式，以工業(yè)設計的模塊化的理念為前提，對碼頭船塢的設計形式提出了新的思考。二是基于新能源的背景，以潮汐能為切入點，在設施的垂直底部裝配有三個渦輪發(fā)電機，發(fā)電機利用海水的潮汐流轉化為電能，從而把電能儲存起來，以供給LED的夜間照明，最終形成獨立的“入塢系統(tǒng)”。圖7為素有“外星人發(fā)電機”之稱的濱海公共設計，整體造型夸張大膽，帶有濃烈的科幻色彩。其基本的設計原理就是利用海水流動產生的能量轉化為電能，不僅供給與之相連的海上浮標，惠及和造福海邊的漁民，同時也可以將多余的電量供給陸地使用。另外，整個設施會隨著海水潮汐的變化為隨之轉動，階梯狀的支撐柱可以供人們登上支撐臺頂，形成美妙的觀景平臺，龐大的“翅膀”遮擋了強烈的日光照射，讓人們繁忙之余感受愜意的海岸風光。

（四）能源轉換

前面我們所提到的都是公共設施中的新能源的利用和開發(fā)，而作為公共設施的創(chuàng)新設計不僅僅限于新能源開發(fā)與應用，同時也包含一些對新能量轉換方式的利用，如機械能的再次利用，動能的二次開發(fā)等等。圖8為城市休閑健身公共設施的系統(tǒng)設計，設計中充分意識動能轉換的重要性，著眼于城市公共設施中最為常見的踏步機，在使用這一設施產品時，為了達到鍛煉的目的腳會踩著踏板前后擺動，模擬走路的動作，形成自然的擺幅，而設計師就是利用這一現(xiàn)象，將踏步機和發(fā)電機巧妙的結合，運動產生的電能供給設施頂部的燈光系統(tǒng)進行照明，而公共座椅兩側同樣裝有機械扶手，當用戶坐在其上，前后推送機械扶手運動，同樣也可以實現(xiàn)能量轉換，將機械能轉化為電能，補給座椅頂部的燈光照明。另外，座椅及踏步機的燈柱之上設有LED顯示屏，實時反饋給運動者你的運動貢獻了多少電量，讓用戶在運動的同時產生豐富的交互體驗。圖9是Ian Jaye Jovvan Popovic & Patrick Houin設計團隊為GE公司設計的自發(fā)電交通設施系統(tǒng)，此設計包括交通信號燈、道路景觀燈和電子眼為一體，其設施供給的基本能源來源于壓電技術，設計師著眼于十字路口是人流和車輛最為集中的地方，利用行人和車輛通過路口時形成的壓力震動，壓力震動傳輸?shù)铰房诘酌驿佋O的橡膠層，橡膠層再將壓力傳送到壓電晶體層，從而產生源源不斷的能源補給，將產生的電量一方面供給電子眼和信號燈，另一方面可以滿足LED路燈夜間照明，最大限度的開發(fā)和利用能源。

四、結語

新能源的開發(fā)和利用被逐漸的應用到更多的領域，人們對新能源的開發(fā)也正在想著更廣和更深的層面進行思考。能源的危機引發(fā)人們不僅是對能源本身的思考，而更多是觸及到人類的自身生存和社會層面的反思。新能源公共設施產品的開發(fā)和創(chuàng)新設計僅僅是一個開始，我相信不久的將來人們會對新能源的開發(fā)拓展到更廣闊的領域，這也是人類所面臨的共同命題。

注釋：

1.黃寰.21世紀：新能源的世紀[J].資源與人居環(huán)境，2006（05）：22-24.

2.徐波.中國可再生能源發(fā)展的政策激勵研究[D].西北大學，2008.

3.魏曉莎.利益集團在美國新能源政策制定中的作用[J].哈爾濱商業(yè)大學學報（社會科學版），2013（01）：30-35.

4.熊澤.成都地鐵站公共設施設計的地域性研究[D].西南交通大學，2011.

5.張斌.潮汐能發(fā)電技術與前景[J].科技資訊，2014（09）：3-4.

錢峰，講師，碩士，鹽城工學院設計藝術學院工業(yè)設計系主任，研究方向產品設計及理論研究。

徐雪梅，高級教師，鹽城市文峰中學，研究方向英語教學及研究。

作者簡介：