生態(tài)理念在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究

張 帆

（安徽省城建設(shè)計(jì)研究總院股份有限公司，安徽合肥 230041）

生態(tài)理念以尊重自然、愛護(hù)自然為前提，在發(fā)展中追求與自然的和諧共生，將其運(yùn)用到建筑設(shè)計(jì)中是為了追求建筑與周圍的生態(tài)系統(tǒng)融為一體，實(shí)現(xiàn)建筑在建設(shè)及使用的過程中低污染、低能耗，使建筑具備環(huán)境友好的特性。

1 生態(tài)建筑技術(shù)

生態(tài)建筑建設(shè)中除了采用生態(tài)環(huán)保材料之外，還可以應(yīng)用生態(tài)技術(shù)，如太陽能及風(fēng)能的利用等，都屬于生態(tài)技術(shù)。

常見的典型生態(tài)技術(shù)還包括在建筑周邊利用生物修復(fù)技術(shù)構(gòu)建多層次、功能多樣的植物群落，提高生態(tài)建筑綠化環(huán)境的自我維護(hù)和發(fā)展能力，降低維護(hù)成本，并通過其光合、蒸騰作用維護(hù)建筑周圍的環(huán)境，起到改善空氣質(zhì)量、減小噪聲、殺菌抑塵的作用，使建筑周邊景致更美觀，提高建筑品味。除此之外，還可以應(yīng)用生態(tài)墻體，部分高科技含量的建筑玻璃幕墻采用鏡面玻璃和普通玻璃結(jié)合運(yùn)用的方式，在玻璃隔層間充入干燥空氣制成中空玻璃。

中空玻璃的隔音、隔熱、防潮、防結(jié)霜能力更好，且強(qiáng)度較大。根據(jù)實(shí)際測量，雙層中空玻璃能夠抵擋90%的太陽輻射熱，保障光照的前提下避免引入過多熱量。使用中空玻璃幕墻能使建筑冬暖夏涼，減少建筑在溫度調(diào)節(jié)上的能源消耗。

例如西班牙的泡泡形淡水工廠，由一系列堆疊在一起的生物圈構(gòu)成，外觀類似一堆肥皂泡。玻璃圓頂結(jié)構(gòu)能夠利用紅樹過濾海水以獲取淡水；紅樹可吸收咸水中的物質(zhì)并滲出淡水。淡水鉆出紅樹體外后蒸發(fā)并凝結(jié)成露水，工廠內(nèi)的淡水池負(fù)責(zé)收集露水，節(jié)約了大量淡水資源。

西班牙泡泡形淡水工廠如圖1所示。

圖1 西班牙泡泡形淡水工廠

2 設(shè)計(jì)融入生態(tài)理念

在建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)用生態(tài)理念不單純地在建筑周邊設(shè)計(jì)一些綠化帶，應(yīng)從根本上追求建筑與自然環(huán)境的和諧統(tǒng)一，構(gòu)建生態(tài)平衡的狀態(tài)。

（1）進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)之前，設(shè)計(jì)師需要對工程現(xiàn)場進(jìn)行實(shí)地考察，設(shè)計(jì)中應(yīng)秉承對自然生態(tài)的尊重和愛護(hù)，最大限度地避免破壞周邊已有的綠化工程。盡量進(jìn)行就地取材，結(jié)合本土植物和自然景觀進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)，為建筑起到點(diǎn)綴、美化的作用，也節(jié)約了額外進(jìn)行生態(tài)建設(shè)產(chǎn)生的費(fèi)用和對環(huán)境造成的影響。

（2）設(shè)計(jì)建筑整體造型和顏色時(shí)，應(yīng)盡量減少建筑與周邊生態(tài)環(huán)境的違和感，追求和諧統(tǒng)一的自然之美，強(qiáng)調(diào)對自然的回歸和體驗(yàn)。

例如皮亞諾設(shè)計(jì)的特吉巴奧藝術(shù)中心，根據(jù)當(dāng)?shù)嘏镂萁ㄖ邮降哪纠呓Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了能夠體現(xiàn)當(dāng)?shù)匚幕慕ㄖ?，得到了行業(yè)內(nèi)設(shè)計(jì)師的一致好評。

此外，建筑的設(shè)計(jì)還應(yīng)當(dāng)充分利用環(huán)境優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)建筑使用過程中的節(jié)能環(huán)保。比如利用自然風(fēng)力為建筑進(jìn)行通風(fēng)調(diào)節(jié)空氣，利用光照實(shí)現(xiàn)建筑內(nèi)一定的照明、溫度調(diào)節(jié)功能等，通過合理利用自然資源節(jié)約建筑暖通方面的能源消耗。迪拜因其所在的地理位置日照充足，設(shè)計(jì)了太陽能垂直村，收集太陽的光線并將其轉(zhuǎn)化為能量使用。

迪拜太陽能垂直村如圖2所示。

圖2 迪拜太陽能垂直村

（3）依據(jù)生態(tài)理念中的持續(xù)發(fā)展思想，設(shè)計(jì)師還應(yīng)為建筑未來的發(fā)展留有充足的空間和足夠的彈性，在設(shè)計(jì)中對建筑的可生長性以及可預(yù)留空間的大小、對科技的快速吸納運(yùn)用等因素進(jìn)行綜合考慮，以滿足隨著經(jīng)濟(jì)和科技發(fā)展，人們對建筑功能不斷擴(kuò)充的需求，延長生態(tài)建筑的使用壽命。

建筑師應(yīng)考慮建筑在到達(dá)使用壽命需要拆除的情況，減少對周邊環(huán)境的污染和影響[1]。

德國的漢諾威26號展館是生態(tài)型大跨結(jié)構(gòu)的展覽建筑，是建筑結(jié)構(gòu)和對環(huán)境中可持續(xù)發(fā)展的能量形式進(jìn)行優(yōu)化開發(fā)的完美體現(xiàn)，設(shè)計(jì)師將其設(shè)計(jì)成具有代表性的斷面形狀，使功能性的空間高度足以呼應(yīng)大廳的巨大面積，并提供一個(gè)自然通風(fēng)的必要高度，保障了熱量上升的構(gòu)造效果得以充分發(fā)揮。該建筑的大面積區(qū)域允許自然光線射入，但避免了陽光直射，使光線明亮但不耀眼。該建筑屬于展館，展廳內(nèi)有大量的藝術(shù)作品，利用自然光照明不僅節(jié)約了大量電能，還能為使用者帶來生理和心理的舒適感。為了避免使用自然光線引入過多的熱量，設(shè)計(jì)師托馬斯·赫爾佐格通過在建筑北向天窗上設(shè)置百葉，將北向光折射到展館室內(nèi)屋頂上的發(fā)射板，將北向光線均勻地引入室內(nèi)，北向光屬于漫射光，帶有的太陽熱量較少，妥善地解決了采光和遮陽問題。該建筑采用自然通風(fēng)和機(jī)械通風(fēng)結(jié)合的方式保證室內(nèi)空氣質(zhì)量，調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度，在不影響建筑的換氣量的同時(shí)降低能耗，契合節(jié)能環(huán)保的生態(tài)理念。

3 選用環(huán)保建筑材料

根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，建筑材料的成本超過建筑總成本的60%，建筑材料的選擇在建筑設(shè)計(jì)中占有重要地位。在生態(tài)理念中選擇建筑材料時(shí)應(yīng)保證建筑的安全性，為使用者提供自然、舒適的環(huán)境，減少對自然資源的索取。傳統(tǒng)的建筑施工中的材料可回收再利用的性能較差，對環(huán)境的污染也比較嚴(yán)重，生態(tài)建筑理念提倡建筑材料的重復(fù)、循環(huán)利用，使用可再生資源代替不可再生資源。

建筑選擇綠色環(huán)保的建筑材料，節(jié)能減排，減少資源消耗，避免環(huán)境污染。生態(tài)建筑的工程建設(shè)材料盡量就近選擇，減少材料運(yùn)輸過程中造成的資源浪費(fèi)，減少對自然環(huán)境造成的負(fù)擔(dān)[2]。

生態(tài)環(huán)保建筑材料具有能耗低、污染小、可再回收利用等優(yōu)點(diǎn)，部分材料在生產(chǎn)中也應(yīng)用了廢料再利用的技術(shù)，如以廢棄物、工業(yè)礦渣為原料生產(chǎn)的生態(tài)水泥、生態(tài)混凝土，還有回收加工的鋼材、復(fù)合板材等[3]。

生態(tài)建筑材料除了能夠有效保護(hù)環(huán)境外，對人們的健康也更友好，含有高新科技的生態(tài)建筑材料具備凈化空氣的功能，避免了傳統(tǒng)建筑和裝飾材料中苯、甲醛、醚類對人們身體健康造成危害。

秸稈板材和貝殼粉涂料是兩種優(yōu)質(zhì)的生態(tài)環(huán)保建筑裝修材料。秸稈板材是以成熟農(nóng)作物的秸稈為原料生產(chǎn)的板材，秸稈中的粗纖維含量高，不能用于喂養(yǎng)禽畜，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中往往焚燒處理，對環(huán)境造成嚴(yán)重污染，應(yīng)用于建筑生產(chǎn)中，能夠減少污染，為建筑業(yè)提供節(jié)能環(huán)保的優(yōu)質(zhì)材料[4]。

經(jīng)過多年的科研研究，我國終于成功研制出以秸稈、稻殼等植物莖稈為原料的不含甲醛的秸稈板材，經(jīng)檢驗(yàn)其所有的物理性能均可以達(dá)到國內(nèi)外木質(zhì)板材的要求，且具有重量輕、機(jī)械性能好、隔音保溫、耐火阻燃、防水防腐、無污染、易安裝、成本低等多種優(yōu)勢，使用壽命長，可再收回利用，在建筑施工中可以代替多種輕質(zhì)的建材[5]。

秸稈板材的可塑性好，可用作室內(nèi)外墻板、裝飾板、地板、防火臺面、護(hù)欄等，也可用于生產(chǎn)各種家具。秸稈板材的成功研發(fā)為社會提供了新型環(huán)保建筑材料，其價(jià)格低、品質(zhì)高，緩解了我國木材原料供應(yīng)不足的情況，為保護(hù)森林資源做出了貢獻(xiàn)。

貝殼粉涂料屬于石灰類涂料，其利用碳酸鈣脫碳的化學(xué)原理實(shí)現(xiàn)了無機(jī)材料的化學(xué)黏結(jié)，使用貝殼粉涂料代替?zhèn)鹘y(tǒng)建筑涂料，可以有效節(jié)約石油資源，減少生產(chǎn)能耗、生產(chǎn)成本和有害物質(zhì)的排放。貝殼粉涂料不污染環(huán)境，且還具有一定的除味、抗菌作用，其中含有鈣的化合物，可以對室內(nèi)的煙、一氧化碳和浮游粉塵起到吸附作用，燒制的貝殼粉末還對大腸桿菌、沙門氏菌、黃色葡萄糖菌有明顯的抑制作用，將貝殼粉涂料用于室內(nèi)裝修可以減少化學(xué)物質(zhì)對人身體的侵害。

4 結(jié)語

生態(tài)建筑理念對社會健康、持續(xù)地發(fā)展具有重大意義。將生態(tài)理念融入建筑設(shè)計(jì)中，能夠?yàn)榻ㄖ氖褂谜咛峁└孢m、更安全的環(huán)境，推進(jìn)建筑業(yè)改革創(chuàng)新，為保護(hù)生態(tài)環(huán)境作出巨大貢獻(xiàn)。