抗压隔热保温自洁 水立方ETFE膜能自己“洗脸”

　　国家游泳中心有个美丽别致的名字——“水立方”。这是一个关于水的建筑。“水”是这个建筑的灵魂，“方”来自中国文化的“天圆地方”概念。这个摹写水的建筑，“方”中有着纷繁自由的钢结构，湛蓝的泡泡ETFE膜所蕴含的传统建筑哲学将“水”的优雅与灵动完美地表现出来。

　　“水立方”最大的设计特色是建筑中气泡和自由结构的加入，使得形体上的极端简介与表现上的极端丰富愈发相得益彰，体现出东方思想与现代的契合。共由3000多个气枕组成，覆盖面积达到11万平方米的“水立方”膜结构，是世界上规模最大的膜结构工程，也是唯一一个完全由膜结构来进行全封闭的大型公共建筑。要说起这个膜的好处，那简直就太多了。

　　3000个泡泡 抗压性很好 每个泡泡都可承受汽车的重量

　　“水立方”的长宽高分别为177米、177米、30米，设计采用了泡沫理论，建筑外墙分布着3000个不规则的泡泡气枕，该建筑的围护结构采用了一种新型的ETFE（乙烯一四氟乙烯共聚物），由约3000块气枕组成的膜结构，表面覆盖面积达到11万平方米，比德国世界杯安联球场还要大5万平方米。

　　ETFE膜具有较好延展、抗压性，充气后，每块膜都能承受一辆汽车的重量，暴雨、冰雹、沙尘暴就更没的说了。此外，膜的延展性非常好，耐火性、耐热性都很明显。它可以拉到本身的三到四倍长都不会断裂，燃点在715度以上才能烧成一个窟窿，但是不扩散，也没有烟，也没有燃烧物掉下去。

　　“水立方”的外墙膜有一定厚度，但假如刻意破坏也会破裂。不过，小面积的破损不会对整个气泡造成影响，专用胶布就可轻易修复。而破损的外膜经修补后重新充气。

　　保温隔热

　　在“水立方”外层气枕的内层膜和内层气枕的外层膜上，镀有上亿个密度不等的镀点以控制膜的透光度，解决了阳光直射的问题，这样就减少了阳光带来的热量，不会使室内的温度太高。

　　同时，“水立方”两层气枕间的空厢是封闭的，也形成了一个隔热的单元。通风也是解决散热问题的一个办法，在游泳中心外围的底部，有一个一米多高的百叶通风口，可以将内外互相连通，通过换气将热量排出，起到降温的效果。以上这些措施，主要是针对夏天而言，夏天的隔热方针，是“隔外不隔内”，当然冬天则正好相反。而在冬季，百叶通风口也将封闭，以保证室内的温度。

　　水立方中方设计师、中建国际(深圳)设计顾问有限公司总工程师郑方解释说，“水立方”在室内环境的设计上充分考虑了运动员和观众的需要。国家游泳中心的比赛大厅、戏水大厅都采用了百叶自然进风、上部机械排风，可替代强制新风量。从施工开始，场馆就进行了全过程的健康监测。这样，能够真实地记录并分析结构的风压和脉动以及温度场的变化，从而确保室内环境冬暖夏凉。

　　会“呼吸”

　　“水立方”的屋顶及两层膜结构的中间底下开口都设有自然排风的风机，相当于设置了8个自然通风口，空气进来，通过屋顶的空腔出去，这样就把建筑空间中的热量散发出去。

　　外层膜结构所需的所有气枕均需通过三次检查后才能成为“水立方”的一分子。第一步检查是在加工厂，主要对膜材料的材料检查、热荷检查和外观质量检查。第二步是监理会在施工现场对整个气枕的外观质量进行复查，复查合格后才同意安装。最后一步是监理工程师在安装过程中对气枕的外观质量、固定、气枕的室高等方面进行一次全面的大检查。

　　“水立方”能自己洗脸

　　ETFE气枕不仅在视觉效果上充分显示了建筑美学对水的形态——泡沫状态下的水分子结构的表达，同时也最大限度的配合了主体钢结构“泡沫”结构系统的设计。

　　“ETFE膜有很强的自洁性。”水立方中方设计师、中建国际(深圳)设计顾问有限公司总工程师郑方解释说，由于这种材料的摩擦系数很小，尘土不容易粘在上面。即使粘上的尘土，只要下点小雨，立刻就能将膜冲洗得干干净净。即使人工擦洗，擦干净ETFE膜也要比自家擦玻璃、擦桌子省力得多。“泡泡”之间的凹陷处也有助于积水分流，这样就不会因为积水而滋生霉菌。

　　“建筑就像是人的衣服，再好的衣服也会被弄脏，再好的建筑也需要维护。”水立方外方设计公司负责人巴特勒曾经提出过这样的观点。其实在“水立方”被预定为“塑料”外衣时，就被赋予了能自己用雨水“洗脸”的“特异功能”。

　　节能 每天自然光照9个小时以上

　　“水立方”外层气枕的内层膜和内层气枕的外层膜上都镀着密度不等的小镀点，以控制膜的透光度，减少阳光带来的热量，以免室内温度过高。透过的阳光在室内会形成舒适的温室效应，保持室内的温暖，能节省约30％的能源。

　　这些镀点的妙用还不仅与此，分布在ETFE膜上的上亿个镀点，可以改变光线的方向，起到隔热散光的效果。这些“镀点”布成的点阵，就像一把把遮阳伞，把刺眼的光线和多余的热量挡在场馆之外；而在一把把“遮阳伞”之间，所需光线可以自由通过，保证场馆的温度和采光。

　　对此，“水立方”业主单位北京市国有资产经营有限责任公司副总经理康伟说，“水立方”是个节能省电的场馆，不仅有雨水回收系统，还自建了中水站和水晶水循环处理系统，雨水利用率约为0.76 。“水立方每天用自然光照明达到9个小时以上，也节省了不少电能。”(范帆 黎晗)