浅析生态策略在建筑设计中的应用

来源：职称驿站所属分类：环境法论文发布时间：2012-07-20 09:07:45浏览：次

　　摘要：随着社会的进步和经济的快速发展,以生态为代价的建设模式遗留的问题已经给我们带来了严重的后果,因此对以生态为主的可持续发展建筑已经变的十分重要和紧迫。
　　什么样的建筑能成为可持续发展的绿色设计呢？可持续发展的生态建筑有其深刻广泛的整体概念，意味着建筑师不但需要求助于高技术的解决方法，还要用美学手段去协调人和自然，将环保技术、能源节约可持续性等各类因素艺术的融入建筑设计。
　　关键词：生态，建筑设计，可持续发展
　　一．生态策略与生态建筑
　　生态建筑的出现是可持续发展原则在人为环境及空间层次上的具体体现。它通过各种生态思想和技术落实到建设中，实现建筑在新的历史条件下的延续，所以生态建筑也被称作绿色建筑、可持续建筑。其实它并不是什么新鲜事物，朴素的生态策略一开始就贯穿于人类的建筑活动中，通过模仿高效率的自然结构、充分利用地方材料等来表达对自然的尊重和与自然的协调。
　　中国传统的四合院建筑、天井建筑、窑洞建筑等就是很好的例证。中国道家的“天人合一”思想，古代风水学等也贯穿了整个中国建筑史。
　　近现代建筑师也进行了不断探索和完善。美国建筑师赖特的“有机建筑”（以流水别墅为代表，图1），法国建筑师柯布西埃的“新建筑五点”（即底层架空、屋顶花园、自由平面、横向长窗、自由立面，以萨伏伊别墅（图2）为代表），埃及建筑师哈桑•法赛的“干热气候建筑”（图3），都已经体现了深层生态策略的设计原则，通过各种技术手段将建筑同所在地域、建筑材料以及使用者的生活有机地融合为一体。
　　现代意义的生态建筑，就是将被动式的传统技术发扬光大，同时主动利用新技术新材料，围绕着“空间使用”这个建筑的基本问题将建筑声、光、热学与建筑材料、环境和技术有机结合起来，避免人的需求与自然环境发生冲突，使前者维持在后者所能承受的范围之内；另一方面，随着人类处理环境与资源问题的手段与技术不断完善，相应地使环境承受能力得到提高，实现建筑的可持续发展。
　　
　　图1流水别墅
　　
　　图2萨伏伊别墅
　　
　　图3建筑通风剖面图
　　二．生态建筑的设计思路
　　所谓生态建筑，就是将建筑看成一个生态系统，本质就是能将数量巨大的人口整合居住在一个超级建筑中，通过组织（设计）建筑内外空间中的各种物态因素，使物质、能源在建筑生态系统内部有秩序地循环转换，获得一种高效、低耗、无废、无污、生态平衡的建筑环境，其主要特征有：节能和利用可再生能源、材料再生利用、减少废物排放、与环境和文化领域的和谐统一等。
　　
　　图4生态建筑的设计要素
　　生态建筑应该处理好人、建筑和自然三者之间的关系，如图4所示。它既要为人创造一个舒适的小环境，同时又要保护好周围的大环境(自然环境)。具体来说，小环境的创造包括：健康宜人的温度、湿度，清洁的空气，良好的光、声环境以及长效适宜的灵活空间等；对大环境的保护主要反映在两方面，即对自然界的索取要少，对自然界的负面影响要小。对小环境的创造主要体现在建筑的使用阶段，而对大环境的保护则体现在建筑物的建造、使用，直至寿命终结后的全过程。
　　建筑的规划设计阶段应将生态策略引入其中，例如建筑的高度和朝向、定位均应综合考虑到地区的各种因素，在建筑周围设置水面，利用蒸发来降低环境温度等等。具体到单个建筑，在酝酿设计时，每个单独要素，如中庭、大空间、构造、屋顶、体量等和各种建筑设备一样重要，应系统地、综合地考虑，同时各种降低设备投资和运行费用的可能性也归纳在其中。
　　三．生态建筑设计常用的几种技术措施
　　作为整个生态设计的组成部分，由土壤、绿化、水、气流、地热资源、雨水等组成的外部环境在建筑中发挥越来越多的作用，它为建筑设计提供了多种多样的可能性，用来提高建筑设备的效率，达到节省能源和运行费用的目的。通过以下一些常用技术措施，将生态策略引入建筑设计之中。
　　1．透明保温隔热材料立面
　　此种材料的立面由垂直于墙面的透明光导管及厚实的墙体组成，光导管可将来自太阳的热量传至作为蓄热体的外墙，同时防止热量散失。外墙表面被涂成黑色，加强了吸热效果。这种立面可有效地吸收热量，适合寒冷地区的建筑。
　　2.“缓冲空间”
　　通常建筑的南立面设置有大玻璃面的“阳光室”，这一空间如同集热器一样具有良好的吸收及储存热量的作用，其作用如同温室，在冬季可有效提高室内温度，降低采暖能耗。此外，利用光的反射原理在窗户上及室内设置反光镜面或棱镜。这样不仅可以延长自然采光时间，还可改善室内光舒适性。
　　3．强化型保温隔热墙体
　　一般情况下，墙体轻质化和提高热容量相互矛盾，轻质化可以减轻建筑重量，加快建造速度，因而节约资金、能源。提高墙体热容量则意味着厚重材料，以提高其保温隔热性能，节约能源。而解决这一矛盾，通常可采用双重或多重墙体的做法。
　　4．通风管道的设置
　　自然通风除了保证穿堂风以外，强化自然通风的有效方法之一是设置通风管道，例如在卫生间中设带有控制阀的通风道以保证其维持经常性的负压。目前一些发达国家的做法是在外墙设小型通风道，每个房间有气流控制阀，冬天时室外新鲜空气经过通风道在地下室升温后进入室内。这样就可以在冬季门窗密闭的情况下保持室内自然通风，新鲜空气经过居室后从厨房或卫生间的通风道中排出。此外，通风塔的设置也有效地提高了自然通风的效果。
　　5．种植屋面
　　植草屋面目前越来越多地应用于城市低层及多层住宅建筑上，其具有降低屋面反射热，增强保温隔热性能，提高居住区绿化效果，改善空气质量等优点。
　　6．地表水的循环利用
　　地表水过滤器在一般情况下，雨水经过简单的物理方式进行过滤后即可用于浇灌、清洁等公共卫生的目的。小规模的地表水过滤器包括沉淀池、滤池及带水泵的蓄水罐等部分，足可应付建筑周围绿地浇灌、场地清洁以及夏季降温、节约水资源等方面的需求。并且过滤设备可全部采用埋地式，不占用土地面积。
　　7．太阳能的利用
　　太阳能电池板及集热器国外节能建筑中已有不少将电池板与屋面、墙面结合的例子，日本更是突破了硅电池组不能弯曲的难题，使电池板附着于曲面形瓦片上，并将这种太阳能发电技术从实验室走向实践，是高新技术与传统建筑结合的佳例。各种太阳能集热器已在建筑中得到广泛的应用，大多数是放在屋面上的，但也有与墙体或窗户合二为一的，至少节约10%以上的采暖能源。太阳能热水器一年所节约的能源也是十分可观的。这种节能方式必将成为未来住宅建筑的趋势。
　　8．吸(蓄)热墙、屋面
　　吸(蓄)热墙及屋面常以质量较大的材料(混凝土、砖石等)为主，墙体隔着一层玻璃朝向太阳，当阳光透过玻璃照射到墙体上时，墙体开始储存热量，同时处于玻璃和墙体之间的空气被加热，上升的热气流通过墙体上方的开口进入室内，同时带动室内冷空气自墙体下方开口进入风腔，如此不断循环，使室内加热。蓄热屋面与蓄热墙体类似，其目的都是储存热量并将其传递给室内。效率较高的蓄热屋面由水袋及顶盖组成，这是因为水比同样重量的其它建材能储存更多的热量。
　　9．地源热泵
　　这是70年展起来的节能型采暖技术，其原理类似电冰箱。不同之处是利用空气、地下温度与室内温差采集热量及释放冷气，这样就比一般空调机的能耗大大降低，具有良好的性能价格比。热泵可利用的热源包括空气、水及土地。与热泵系统相结合的地热利用对未来有着深远意义，相应的决策应尽可能早地决定并充分提高其利用率。由于热泵系统首先利用自然能源，所以它也作为生态建筑整体设计的一部分。
　　10．综合动力站
　　目前建筑层次上的综合动力站主要包括太阳能发电系统和热水系统，以及依赖于高效节水设备和污水处理设备的沼气发生系统，这些能源称为建筑自生能源。建筑应首选自生能源，并以城市公共能源加以补充。
　　四．结语
　　21世纪将是多种技术并存的时代，生态建筑所涵盖的技术也必然是多层次的。国内目前在生态建筑方面已经作了一些有益并且有效的探索，生态建筑在国内的发展已经引起建筑师和开发商越来越多的兴趣，这对于我们这样一个人口众多、人均植物层错落有秩层次丰富的植物群落，模拟自然植被群落，形成乔、灌、草、地被、花卉多物种复式群落，形成丰富的植物层，疏密有秩，既有茂密的树林又有疏朗的草坪。充分利用环境和资源所提供的条件，将生态策略应用到建筑设计中，采取相应的建筑技术和措施，走可持续发展的道路。