生態(tài)建筑設(shè)計(jì)原則及其自然通風(fēng)設(shè)計(jì)方法

【摘 要】 保護(hù)環(huán)境已經(jīng)成為一個(gè)時(shí)代話題，而生態(tài)建筑也勢(shì)必會(huì)成為一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)，未來(lái)的建筑也必須要節(jié)能省耗，減少污染，保護(hù)自然生態(tài)而又適應(yīng)社會(huì)發(fā)展。本文首先介紹了生態(tài)建筑的設(shè)計(jì)原則，然后詳細(xì)談?wù)勆鷳B(tài)建筑的自然通風(fēng)設(shè)計(jì)方法。

【關(guān)鍵詞】 生態(tài)建筑；設(shè)計(jì)原則；自然通風(fēng)

生態(tài)建筑技術(shù)更加強(qiáng)調(diào)高效、低能耗；高技術(shù)、低污染；高附加值、低運(yùn)行費(fèi)用；以人為本、舒適健康，為人們創(chuàng)造一種協(xié)調(diào)、平衡的人工生態(tài)環(huán)境，提供具有可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)技術(shù)。生態(tài)建筑設(shè)計(jì)是用生態(tài)學(xué)的觀點(diǎn)從宏觀上研究自然環(huán)境與人的關(guān)系，強(qiáng)調(diào)現(xiàn)代城市建筑應(yīng)該適應(yīng)自然規(guī)律、結(jié)合自然。

一、生態(tài)建筑的設(shè)計(jì)原則

1、整體設(shè)計(jì)原則

尊重自然是生態(tài)建筑最基本的內(nèi)涵，使人的行為與自然環(huán)境的發(fā)展取得同等地位，與環(huán)境建立起一種新的協(xié)作關(guān)系，是一種與環(huán)境共生意識(shí)的體現(xiàn)。不應(yīng)把生態(tài)建筑看作一個(gè)簡(jiǎn)單的建筑單體去做設(shè)計(jì)，而應(yīng)當(dāng)在滿足業(yè)主要求和建筑本身的目的性的前提下將其所在的區(qū)域納入其所在的自然環(huán)境、社會(huì)環(huán)境、經(jīng)濟(jì)環(huán)境的各個(gè)方面，尊重傳統(tǒng)文化和地域文化特點(diǎn)，自覺(jué)促進(jìn)技術(shù)與人文的有機(jī)結(jié)合，將各種因素統(tǒng)一考慮，權(quán)衡比較，從中選擇最優(yōu)的解答，建立不破壞區(qū)域環(huán)境、技術(shù)運(yùn)用適當(dāng)、人性化的居住社區(qū)和城市環(huán)境。整體設(shè)計(jì)原則主要體現(xiàn)在對(duì)建筑場(chǎng)地的充分考慮，包括對(duì)地理環(huán)境、場(chǎng)地氣候條件的影響，建筑物朝向、布局，對(duì)地形、地勢(shì)的利用等。

2、高效無(wú)污染原則

這個(gè)原則有三方面的含義：①運(yùn)用新材料、新結(jié)構(gòu)、智能建筑體系，盡可能多地降低能耗，減少各種資源和材料的消耗，提高能源利用率。根據(jù)建筑所在地區(qū)的氣候特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)中盡量考慮可再生能源利用，如太陽(yáng)能、風(fēng)能、地?zé)岬?，合理進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)，減少不可再生資源的損耗和浪費(fèi)，提倡能源的重復(fù)循環(huán)使用。②建筑材料的無(wú)害化，避免選用含有危害人類身體健康的建筑材料，給自然環(huán)境帶來(lái)危害；盡可能使用可再生的地方建筑材料，結(jié)合當(dāng)?shù)丶夹g(shù)以降低建造成本，樹(shù)立建筑材料蘊(yùn)藏能量和循環(huán)使用的意識(shí)。③舒適、健康的室內(nèi)環(huán)境。室內(nèi)環(huán)境因素除使用、心理外，尚應(yīng)包括溫度、濕度、空氣、日照、電器設(shè)備產(chǎn)生的電磁場(chǎng)等，人的一生有70%的時(shí)間是在室內(nèi)度過(guò)，室內(nèi)環(huán)境影響人們的健康、舒適。具體位置遠(yuǎn)離有害的磁場(chǎng)和輻射源及噪聲源，通過(guò)通風(fēng)和供水系統(tǒng)，提供潔凈的水和空氣，使居室保持適宜的溫度、濕度、空氣流速，關(guān)心使用者，創(chuàng)造高品質(zhì)的室內(nèi)環(huán)境。

3、靈活、多適原則

這個(gè)原則體現(xiàn)在生態(tài)建筑中就是建筑應(yīng)具有足夠的彈性，以適應(yīng)未來(lái)的發(fā)展，采用適應(yīng)變化的設(shè)計(jì)策略，避免建筑過(guò)早廢棄，使其能夠得到再次利用或多次利用，節(jié)省建造新建筑所需的重復(fù)建設(shè)費(fèi)用。完善建筑空間使用的靈活性，減小建筑體量，將建設(shè)所需的資源降至最少，這就體現(xiàn)在對(duì)建筑結(jié)構(gòu)、建筑設(shè)備等靈活性的要求上。強(qiáng)調(diào)節(jié)約能源，設(shè)計(jì)中使能源使用集約化。運(yùn)用建筑熱工原理節(jié)約能源，利用高技術(shù)營(yíng)造低能耗的環(huán)境，結(jié)合氣候進(jìn)行設(shè)計(jì)。充分利用自然通風(fēng)，運(yùn)用新材料、新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)體系，合理利用氣候和陽(yáng)光等自然能源因素，降低建筑能耗。氣候、技術(shù)、文化、場(chǎng)地是構(gòu)成建筑的必要組成部分，我們必須把環(huán)境意識(shí)貫穿到整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中去。生態(tài)建筑的設(shè)計(jì)原則，應(yīng)滿足在整個(gè)建筑生命周期內(nèi)的基本目標(biāo)：盡可能地減少能源資源的消耗，把對(duì)環(huán)境的污染降到最低，保護(hù)生態(tài)自然環(huán)境、創(chuàng)造健康舒適的室內(nèi)環(huán)境，使建筑生態(tài)和經(jīng)濟(jì)取得平衡。

總之，生態(tài)建筑的設(shè)計(jì)原則必須充分體現(xiàn)人類與自然界的和諧，“既滿足當(dāng)?shù)厝说男枰?，又不?duì)后代人滿足其需要的能力構(gòu)成破壞”。

二、生態(tài)建筑的通風(fēng)設(shè)計(jì)

人們?cè)诮ㄔ旆课輹r(shí)都采用各種措施，進(jìn)行自然通風(fēng)。隨著建筑功能的多樣化、建筑空間需求擴(kuò)大，自然通風(fēng)越來(lái)越難以滿足各種建筑空間的通風(fēng)換氣的要求。近年來(lái)人們對(duì)空調(diào)的過(guò)分依賴和不加限制的濫用，產(chǎn)生了種種弊端，這與節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展是相違背的。自然通風(fēng)具有雙重生態(tài)效果。另外，與外界空氣接觸也是人們對(duì)大自然的一種正常的生理和心理需要。自然通風(fēng)作為滿足人體健康和舒適的一個(gè)必備要求，成為生態(tài)建筑師在設(shè)計(jì)中的首要目標(biāo)。

1、自然通風(fēng)的原理

自然通風(fēng)是利用建筑物內(nèi)外由于空氣溫度差引起的熱壓或風(fēng)力造成的風(fēng)壓來(lái)促使空氣流動(dòng)而進(jìn)行的通風(fēng)換氣。自然通風(fēng)不同于機(jī)械通風(fēng)，不能通過(guò)主動(dòng)式的機(jī)械設(shè)備來(lái)產(chǎn)生氣流，而需要在建筑中采取特殊的處理手法來(lái)被動(dòng)式地造成自然通風(fēng)的效果。

人們對(duì)自然通風(fēng)的利用已經(jīng)不同于以前開(kāi)窗、開(kāi)門(mén)通風(fēng)，而是綜合利用室內(nèi)外條件來(lái)實(shí)現(xiàn)。如根據(jù)建筑周?chē)h(huán)境、建筑布局、建筑構(gòu)造、太陽(yáng)輻射、氣候、室內(nèi)熱源等，來(lái)組織和誘導(dǎo)自然通風(fēng)。在建筑構(gòu)造上，通過(guò)中庭、雙層幕墻、風(fēng)塔、門(mén)窗、屋頂?shù)葮?gòu)件的優(yōu)化設(shè)計(jì)，來(lái)實(shí)現(xiàn)良好的自然通風(fēng)效果。

2、自然通風(fēng)設(shè)計(jì)方法

在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)時(shí)，建筑的布局應(yīng)根據(jù)風(fēng)向來(lái)考慮，建筑要選擇適宜的朝向和布局，其朝向應(yīng)與當(dāng)?shù)叵募局鲗?dǎo)風(fēng)向保持一定的角度，這樣更有利于自然通風(fēng)。建筑平面進(jìn)深不宜過(guò)大，有利于穿堂風(fēng)的形成。建筑平面和洞口的位置和面積，為了引風(fēng)入室，爭(zhēng)取穿堂風(fēng)，要從平面、剖面及建筑細(xì)部來(lái)考慮，盡可能把門(mén)窗布置在一條直線上，以減少氣流阻力，通風(fēng)順暢；內(nèi)外圍護(hù)構(gòu)件要盡量通透，開(kāi)口面積應(yīng)大、減少開(kāi)口邊緣的阻力。在不同季節(jié)、不同風(fēng)速、風(fēng)向的情況下，由于自然風(fēng)變化幅度較大，建筑還應(yīng)采取不同的措施，如洞口構(gòu)造形式、可調(diào)節(jié)百葉窗等來(lái)調(diào)節(jié)室內(nèi)氣流狀況，保證自然通風(fēng)的效果。

建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)充分利用自然通風(fēng)，其效果與建筑構(gòu)件（如窗、門(mén)、墻體等）有著密切關(guān)系。大多數(shù)情況下，自然通風(fēng)以窗戶來(lái)充當(dāng)風(fēng)口，窗戶的形式、面積大小及安裝位置影響通風(fēng)效率、室內(nèi)氣流組織和室內(nèi)熱舒適。窗戶的通風(fēng)系數(shù)隨著開(kāi)口面積、窗戶類型和室內(nèi)外溫差的變化而變化。除了普通的窗戶外，國(guó)外的建筑師在生態(tài)建筑實(shí)踐中，發(fā)展了一些有助于自然通風(fēng)的建筑構(gòu)造措施，包括雙層玻璃幕墻、風(fēng)帽等。

在歐洲，采用玻璃幕墻的建筑很流行，為減少夏季空調(diào)的冷負(fù)荷，需要遮陽(yáng)設(shè)備，外遮陽(yáng)設(shè)備投資大且影響美觀，于是發(fā)展了雙層玻璃幕墻。采用雙層玻璃幕墻作圍護(hù)結(jié)構(gòu)，雙層玻璃之間留有一定寬度的通風(fēng)道并設(shè)有可調(diào)節(jié)角度的百葉。在冬季，關(guān)閉進(jìn)、排風(fēng)口，減少風(fēng)速，利用雙層玻璃間層形成附加陽(yáng)光溫室，貯存熱量，提高建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)表面溫度；在夏季，打開(kāi)上下進(jìn)風(fēng)口，通風(fēng)道內(nèi)的空氣被加熱，利用煙囪效應(yīng)在問(wèn)層內(nèi)形成自然通風(fēng)。風(fēng)帽是利用風(fēng)力或溫度差造成的正壓或負(fù)壓，加強(qiáng)進(jìn)、排風(fēng)能力的一種裝置。風(fēng)帽是自然進(jìn)、排風(fēng)系統(tǒng)的入口或出口，可以安裝在需要局部通風(fēng)的地方，也可以安裝在屋頂上，促進(jìn)全面進(jìn)、排風(fēng)。根據(jù)進(jìn)、排風(fēng)的不同，風(fēng)帽分為進(jìn)風(fēng)型和排風(fēng)型。進(jìn)風(fēng)型風(fēng)帽：主要利用導(dǎo)向器的導(dǎo)風(fēng)原理制成。排風(fēng)型風(fēng)帽：在外界風(fēng)壓的作用下，風(fēng)帽本身產(chǎn)生負(fù)壓，從空間內(nèi)部向外排風(fēng)。風(fēng)帽以其靈活的進(jìn)排風(fēng)方式、獨(dú)特的造型在建筑的自然通風(fēng)設(shè)計(jì)中獲得了較多的應(yīng)用。

我們?cè)谶M(jìn)行生態(tài)建筑設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)對(duì)建筑的自然通風(fēng)給予足夠的重視，由于建筑所處地區(qū)氣候不同，建筑朝向、形式、條件的不同，周邊環(huán)境會(huì)影響甚至?xí)氐赘淖冿L(fēng)向、風(fēng)速，建筑周?chē)鷺?shù)木布置種類、布置的方式會(huì)在一定程度上影響自然通風(fēng)的效果，建筑的挑檐、屋面坡度等會(huì)在很大程度上影響建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)表面的氣流。因此在建筑通風(fēng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)具體問(wèn)題具體分析，靈活運(yùn)用各種手段。

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