作為中建國際設(shè)計顧問有限公司的總建筑師，“水立方”無疑是鄭方設(shè)計生涯中最值得炫耀的完美佳作。在4年多的設(shè)計和建設(shè)歷程中，這座集世界最先進(jìn)的多面體空間鋼架結(jié)構(gòu)技術(shù)，世界規(guī)模最大、構(gòu)造最復(fù)雜、綜合技術(shù)最全面的膜結(jié)構(gòu)安裝工程以及最先進(jìn)的環(huán)保節(jié)能技術(shù)等于一身的奧運場館，讓鄭方和同事組成的設(shè)計團(tuán)隊經(jīng)歷了難以計數(shù)的艱難突破，最終讓“充滿泡泡的水房子”的設(shè)計理念變成了拔地而起的“水立方”。
在“水立方”竣工的喜慶時刻，鄭方走進(jìn)晚報對話室，向讀者詳細(xì)揭示了這座晶瑩剔透的“水房子”不為人知的種種秘密。
“水立方”的最終建成規(guī)模為何會比最初設(shè)計時縮小了？
鄭方:最初設(shè)計時，原定“水立方”的尺寸是長寬各194米、高35米，后來考慮到節(jié)約建筑造價、控制建筑規(guī)模以及降低內(nèi)部能耗等因素，設(shè)計師們對原有的方案進(jìn)行了縮減，將“水立方”的長寬最終確定為177米，而高度則降為31米。
“水立方”的外表看起來像是一些堆積在一起的透明肥皂泡，這采用了一種什么新材料？
鄭方:構(gòu)成“水立方”皮膚的3000多個不規(guī)則的泡泡，是由新型的環(huán)保節(jié)能材料四氟乙烯膜(ETFE)制成的氣枕，這些內(nèi)外兩層膜組成的氣枕大小不一，形狀各異，最大的約9平方米，最小的不足1平方米。
30年前ETFE膜最早是作為一種航空材料投入應(yīng)用的，后來才被慕尼黑的安聯(lián)球場和英國的伊甸園采用作為建筑材料。雖然它的厚度只有0.2毫米，但ETFE膜具有很好的延展性和抗壓性，1米長的膜可被拉伸至3.5米長，熔點高達(dá)275攝氏度，即使用火去燒都不會點燃，因此被人們稱為“塑料王”。
“水立方”一共使用了11萬平方米左右的ETFE膜，是目前世界上最大的ETFE膜建筑。目前在順義已設(shè)立了工廠，國產(chǎn)ETFE膜的造價并非如人們想象中那么昂貴，大概只不過與玻璃幕墻相當(dāng)。
ETFE膜的使用壽命是多少年？
鄭方:從目前國外其他建筑應(yīng)用的情況看，ETFE膜的使用壽命最少也在30年以上，而且維護(hù)十分簡單，只需要用干凈的水沖洗一下就能夠恢復(fù)如新。一般建筑物的墻壁，每隔幾年還要重新涂刷一次才能保證鮮艷干凈，相比之下膜結(jié)構(gòu)清潔保養(yǎng)要省事得多。
“水立方”的表面是如何在夜晚變幻五顏六色不同光彩的？
鄭方:由于“水立方”的外墻氣枕采用的膜是一種類似于塑料的新型材料，設(shè)計師們都很擔(dān)心建成后最終呈現(xiàn)出來的是一個難看的“塑料大棚”。后來，設(shè)計師們在“水立方”外墻的每個氣枕兩層膜之間，加裝了獨立控制的LED燈，這些燈的壽命不僅是普通燈泡的10倍，而且還可以變幻各種顏色，組合成各種圖案，變色的“水立方”在夜晚顯得變幻莫測、流光溢彩。
為什么設(shè)計師們都說“水立方”是有表情的建筑物？
鄭方:ETFE膜本身能對外界的自然光進(jìn)行反射，在不同的自然光線照射下，會表現(xiàn)出不同的色彩。比如晴天時“水立方”看起來會是藍(lán)色，夕陽西下時，它又變成了黃色，陰天時則變成灰色。這種會隨天氣變幻的特性就像人的表情一樣。
“水立方”外膜表面有一些銀色小點，這有什么用途？
鄭方:“水立方”ETFE外膜上分布著密度不等、指甲蓋大小的鍍點，主要用于控制膜的透光度。這些鍍點就像小小的遮陽傘，起到隔離、反射光線的作用，可以把刺眼的光線和多余的熱量擋在場館之外。北面墻體陽光負(fù)荷很少，鍍點的密度相對疏松，給人一種通透的感覺。而在西面、東面，由于陽光射入比較厲害，鍍點會相對密集。通過對北京最近30年的氣候資料和精密計算，終于確定南立面上主要部分的鍍點面積在50％以下，西立面上在60％左右，這樣整個西立面能夠遮擋超過70％的太陽能進(jìn)入建筑物里面來。
對于游泳場館耗水量大的這一問題，“水立方”如何進(jìn)行節(jié)水和水資源的再利用？
鄭方:“水立方”里面分為游泳比賽池、跳水池和熱身池，3個巨大的水池蓄水量加起來有差不多1萬立方米，這還不包括比賽時不使用的多功能水池、賽后使用的俱樂部泳池以及“水立方”外嬉水樂園等所使用的水，所以說總用水量不是一般的大。水源除依靠市政供水外，“水立方”還專門設(shè)計了雨水回用系統(tǒng)和中水回用獲取凈水系統(tǒng)，保證99％以上的水資源都能得到循環(huán)再利用。
“水立方”的池水采用砂濾—臭氧—活性炭凈水工藝，全部采用臭氧消毒，這種消毒方式既能有效去除池水的異味，也能消除池水對人體的刺激。經(jīng)過這種方式消毒的池水，甚至達(dá)到了直接飲用的標(biāo)準(zhǔn)。
“水立方”還專門在房頂設(shè)計了一套雨水收集系統(tǒng)，能夠讓雨水匯集到“水立方”南廣場的中心儲蓄池內(nèi)，經(jīng)過消毒后，供給空調(diào)冷卻水補水和沖洗場館等室外景觀用水，每年收集的雨水資源1萬噸，相當(dāng)于100個北京居民家庭的一年用水量。此外，運動員在“水立方”洗浴后的廢水，游泳池循環(huán)凈化后排出的廢水等，經(jīng)過生物接觸氧化、過濾以及活性炭吸附、消毒后，可以用于場館內(nèi)便器、地面沖洗以及室外綠化灌溉，每年可節(jié)水4萬噸以上。
使用了新材料的“水立方”是否可以更節(jié)能？
鄭方:陽光穿過“水立方”表面透明的ETFE膜，可以直接用來加熱游泳池的水和室內(nèi)的溫度，使得“水立方”整體節(jié)能9％左右。不過，這種特殊的節(jié)能方面雖然對于“水立方”特別適用，但是并不一定適合其他的奧運場館。
完全密封的“水立方”如何解決內(nèi)部冬天起霧、結(jié)露問題？
鄭方:作為游泳館的“水立方”，如何保證室內(nèi)不起霧、不結(jié)露是首要問題。萬一跳水運動員正要比賽起跳的時候，房頂上突然落下一滴水珠砸在運動員身上，很容易影響運動員發(fā)揮和成績。
通過計算，ETFE膜建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于高級玻璃幕墻的傳熱系數(shù)，這就為泳池防結(jié)露提供了條件。再加上緊貼屋頂下的8個自然通風(fēng)口，還有圍護(hù)結(jié)構(gòu)立面的送風(fēng)空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)以及池水覆蓋等簡單實用的手段，在保持水溫28攝氏度的情況下，“水立方”內(nèi)部完全不用擔(dān)心結(jié)露現(xiàn)象。
封閉室內(nèi)場館如何保證自然通風(fēng)？
鄭方:在“水立方”的屋頂，設(shè)置了自然排風(fēng)機，8個自然通風(fēng)口可實現(xiàn)館內(nèi)外空氣流通，這樣就能將建筑空間中的熱量散發(fā)出去，實現(xiàn)自然通風(fēng)，解決17000人觀賽時的透氣問題。此外，觀眾席每個座位的后方都安裝有一個獨立的出風(fēng)口，即使緊鄰的兩個觀眾噴灑了不同香味的香水，也不用擔(dān)心串味兒。
另外，“水立方”的墻體分為內(nèi)外兩層，在鋼架和氣枕之間有兩米左右的距離，當(dāng)內(nèi)外墻的氣枕全部安裝完成之后，中間的夾層就形成了封閉的空間，新鮮的空氣在里面流動起到調(diào)節(jié)溫度的作用，可以解決夏天散熱問題，當(dāng)溫度到達(dá)一定高度的時候，將自動對墻體夾層通風(fēng)，這樣一部分熱量便會被直接帶走。經(jīng)過精確的計算，在40攝氏度時通風(fēng)效果最好、也是最節(jié)能的。
