基于建筑設(shè)計(jì)的生態(tài)策略應(yīng)用探析

羅亞宇

上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院集團(tuán)第六設(shè)計(jì)院有限公司 上海 230031

引言

現(xiàn)代建筑生態(tài)設(shè)計(jì)的主要發(fā)展方向是物聯(lián)網(wǎng)的生態(tài)設(shè)計(jì)和智能化設(shè)計(jì)。隨著科技的積累和進(jìn)步，今天的生態(tài)設(shè)計(jì)已經(jīng)脫離了概念階段，成為現(xiàn)實(shí)，走進(jìn)生活。相信隨著科技的不斷進(jìn)步，建筑必將達(dá)到與自然和諧共處、共同發(fā)展的目標(biāo)。

1 生態(tài)建筑理論概述

生態(tài)建筑理論涵蓋了生態(tài)學(xué)、建筑學(xué)、環(huán)境科學(xué)等知識(shí)體系，是實(shí)現(xiàn)綠色建筑目標(biāo)的重要基礎(chǔ)。通過(guò)對(duì)生態(tài)建筑理論的研究可以看出，它以人為本、因地制宜、功能協(xié)調(diào)為核心內(nèi)容，為建筑設(shè)計(jì)提供幫助。其中，以人為本要求從用戶的實(shí)際需求出發(fā)，加強(qiáng)建筑的功能性和可靠性，以滿足用戶日常生活的需要。因地制宜的原則要求，在建筑設(shè)計(jì)中，要了解場(chǎng)地環(huán)境，掌握地質(zhì)地理信息、水文環(huán)境特征、氣候變化特征等，做好建筑定位的科學(xué)規(guī)劃，照明、通風(fēng)等，充分利用建筑所在區(qū)域的自然資源，營(yíng)造舒適健康的居住空間，節(jié)約材料和成本，減少環(huán)境污染。功能協(xié)調(diào)是科學(xué)規(guī)劃建筑內(nèi)部空間，科學(xué)利用現(xiàn)有土地資源，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)建筑、人與環(huán)境的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，促進(jìn)我國(guó)可持續(xù)戰(zhàn)略目標(biāo)的有效實(shí)施[1]。

2 生態(tài)建筑理論的特點(diǎn)及原則

普遍認(rèn)為，生態(tài)建筑理論的特點(diǎn)主要表現(xiàn)在美觀、健康、綠色以及舒適等方面?？茖W(xué)地應(yīng)用生態(tài)建筑理論，能夠有效提升建設(shè)階段對(duì)自然資源的利用效率，避免使用不可再生資源造成的不必要浪費(fèi)。在生態(tài)建筑理論的應(yīng)用過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員需要堅(jiān)持以下幾點(diǎn)原則：首先，堅(jiān)持以人為本，在建筑設(shè)計(jì)及后期的建設(shè)工作中，技術(shù)人員需要堅(jiān)持以人為本的理念，為業(yè)主建設(shè)自由且健康的居住環(huán)境。其次，堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展。只有建立住宅建筑與大自然之間的和諧共處關(guān)系，才能從真正意義上實(shí)現(xiàn)生態(tài)建筑的價(jià)值和設(shè)計(jì)意義。除此之外，還應(yīng)堅(jiān)持共同發(fā)展原則，實(shí)現(xiàn)建筑物、人與自然三者間的有機(jī)融合，實(shí)現(xiàn)三者的共同進(jìn)步與發(fā)展目標(biāo)[2]。

3 建筑設(shè)計(jì)的生態(tài)策略應(yīng)用

3.1 建筑自然環(huán)境的規(guī)劃設(shè)計(jì)

建筑附近的溫度會(huì)受到輻射、建筑布局、氣流和建筑材料等不同因素的影響。目前，許多建筑工程的布局設(shè)計(jì)都存在著不同程度的不合理。雖然一些建設(shè)項(xiàng)目綠地面積較大，但由于設(shè)計(jì)不合理，建筑附近的溫度仍處于較高狀態(tài)，降低了居民的身體舒適度，給居民生活帶來(lái)一定影響。這種情況的出現(xiàn)，主要是由于在建筑自然環(huán)境的規(guī)劃設(shè)計(jì)中，只注重提高水景和綠化的數(shù)量和規(guī)模，忽視了設(shè)計(jì)的科學(xué)性。綠化設(shè)計(jì)未能與建筑布局和環(huán)境條件相結(jié)合，造成嚴(yán)重的資源浪費(fèi)，未能達(dá)到生態(tài)建筑設(shè)計(jì)的效果。在生態(tài)建筑的設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)師需要同時(shí)考慮建筑外部環(huán)境和內(nèi)部環(huán)境的設(shè)計(jì)，以增加建筑與周圍自然生態(tài)環(huán)境的和諧。設(shè)計(jì)師可以合理調(diào)整建筑附近的綠化形式和綠化面積，做好綠色植物類型的選擇和搭配，在提高建筑整體美感的同時(shí)，完成真正意義上的生態(tài)建筑設(shè)計(jì)。同時(shí)，在建筑內(nèi)部增加綠色環(huán)境設(shè)計(jì)，利用綠化和水景凈化建筑內(nèi)部空氣，調(diào)節(jié)建筑周圍溫度，給居民帶來(lái)更好的生活體驗(yàn)[3]。

3.2 建筑采光遮陽(yáng)規(guī)劃設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)師需要注重室內(nèi)采光與遮陽(yáng)的設(shè)計(jì)，即建筑不僅要有良好的采光條件，還要有一定的遮陽(yáng)功能。在建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)師需要充分考慮每個(gè)季節(jié)、每個(gè)時(shí)段的采光變化，根據(jù)不同時(shí)段建筑的采光需求，合理設(shè)計(jì)采光功能。一般來(lái)說(shuō)，夏季光照強(qiáng)度高需要實(shí)現(xiàn)大面積的遮光功能，而冬季光照強(qiáng)度低則需要實(shí)現(xiàn)大面積的采光功能。根據(jù)不同的照明需求，設(shè)計(jì)師還需要充分結(jié)合建筑所在區(qū)域的氣候條件，準(zhǔn)確計(jì)算出建筑的地理布局、整體結(jié)構(gòu)和形狀，從而最大限度地滿足居民的日常照明需求。

3.3 天然采光

通過(guò)相關(guān)調(diào)查統(tǒng)計(jì)顯示，照明是當(dāng)前建筑能耗的關(guān)鍵組成部分，隨著居民生活質(zhì)量的提升，對(duì)照明的需求也不斷增加，為了避免建筑照明消耗大量能源，在開展設(shè)計(jì)活動(dòng)中，設(shè)計(jì)人員要秉承生態(tài)建筑理論，引入天然采光方式，起到節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境的作用。首先，對(duì)當(dāng)?shù)仃?yáng)光直射進(jìn)行分析，通過(guò)科學(xué)設(shè)計(jì)建筑空間布局和方位朝向，起到天然采光的作用，延長(zhǎng)室內(nèi)光照時(shí)間；其次，調(diào)整窗戶尺寸，擴(kuò)大室內(nèi)光照面積，同時(shí)，還可以采用透光度較好的玻璃，能夠最大程度發(fā)揮太陽(yáng)光的照明效果，隨著現(xiàn)代建筑行業(yè)的發(fā)展，各種新型的設(shè)計(jì)理念大量用心啊，例如設(shè)置玻璃天窗、露臺(tái)，都可以起到天然采光的效果；最后，現(xiàn)代建筑多以高層建筑為主，為了保證室內(nèi)采光良好，還要對(duì)建筑間距進(jìn)行科學(xué)控制[4]。

3.4 水景綠化

隨著城市居民數(shù)量的不斷增加，熱島效應(yīng)已經(jīng)成為一個(gè)普遍性問(wèn)題，其直接導(dǎo)致了建筑能耗增加，不利于生態(tài)保護(hù)，為了避免熱島效應(yīng)，設(shè)計(jì)人員要加強(qiáng)水景綠化設(shè)計(jì)，在緩解熱島效應(yīng)的同時(shí)，還能夠?yàn)榫用駝?chuàng)設(shè)舒適的生活空間。首先，根據(jù)住宅小區(qū)的整體規(guī)劃，擴(kuò)大水景綠化的面積，尤其在水景設(shè)計(jì)中，要結(jié)合建筑的氣流和布局，明確水景的規(guī)模和位置，不能隨意增加水景的面積和數(shù)量；其次，在設(shè)計(jì)植物景觀中，要盡量引入本地物種，不僅可以提升植物的生活率，還能夠降低建設(shè)成本、縮短培育時(shí)間；最后，植物景觀和水景要相得益彰，構(gòu)成小區(qū)內(nèi)的完整生態(tài)體系，不僅能夠節(jié)約土地資源，還可以滿足居民的精神需求，發(fā)揮其改善環(huán)境的作用。

3.5 建筑平面設(shè)計(jì)

首先要考慮合理利用自然風(fēng)，保證建筑內(nèi)部保持良好的通風(fēng)狀態(tài)，充分體現(xiàn)生態(tài)設(shè)計(jì)理念。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)師需要科學(xué)地利用建筑結(jié)構(gòu)中的自然氣流來(lái)實(shí)現(xiàn)良好的通風(fēng)，在保證室內(nèi)空氣暢通的基礎(chǔ)上保證良好的空氣品質(zhì)。其次，合理利用自然光，提高室內(nèi)采光效果，保證自然光的利用率。目前，國(guó)內(nèi)城市中有許多高層建筑，高層建筑的特點(diǎn)決定了室內(nèi)照明條件處于兩種極端狀態(tài)。低層室內(nèi)照明不足，高層室內(nèi)照明強(qiáng)度高。因此，在建筑設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)師應(yīng)特別注意樓層間距、戶型及采光條件等因素，利用有限的資源設(shè)計(jì)出最合理科學(xué)的采光方案，全面提高各樓層建筑的室內(nèi)采光率。

3.6 建筑的熱島效應(yīng)控制

防治熱島效應(yīng)，搞好生態(tài)綠化，改善生態(tài)環(huán)境，是生態(tài)理念應(yīng)用于建筑設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容之一。建筑區(qū)域的熱環(huán)境和氣流流動(dòng)與建筑區(qū)域周圍的輻射系統(tǒng)密切相關(guān)。這種情況造成了居住區(qū)內(nèi)的高溫，居住區(qū)外的溫度可能產(chǎn)生熱島效應(yīng)，給人們的生活帶來(lái)不良影響。為了有效降低熱島效應(yīng)，需要做好建筑設(shè)計(jì)和布局，積極選擇美觀、生態(tài)、有效的綠化方式，減少熱島效應(yīng)的不利影響。比如做好屋頂綠化，對(duì)墻面進(jìn)行垂直綠化，增加一定的水景觀，合理調(diào)節(jié)溫度。這里需要特別注意的一個(gè)問(wèn)題是，在建筑設(shè)計(jì)以生態(tài)為基礎(chǔ)的時(shí)候，不僅僅是追求綠地面積的增加，而是將其與水景觀、林地、自然通風(fēng)等結(jié)合起來(lái)考慮，以提高生態(tài)設(shè)計(jì)的水平。在綠化植物與水景觀的搭配過(guò)程中，既要追求視覺(jué)效果，又要充分體現(xiàn)不同景觀在降低熱島效應(yīng)方面的優(yōu)勢(shì)，保證生態(tài)綠化建設(shè)的效果[5]。

3.7 建筑外圍結(jié)構(gòu)布置

建筑工程周邊結(jié)構(gòu)的布局設(shè)計(jì)將直接影響到建筑的整體效果。因此，設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)時(shí)需要注意外圍結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，外圍結(jié)構(gòu)可以從外窗和外墻兩個(gè)方面進(jìn)行設(shè)計(jì)。根據(jù)建筑物周圍風(fēng)向和地理環(huán)境的特點(diǎn)，最終的設(shè)計(jì)方案也會(huì)表現(xiàn)出不同的差異。一般情況下，外窗和外墻的傾斜會(huì)直接影響建筑物外表面的對(duì)流換熱系數(shù)。因此，在具體設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)師可以根據(jù)不同時(shí)期熱輻射的變化，調(diào)整外墻和外窗的傾斜設(shè)計(jì)方案，以提高建筑的散熱或隔熱效果。

在目前建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)主要包括了遮陽(yáng)設(shè)施、屋頂、門窗以及墻壁等，建筑物的圍護(hù)結(jié)構(gòu)也具備了節(jié)能、隔熱以及保溫效果，還在很大程度上影響到了室內(nèi)空氣質(zhì)量、建筑耗能、熱舒適環(huán)境、室內(nèi)采光度以及環(huán)境性能等。根據(jù)大量的研究表明，建筑工程項(xiàng)目建設(shè)施工的過(guò)程當(dāng)中外墻耗能基本上占到了整個(gè)耗能的40%以上。所以，要采取合理及科學(xué)的措施加強(qiáng)綠色節(jié)能設(shè)計(jì)，做好圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫隔熱工作。此外，對(duì)于當(dāng)前建筑工程項(xiàng)目來(lái)講，更加需要保障自然通風(fēng)。另外，相關(guān)的工作人員也需要結(jié)合建筑工程項(xiàng)目地理位置以及建筑的整體功能，選擇最佳最合理的圍護(hù)結(jié)構(gòu)。同時(shí)，由于當(dāng)前在實(shí)際使用材料的過(guò)程當(dāng)中，材料若具有一定的熱惰性情況之下，可以促使墻體的蓄熱性得到進(jìn)一步增強(qiáng)，同時(shí)也可以促使圍護(hù)結(jié)構(gòu)向室內(nèi)傳熱延遲時(shí)間得到一定的延長(zhǎng)，有利于將室內(nèi)表面最高溫度產(chǎn)生的時(shí)間和建筑實(shí)際使用時(shí)間相互錯(cuò)開。建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)當(dāng)中，其主體的部分是墻體，如果在墻體建設(shè)的過(guò)程當(dāng)中采取普通的建筑材料，基本上難以滿足保溫及隔熱的要求，所以一般會(huì)增加內(nèi)外保溫，如采用巖棉板、玻璃棉板、擠塑聚苯板以及聚氨酯發(fā)泡等保溫性材料，促使整體的保溫效果得到提升。第二，某些地區(qū)可以在室內(nèi)外以及墻體內(nèi)設(shè)置通風(fēng)帶，促使空氣層當(dāng)中部分熱量被帶走，避免室內(nèi)的熱量過(guò)多。第三，墻體外表面采取淺色材料進(jìn)行裝飾，這在很大程度上可以有效減少對(duì)熱量的吸收。

3.8 建筑室內(nèi)的節(jié)能設(shè)計(jì)

目前，要切實(shí)做好室內(nèi)的節(jié)能設(shè)計(jì)，包括室內(nèi)自然通風(fēng)的組織與設(shè)計(jì)，室內(nèi)照明節(jié)能設(shè)計(jì)、建筑室內(nèi)聲環(huán)境設(shè)計(jì)等。建筑設(shè)備節(jié)能在很大程度上可以促使建筑工程項(xiàng)目整體的能源消耗得到降低。選擇節(jié)能電器，實(shí)現(xiàn)電氣自動(dòng)化，安裝雨水收集凈化系統(tǒng)以及樓宇智能化系統(tǒng)，促使生活更加舒適方便的同時(shí)減少了能源消耗。與此同時(shí)，充分利用新能源，例如空氣能、太陽(yáng)能以及地?zé)崮艿?，要求相關(guān)的工作人員結(jié)合建筑工程項(xiàng)目的環(huán)境氣候以及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，進(jìn)行合理科學(xué)的利用。當(dāng)前時(shí)代背景下，現(xiàn)代化建筑室內(nèi)設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中要提倡反復(fù)使用、減少使用以及循環(huán)再生使用各種資源和能源，要盡可能降低能源、資源的消耗，同時(shí)避免過(guò)多的有毒氣體排放。在室內(nèi)設(shè)計(jì)的過(guò)程當(dāng)中要提倡科學(xué)化、人性化的設(shè)計(jì)，只有這樣，才能夠讓室內(nèi)空間環(huán)境得到改善，促使室內(nèi)更適合居住，同時(shí)保障環(huán)境的優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)建筑行業(yè)可持續(xù)性發(fā)展[6]。

綜上所述，生態(tài)建筑理論在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用具有諸多優(yōu)勢(shì)，既能突出建筑的整體價(jià)值和實(shí)用性，又能減少不必要的損失和浪費(fèi)，優(yōu)化建筑的室內(nèi)外環(huán)境，這對(duì)工業(yè)的發(fā)展和人民生活都具有重要意義。