淺析生態(tài)建筑設(shè)計

劉睿

摘要：本文作者闡述了我國發(fā)展生態(tài)建筑的必要性及生態(tài)建筑的設(shè)計目標，分析探討了生態(tài)建筑的設(shè)計手法。

關(guān)鍵詞：生態(tài)建筑；設(shè)計

1 我國發(fā)展生態(tài)建筑的必要性

近幾年提出的生態(tài)建筑及生態(tài)城市的建設(shè)理論，就是以自然生態(tài)原則為依據(jù)，探索人、建筑、自然三者之間的關(guān)系，為人類塑造一個最為舒適合理且可持續(xù)發(fā)展的環(huán)境的理論。生態(tài)建筑是2l世紀建筑設(shè)計發(fā)展的方向。生態(tài)建筑需要一定的技術(shù)支持，但是一定的生態(tài)技術(shù)含量并不能表明這樣的建筑就必然成為生態(tài)建筑，而不含有那些典型生態(tài)技術(shù)手法的建筑也未必就不是生態(tài)建筑，因為生態(tài)建筑的核心并不在于其硬件如何，而在于其內(nèi)在的運行系統(tǒng)如何，生態(tài)建筑是一個系統(tǒng)，必須從總體上來衡量和評價。

2 生態(tài)建筑的設(shè)計目標

生態(tài)建筑的設(shè)計思想是在上世紀不斷發(fā)生地區(qū)性的環(huán)境污染和全球性的生態(tài)環(huán)境惡化的過程當中，不少學(xué)者和建筑師對現(xiàn)代工業(yè)文明開始進行深刻反思的產(chǎn)物。生態(tài)建筑系統(tǒng)是一種堅持師法自然的理想建筑系統(tǒng)，它大幅降低非再生能源的絕對消耗，采用自我控制、自我調(diào)節(jié)，對物質(zhì)和能量逐級、合理、綜合應(yīng)用，有效利用可再生資源，力求把建筑生態(tài)系統(tǒng)納入生物圈物質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)，從而避免或減輕對生態(tài)環(huán)境的不利影響。

生態(tài)建筑的設(shè)計目標是在滿足功能和空間需要的同時，強調(diào)實現(xiàn)資源的集約和減少對環(huán)境的污染。生態(tài)建筑強調(diào)資源和環(huán)境，強調(diào)建筑在整個壽命周期內(nèi)要減少資源能源的消耗和降低環(huán)境污染。生態(tài)建筑在整個生命周期內(nèi)基本目標包括：

2.1 盡可能減少資源能源的消耗；

2.2 把環(huán)境和建筑的污染降到最低；

2.3 保護自然生態(tài)環(huán)境；

2.4 創(chuàng)造健康舒適的室內(nèi)外環(huán)境；

2.5 使建筑功能質(zhì)量目標統(tǒng)一；

2.6 使建筑生態(tài)、經(jīng)濟取得平衡。

3 生態(tài)建筑的設(shè)計手法

生態(tài)建筑從設(shè)計手法上，可分為三個類型：

（1）從建筑所在地域出發(fā)，提倡利用本地材料和傳統(tǒng)技術(shù)的鄉(xiāng)土地方設(shè)計手法；

（2）既重視地方性，又適當?shù)匾搿斑m宜技術(shù)”的設(shè)計手法；

（3）結(jié)合當?shù)刈匀簧鷳B(tài)條件與最新生態(tài)理論，充分利用新技術(shù)和新材料來解決生態(tài)問題的高技術(shù)設(shè)計方法。這三種手法有一個共同點，都是從當?shù)氐木唧w生態(tài)環(huán)境出發(fā)進行設(shè)計，所不同的是對技術(shù)的應(yīng)用觀念與方式。

3.1 鄉(xiāng)土的生態(tài)建筑

這種建筑類型需要建筑師了解環(huán)境地理現(xiàn)狀，學(xué)習(xí)并繼承傳統(tǒng)建筑中蘊含的生態(tài)智慧，不依賴耗能設(shè)備，而在建筑形式、空間、布局和構(gòu)造上采取措施，以改善建筑環(huán)境，實現(xiàn)微氣候建構(gòu)。印度建筑大師查爾斯·柯里亞的作品對該思想作了有力的注釋。他注重對當?shù)貧夂虻难芯浚岢隽恕靶问阶冯S氣候”的口號。柯氏認為：在熱帶氣候條件下，空間本身就象鋼筋水泥一樣也是一種資源。為解決干熱氣候下建筑遮陽和通風(fēng)，柯里亞提出了“開敞空間”和“管式住宅”兩個命題。他于1963年設(shè)計的甘地紀念博物館，其靈活的平面布置，空間的滲透與穿插，庭院的介入及其對氣候的調(diào)節(jié)等等都反映了“開敞空間”的命題?！肮苁阶≌笔前褵焽璋物L(fēng)原理應(yīng)用于剖面設(shè)計中，在低層高密度的住宅群體中，既可創(chuàng)造小型化的陰影戶外空間，又有效地解決了室內(nèi)空氣流通的問題，并產(chǎn)生了直接反映氣候特征的建筑形象。

3.2 適宜技術(shù)的生態(tài)建筑。

這種建筑類型以馬來西亞的楊經(jīng)文先生為代表。他從生物氣候?qū)W的角度研究建筑設(shè)計，適當采用新技術(shù)與新材料，在高層建筑設(shè)計上嘗試利用自然能源并建構(gòu)良性微氣候。他稱之為生態(tài)氣候?qū)W（Bioclimatic），其具體目標是滿足人的舒適和精神需求以及降低建筑能耗。他在熱帶高層建筑設(shè)計中運用生物氣候?qū)W所采用的方法，大體上有下列幾個方面：

（1）在高層建筑的表面和中間的開敞空間中進行綠化；

（2）沿高層建筑的外面設(shè)置了不同凹入深度的過渡空間；

（3）在屋頂上設(shè)置固定的遮陽格片，楊經(jīng)文目宅外觀；

（4）創(chuàng)造通風(fēng)條件加強室內(nèi)空氣對流，降低由日曬引起的升溫；

（5）平面處理上主張把交通核設(shè)置在建筑物的一側(cè)或兩側(cè)；

（6）外墻的處理上除了做好隔熱，他還通過研究，建議采用墻面水花系統(tǒng)。楊經(jīng)文認為通過這些措施，在熱帶地區(qū)的高層建筑可節(jié)省運轉(zhuǎn)能耗的40%。

4 生態(tài)高技建筑

生態(tài)高技建筑是同周圍生態(tài)環(huán)境協(xié)同發(fā)展、具有可持續(xù)性特點的高技術(shù)建筑，是對當今生態(tài)危機的一種積極、主動并且有效的解決之道，因而是高技術(shù)建筑未來發(fā)展的方向。生態(tài)高技建筑的創(chuàng)作，要求建筑師具有更高的綜合素質(zhì)，不但要掌握被動式生態(tài)設(shè)計方法的精髓，更要關(guān)注相關(guān)領(lǐng)域的最新生態(tài)型技術(shù)發(fā)展方向，根據(jù)地域的自然生態(tài)環(huán)境特征，主動地應(yīng)用高新技術(shù)手段，對建筑的物理性質(zhì)（光線控制、通風(fēng)控制、溫濕度控制以及建筑新材料特性等）進行最優(yōu)化配置，合理地安排并組織建筑與其他相關(guān)環(huán)境因素之間的聯(lián)系，使建筑與外界環(huán)境統(tǒng)一成為一個有機的、互動的整體。

生態(tài)高技建筑對于建筑微氣候的關(guān)注可以具體歸結(jié)為以下三方面：一是適宜的室內(nèi)濕度和溫度，滿足人體熱舒適及健康的要求；二是盡可能多地獲得自然采光（減少人工照明的能耗）；三是最大限度地獲得自然通風(fēng)（減少空調(diào)能耗）。通過最高效的人工技術(shù)手段來實現(xiàn)以上目標，或達到各要素之間的平衡就成為生態(tài)高技建筑師不懈追求的方向。其具體的設(shè)計手法是：

4.1 引入綠色植物創(chuàng)宜人的景觀。結(jié)合建筑構(gòu)造技術(shù)和先進的電腦控制技術(shù)，生態(tài)高技建筑能夠?qū)⒕G色生態(tài)體系“移植”到建筑內(nèi)部，使建筑內(nèi)部有良好的室內(nèi)氣候條件和較強的生物氣候調(diào)節(jié)能力，創(chuàng)造出田園般的舒適環(huán)境。諾曼·福斯特事務(wù)所設(shè)計的法蘭克福商業(yè)銀行總部大廈，成功地將自然景觀引入超高層集中式辦公建筑中，被稱為世界上第一座“生態(tài)型”超高層建筑。福斯特設(shè)計了9個14.03m高的花園，沿9層高的中央通風(fēng)大廳盤旋而上，花園外側(cè)面為電控調(diào)節(jié)開啟程度的雙層玻璃幕墻，花園面對大廳完全敞開，根據(jù)方位種植各種植物和花草，這樣可以給建筑內(nèi)的每一個辦公室都帶來令人感到愉快和舒適的自然綠色景觀，并獲得自然通風(fēng)，還可以使陽光最大限度地進入建筑內(nèi)部。

4.2 盡可能多地獲得自然采光。屋頂是光線進入室內(nèi)的主要途徑，于是各種光線收集、反射構(gòu)件被應(yīng)用于屋頂形式。如皮亞諾設(shè)計的戴姆勒·克萊斯勒汽車公司新設(shè)計中心由七個長短不一的扇形體量交疊在一起，屋頂交界處是一片傾斜的天窗，為室內(nèi)提供照明。柏林國會大廈的改建的穹頂也是一個新型的采光裝置。中庭是中高層建筑中光線進入的主要通道，在生態(tài)高技建筑中可以看到大量采光中庭。陽光由中庭滲入建筑，通過陽光收集、反射裝置達到內(nèi)部空間。與這個開敞空間相連的房間不僅可以減少一半的熱量流失，同時減少制冷需耗。

4.3 最大限度獲得自然通風(fēng)。生態(tài)高技建筑師們利用風(fēng)壓、熱壓以及機械輔助的手段盡可能地獲得自然通風(fēng)。在基寶文化中心的設(shè)計中，皮亞諾設(shè)計了一套十分有效的被動通風(fēng)系統(tǒng)。由于當?shù)貧夂蜓谉岢睗?，常年多風(fēng)。因此最大限度地利用自然通風(fēng)來降溫、降濕便成為適應(yīng)當?shù)貧夂?、注重生態(tài)環(huán)境的核心技術(shù)。其原理是采用雙層結(jié)構(gòu)，使空氣可以自由地在弓形表面與垂直表面之間對流，而建筑外殼上的開口則是用于吸納海風(fēng)，或者引導(dǎo)建筑所需的對流。針對不同風(fēng)速和風(fēng)向，通過調(diào)節(jié)百葉窗的開合和不同方向上百葉的配合來控制室內(nèi)氣流。另外，生態(tài)高技建筑師們還充分利用新材料、新能源等為生態(tài)建筑服務(wù)，如低輻射中空玻璃等新型玻璃以及太陽能光電材料等在建筑上的應(yīng)用，大大降低了能耗。

生態(tài)建筑的興起是建筑業(yè)走向可持續(xù)發(fā)展的重要一步，建筑師應(yīng)牢記“人類不可能創(chuàng)造一個生態(tài)系統(tǒng)”，只可以“設(shè)計生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境和整個系統(tǒng)”。保護生態(tài)、回歸自然的綠色生態(tài)建筑、低碳建筑將為建筑師提供一片嶄新的天地。

參考文獻：

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