論建筑與環(huán)境的和諧共生

張繼之

(東南大學(xué)成賢學(xué)院，江蘇南京 210037)

1 概述

人與自然環(huán)境的和諧共存應(yīng)在人與其他生物的和諧共存中展開，其中生態(tài)建筑是必不可少的因素，為這種和諧共存提供了場所。

1．1 選題背景簡述

自從人類進(jìn)入到21世紀(jì)以來，城市建筑的發(fā)展發(fā)生了天翻地覆的變化。世界各大城市都在往低能耗、高節(jié)能、可持續(xù)發(fā)展的方向上前行。在這一基本理論的指引下，各地都在創(chuàng)造出具有節(jié)能環(huán)保的建筑，將周邊的自然環(huán)境與人文環(huán)境完美的結(jié)合在了一起。

“短籬尋丈間，寄我無窮境”這是現(xiàn)代人迫切需要的一種精神需求。生活在鋼筋混凝土的城市中的人們，無比期望著一種陶淵明式的鳥語花香的工作和生活環(huán)境。但在城市化飛速發(fā)展的今天，這樣的生態(tài)建筑卻并不多見，建筑、人、環(huán)境三者之間的矛盾越發(fā)顯得突出。我們的建筑在追求形式美感的同時(shí)，忽視了生態(tài)、環(huán)保等造福子孫后代的根本內(nèi)容。

1．2 選題目的及意義

為更好的解決這一矛盾，中央提出“建設(shè)節(jié)約型環(huán)境友好社會(huì)”，這是新時(shí)期我國建筑方面的進(jìn)一步要求。

在這一精神的指引下，要求我們在建筑文化層面上進(jìn)行更深入的探索，妥善積極的將建筑融入整體的環(huán)境氛圍中，并充分考慮人的切身感受，從而使其在建筑中扮演重要的角色。

2 重點(diǎn)研究的問題

研究如何在我國進(jìn)行生態(tài)節(jié)能建筑的設(shè)計(jì)，探索在建筑設(shè)計(jì)中如何實(shí)現(xiàn)“建筑”“人”“環(huán)境”三者的有機(jī)結(jié)合。

基于這樣的目的，本文以蘇州青少年活動(dòng)中心為例，通過對(duì)其建筑設(shè)計(jì)，自然環(huán)境，人居活動(dòng)的綜合評(píng)估，從四個(gè)主要方面考察其主要特點(diǎn)，以期得出它與環(huán)境、人之間的必然聯(lián)系，從而探索出一條符合中國國情的綠色建筑發(fā)展之路。

3 蘇州青少年活動(dòng)中心實(shí)際調(diào)研成果分析

3．1 研究對(duì)象確立

本次調(diào)查以蘇州青少年活動(dòng)中心為研究個(gè)案，對(duì)其區(qū)位特征、建筑外觀、空間特征、照明系統(tǒng)、空氣調(diào)節(jié)情況、周邊生態(tài)環(huán)境、人員活動(dòng)情況等多方面展開系統(tǒng)調(diào)研。在長達(dá)一個(gè)多月的數(shù)據(jù)調(diào)查和分析基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)有理論和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，初步探討了生態(tài)建筑、人、自然環(huán)境之間的關(guān)系。

3．1．1 案例概況

蘇州工業(yè)園區(qū)青少年活動(dòng)中心是蘇州市第一個(gè)綠色建筑、江蘇省首個(gè)綠色公共建筑(見圖1)。其在2009年獲得了國家住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部頒發(fā)的第一批“綠色建筑設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)標(biāo)識(shí)”，是一座面向青少年、服務(wù)全社會(huì)的大型公共建筑，集第二課堂、科普教育、影視劇活動(dòng)、健身娛樂等功能于一體，設(shè)施先進(jìn)、功能齊全、造型新穎、節(jié)能環(huán)保。

圖1 蘇州青少年活動(dòng)中心

3．1．2 建筑設(shè)計(jì)原則

蘇州工業(yè)園區(qū)青少年活動(dòng)中心在規(guī)劃、方案設(shè)計(jì)之初就確立了建筑設(shè)計(jì)的原則:

1)在建筑的運(yùn)營周期內(nèi)，最大限度地節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境和減少污染，為人們提供健康、適用和高效的使用空間，與自然和諧共生的建筑。2)在遵循節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境、健康舒適的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，還要適當(dāng)考慮降低造價(jià)、便于施工以及運(yùn)營過程中的操作簡單、經(jīng)濟(jì)適用等因素。

3．2 因地制宜，順應(yīng)本地域的自然生態(tài)環(huán)境，即建筑同大自然共生

大自然環(huán)境中存在著山、水、土、木、風(fēng)、光、雨、熱等多種變化，每個(gè)城市的自然生態(tài)環(huán)境和人文環(huán)境也有著很大的區(qū)別，如何充分考慮本地域的特點(diǎn)，把握好建筑與環(huán)境的和諧統(tǒng)一，發(fā)展好建筑與大自然的共生是最為關(guān)鍵的難點(diǎn)之一。在這里我們以蘇州市青少年活動(dòng)中心為例來說明建筑設(shè)計(jì)應(yīng)如何創(chuàng)造適合本地域自然地理生態(tài)環(huán)境。

3．2．1 地域氣候

蘇州地處溫帶，屬亞熱帶濕潤性季風(fēng)海洋性氣候，四季分明，氣候溫和，雨量充沛。年平均氣溫約17℃，年降水量1 300mm左右，無霜期230 d左右，日照約2 000 h。土地肥沃，物產(chǎn)豐富，自然條件優(yōu)越。氣候特點(diǎn):春夏之交多梅雨，夏末秋初多臺(tái)風(fēng)，3月～8月降水量占全年雨量的63%。

3．2．2 建筑選址

在選址上，蘇州青少年活動(dòng)中心可謂做到了極致，絕對(duì)是建筑與環(huán)境的一種完美結(jié)合。其位于蘇州工業(yè)園區(qū)現(xiàn)代大道與南施街交匯口，緊鄰白塘植物園，用地面積1．9萬 m2，建筑面積3．5萬 m2，建筑高度23．9 m，地上5層，地下1層，為多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。

白塘植物園坐落在原“白塘湖”地塊內(nèi)。公園總占地面積約60．5 ha(見圖2)。其中:陸地面積為47．3 ha(綠地面積37 ha)。水面面積13．2 ha。大面積的綠化和水面極大的改善了蘇州青少年活動(dòng)中心所在區(qū)域的局部氣候。這里我們以一組數(shù)據(jù)表明。

圖2 白塘植物園

調(diào)查研究文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn):“城市綠化對(duì)所在區(qū)域熱環(huán)境的影響主要是在夏季降溫、增濕和產(chǎn)生微風(fēng)。有關(guān)測量和理論分析表明，綠化覆蓋率每增加10%，氣溫降低的最高值為2．6%，夜間可達(dá)2．8%;當(dāng)綠化覆蓋率達(dá)到50%時(shí)，氣溫可降低13%，其程度相當(dāng)于基本抵消了城市熱島效應(yīng)。成片的綠化與鄰近的建筑物因升降溫速度不一，可出現(xiàn)速度達(dá)1 m/s的局地風(fēng)。城市綠化還有助于吸收粉塵，減輕城市區(qū)域的空氣污染，提高大氣透明度，從而有助于增加日照和日輻射強(qiáng)度。水的熱容較大，大面積的水面可減緩水面上空溫度變化，不但對(duì)鄰近陸域的溫度變化起穩(wěn)定作用，還會(huì)形成局域風(fēng)。

3．2．3 建筑朝向和外觀設(shè)計(jì)

蘇州青少年活動(dòng)中心在建筑朝向設(shè)計(jì)時(shí)使建筑更多的房間朝向南向，充分利用太陽照明，節(jié)約采暖能耗，同時(shí)減少建筑東、西向的房間，減弱夏季太陽熱輻射的影響，節(jié)約空調(diào)制冷能耗。

整個(gè)建筑外觀設(shè)計(jì)從自然植物形態(tài)獲得啟發(fā)，試圖在建筑形態(tài)上創(chuàng)造出一種植物花瓣的意境(見圖3)。建筑語言從自然植物形態(tài)中提取，為城市帶來一種活潑、自由的景觀，成為一簇在城市中綻放的花朵，象征著青少年像祖國明日花朵般盛開。

3．3 堅(jiān)持以人文本的核心建筑設(shè)計(jì)理念

不管建筑與環(huán)境結(jié)合得再好，最終是為了保障人們的生活質(zhì)量，滿足人們對(duì)工作環(huán)境舒適性的訴求。

圖3 蘇州青少年活動(dòng)中心夜景鳥瞰圖

3．3．1 自然采光設(shè)計(jì)

其內(nèi)部的主要培訓(xùn)教室沿建筑北側(cè)布置，頂層房間外有出挑深遠(yuǎn)的鋼結(jié)構(gòu)屋面，能起到防眩光的作用，內(nèi)走道大量采用落地的玻璃隔斷及玻璃門，使走道及部分內(nèi)側(cè)房間能借到從外側(cè)房間射進(jìn)來的天光，機(jī)器人大廳頂部設(shè)大面積采光天窗，地下室的車庫部位為開敞式結(jié)構(gòu)，周邊設(shè)有采光天井，物業(yè)用房高出室外地坪部分開高側(cè)采光窗，通過采取上述技術(shù)措施和構(gòu)造措施加強(qiáng)了建筑物的自然通風(fēng)和天然采光。

3．3．2 自然通風(fēng)設(shè)計(jì)

蘇州市青少年活動(dòng)中心的幕墻開啟率達(dá)到8%，起到了良好的自然通風(fēng)效果;屋頂花瓣形式構(gòu)造，樓梯不封閉，隱藏在花瓣下，可以作為引風(fēng)、導(dǎo)風(fēng)構(gòu)件;建筑立面開口可以有效的引導(dǎo)自然通風(fēng);玻璃煙囪可進(jìn)行熱壓拔風(fēng);中庭上空的天窗有較大的開啟，利用中庭上空的低壓起到“拔風(fēng)”的作用，半地下室敞開式，與室外連為一體形成自然通風(fēng)。在自然通風(fēng)情況下，室溫能保持在舒適溫度范圍內(nèi)，部分內(nèi)區(qū)通風(fēng)狀況較差的房間，通過新風(fēng)管道和機(jī)械方式輔助通風(fēng)。

3．3．3 節(jié)水節(jié)能

活動(dòng)中心采用了環(huán)境智能控制系統(tǒng)和雨水收集系統(tǒng);通過對(duì)屋面、綠地的雨水進(jìn)行收集處理后，用于中心外道路沖洗和綠化灌溉，再生水源利用率達(dá)到了18．7%。

在建筑內(nèi)部采用了節(jié)水器具、節(jié)能燈具、節(jié)能電梯、殘疾人電梯，節(jié)能率達(dá)到52．5%。

節(jié)水本身意味著節(jié)能，充分有效的減少污染，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。中心多采用節(jié)水器具及設(shè)備，運(yùn)用噴灌、管灌技術(shù)對(duì)園區(qū)的喬灌木進(jìn)行灌溉。其在節(jié)約水費(fèi)方面，創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)利益也是非常直接的。

3．3．4 綠化

在綠化系統(tǒng)中，新材料的應(yīng)用也是重中之重。大力發(fā)展建筑的屋頂綠化和垂直綠化有利于調(diào)節(jié)小范圍氣溫、防塵、防曬、減少二氧化碳排放量、降低建筑的噪聲。

蘇州青少年活動(dòng)中心大量采用了輕質(zhì)人工土壤。其可以對(duì)屋頂進(jìn)行綠化并大幅度減輕荷載重量，從而營造真正宜人的屋頂花園景觀。在屋頂施行綠化，能夠產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。土壤的隔熱效果和植物的綠蔭效果，能夠間接的減少冷暖空調(diào)的費(fèi)用，大量的減少碳排放量。

3．4 采用多項(xiàng)國內(nèi)外先進(jìn)的節(jié)能技術(shù)

建筑作為建筑、人、環(huán)境和諧關(guān)系的主體，在設(shè)計(jì)中不再孤立地考慮自身系統(tǒng)的可能性，而是以自然生態(tài)系統(tǒng)良性循環(huán)為基本原則，結(jié)合當(dāng)?shù)丨h(huán)境、生活方式、歷史文化、建筑特征和先進(jìn)的技術(shù)等多種因素來綜合創(chuàng)造。

3．4．1 提高外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱性能——增加人體舒適度

建筑結(jié)構(gòu)的保溫隔熱做法，最常用的手法就是選用導(dǎo)熱系數(shù)小、強(qiáng)度高的建筑材料，如陶?；炷痢⒓託饣炷恋?但在現(xiàn)場的調(diào)查中我們發(fā)現(xiàn)蘇州青少年宮外墻保溫采用了25 mm厚泡沫擠塑保溫板(見圖4)。它是目前世界上最好的保溫材料之一，有極低的導(dǎo)熱系數(shù)(導(dǎo)熱系數(shù)僅0．026 W/(m·K))，還有抗壓，抗老化，輕質(zhì)高強(qiáng)等特點(diǎn)，更具有優(yōu)越的抗?jié)裥阅?，見?。水是較強(qiáng)的導(dǎo)熱體，在節(jié)能選用時(shí)常選用吸水率較小的材料。泡沫擠塑保溫板所特有的微細(xì)閉孔蜂窩狀結(jié)構(gòu)，有極佳的抗水性，能夠提高建筑的節(jié)能效果，并增加人們在其內(nèi)部空間活動(dòng)的舒適性。

表1 泡沫擠塑保溫板技術(shù)性指標(biāo)

3．4．2 使用高性能的新型幕墻——滿足現(xiàn)代技術(shù)解決建筑節(jié)能和享受自然需求

在公共建筑中，外窗是建筑能耗中最大的一個(gè)方面。在建筑設(shè)計(jì)中為了獲得較好的采光和景觀視線，美化外立面，經(jīng)常采用大面積開窗的形式。單純的考慮外立面的美觀帶來的是能源的浪費(fèi)和開支的增加。夏季冷量損失和冬季熱量損失和這兩個(gè)大窟窿如何補(bǔ)起來，如何減少大面積玻璃幕墻帶來的負(fù)面影響是一直無法真正解決的問題。

蘇州青少年活動(dòng)中心的玻璃幕墻采用了國內(nèi)外廣泛運(yùn)用的Low-E中空玻璃(見圖5)。通過研究發(fā)現(xiàn)，Low-E玻璃對(duì)可見光保持較高的透過率，不僅能阻止室內(nèi)熱量的外泄、吸收太陽輻射能量、降低采暖負(fù)荷、節(jié)省采暖費(fèi)用，更重要的是它可以大大減少玻璃表面與室內(nèi)空氣的溫差，提高室內(nèi)舒適質(zhì)量。新材料的應(yīng)用，極大地減少了建筑能耗，提高了人在室內(nèi)環(huán)境中的舒適性。

圖4 泡沫擠塑保溫板

圖5 蘇州青少年活動(dòng)中心的玻璃幕墻

3．4．3 運(yùn)用環(huán)保建筑材料隔音減噪——增加人體舒適度

在調(diào)查文獻(xiàn)中發(fā)現(xiàn)，西方國家的公共建筑中地面材料普遍采用“浮筑樓面”的做法。所謂“浮筑樓面”就是在鋼筋混凝土樓板上墊一層以礦棉為主的彈性隔聲層，然后再鋪樓面。固體的傳聲效果在固體、液體、氣體之中是最強(qiáng)的，現(xiàn)在固體傳聲被大大緩解了，樓板的隔聲性能也就大大加強(qiáng)了?！案≈敲妗庇泻芎玫淖矒袈暩袈曅阅埽黾? cm～7 cm的樓板層高度。

這一技術(shù)在國內(nèi)建筑的施工中并不常見，其根本原因在于經(jīng)濟(jì)性的考慮，蘇州青少年活動(dòng)中心是采用這一技術(shù)的先驅(qū)。其實(shí)，其經(jīng)濟(jì)性也是合理的。據(jù)測算，普通樓板與浮筑隔聲樓板造價(jià)差為 11．9元/m2，按中心3．5萬m2來計(jì)算，也只有420 000元左右，應(yīng)該還是值得全國范圍內(nèi)推廣選用的。

4 結(jié)論與建議

通過本文的案例介紹，有助于建筑設(shè)計(jì)人員靈活的把握好建筑、人、環(huán)境之間的和諧關(guān)系。

4．1 結(jié)論

建筑與環(huán)境的關(guān)系應(yīng)以“建筑與環(huán)境共生”“人與建筑共生”“環(huán)境與人共生”作為基本出發(fā)點(diǎn)，貫徹可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略，樹立生態(tài)觀念和發(fā)展的觀念，建筑、人、環(huán)境應(yīng)共生互惠、協(xié)調(diào)發(fā)展。

4．2 建議

建筑在設(shè)計(jì)上一方面要提高節(jié)能技術(shù)水平、綜合運(yùn)用好新材料新技術(shù)，另一方面是設(shè)計(jì)者一定要把握好人、建筑、環(huán)境之間的微妙關(guān)系，從而能夠開拓出建筑節(jié)能設(shè)計(jì)更廣闊的領(lǐng)域。

5 結(jié)語

明媚的陽光、清新的空氣、宜人的景觀和健康的環(huán)境是人類永遠(yuǎn)的向往。建筑可以取代自然環(huán)境而成為現(xiàn)代人類生活的庇護(hù)者，卻不能改變?nèi)祟悓?duì)自然界的依賴。因此，建筑無時(shí)無刻都應(yīng)該向自然環(huán)境學(xué)習(xí)，立足樸素的自然原理，為生活在它庇護(hù)下的人類提供自然、健康、和諧的生活環(huán)境。

［1］陳紅兵．辦公建筑的天然采光與能耗分析［D］．天津:天津大學(xué)博士論文，2003．

［2］葉 海，魏潤柏．可持續(xù)發(fā)展與建筑節(jié)能［J］．住宅科技，1998(1):37-38．

［3］張紅梅．淺談建筑的節(jié)能［J］．太原大學(xué)學(xué)報(bào)，2002(10):40-41．

［4］陳蘭英，趙洪平．建筑節(jié)能的技術(shù)措施［J］．建筑技術(shù)開發(fā)，2004(3):23-24．

［5］仇保興．智能與綠色建筑文集［M］．北京:中國建筑工業(yè)出版社，2005．

［6］日華，托馬斯．赫爾佐格的生態(tài)建筑［J］．世界建筑，1999(2):55-56．

［7］田 原，布魯諾凱勒．怎樣在中國建設(shè)高舒適低能耗的住宅建筑［Z］．2001．

［8］MaryGuzowski．Daylighting for sustainable Design［M］．McGraw-Hill，1999．