生态建筑学在高层建筑设计中的应用

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摘要：生态设计是日后高层建筑发展的一个重要方向。本文介绍了生态建筑学研究的基本内容，分析了生态建筑学在高层建筑设计中的具体应用。

关键词：生态建筑学，高层 ， 建筑设计，应用

Abstract: the ecological design is the future of the development of the high-rise building an important direction. This paper introduces the basic content of ecological architecture research, this paper analyzes the ecological architecture design in high-rise buildings in the specific application.

Keywords: ecological architecture, top, architectural design, the application

中图分类号：TU2文献标识码：A 文章编号：

生态设计从长期看来是经济、节省并能获得可持续的社会效益的建筑，但建筑项目的初期投资却可能增加，增加的钱用于能源循环系统、水循环系统、太阳能系统等必需的投资，因此会花去一部分“将来的钱”。这部分钱增加了建筑的使用价值，节约了将来建筑的运转费用。生态设计，显然是日后高层建筑发展的一个重要方向。

一、生态建筑学研究的基本内容

生态建筑学对人和建筑环境并重。在人工生态系统中,自然环境和社会环境构成了人与建筑环境存在与发展的生态系统, 其中, 完善的自然生态环境不但是人工生态系统发展的物质基础, 而且自然生态系统的平衡规律又为维持人工生态系统的稳定与平衡提供了一般性原理。同时, 优美的自然景观环境又是一种 “ 文化资源” , 具有生理的、心理的和审美等多种社会价值, 是建筑环境 “ 人工美”离不开的。自然环境这种“ 双重价值” , 构成生态建筑环境的重要因素, 因此,生态建筑学所要研究的基本内容首先是在人与自然协调发展的基本原则下, 运用生态学原理和方法, 协调人、建筑与自然环境间的关系, 寻求创造生态建筑环境的途径和设计方法。体现人、建筑环境与自然生态在 “ 功能” 方面的关系, 即生态平衡与生态建筑环境设计和 “ 美学”方面的关系, 即人工美与自然美的结合。

社会环境因素对生态建筑环境在功能和形态等方面的影响很大, 生态建筑环境设计必须考虑经济、技术、美学和人文等方面的要求以及传统文化与风俗习惯的综合影响, 表现建筑的社会文化内涵。人、建筑和社会环境诸要素之间也存在着平衡关系, 社会进步意味着社会环境变迁, 必然推动建筑环境的变化和发展, 都离不开特定的时代和文化。生态建筑学的发展也需要生态美学的同步发展、 评价生态建筑环境的形象美则是生态美学的重大课题。

人工生态系统的主体是人, 建立对人有利的平衡是有关生态建筑理论和实践重要的问题。生态建筑学的研究就是要运用生态规律协调人、建筑、自然环境和社会环境的相互关系, 使生态建筑环境达到 “ 全能”的目标。

二、生态建筑学在高层建筑设计中的具体应用

1、生态高层建筑设计的基本原则和目标

生态高层建筑设计是将高层建筑这一人工物置于自然环境当中时，组成建筑与生态环境之间相互作用的生态系统，应充分考虑其对自然环境的适应和影响，以及建筑与自然环境之间物质能量的交换。在目前资源匮乏的现状下，特别强调高层建筑在资源利用方面充分体现“5R”原则 即 Revalue、Renew、Reuse 、Reduce 、Recycle。

2、对于能源的新认识

矿物燃料的消费是我们最大的环境问题之一，在生态敏感地区钻探、原油泄漏事故、空气污染和大气破坏都源于人类对矿物燃料惊人的需求。也许我们认为汽车和工厂是我们环境最明显的敌人，但是建筑能耗却超过了世界总能耗的一半。空调与采暖机械系统、照明系统和其它建筑技术现在正按照低能耗标准重新进行设计，并且，最重要的是，替代能源正在开发之中。现在，当建筑业主门能够购买可再生能源也就是清洁能源（太阳能、风能或水力发电）时，许多建筑师也在设计能够自己产生清洁、可再生能源的高层建筑，如果这种趋势得以继续，将来建筑师就可以设计出电力完全自给的建筑，并且还有足够的剩余电力送入城市供电系统。

路透社大厦（Reuters Building）由福克斯与福尔建筑师事务所（Fox & Flowle Architects）设计，位于纽约市第七大道和第四十二号大街，占据了时代广场的显要位置。大厦的玻璃幕墙内设计装有燃料电池和光电电池以提供能源，当这些技术最终得以实施后，它将是全美最大的两个注重环保的建筑之一。它装配的玻璃既可以减少阳光热量的集结，同时可以获得最佳的日光照明，此外它的空调系统配有双燃料吸收式冷却器，在防火楼梯间和维修间内装有占用传感器。

3、被动式照明和通风系统的应用

在 20 世纪 70 年代能源危机时期，许多建筑师建议把摩天楼和大型建筑物的全玻璃幕墙改成小一些的密封窗。人们设想，通过使采暖和制冷能量不至于散失到室外就可以减少用电量了。不幸的是，这一做法却导致了建筑过于依赖于机械空调和人工照明，室内空气质量恶化。尽管如此，少数有远见的建筑师还是设计出了更符合逻辑、兼顾人们舒适和健康的大厦方案，这些大厦采用了日光照明，用既能透气又能降噪隔热的双层窗来解决自然通风问题。现在，自然通风和照明的建筑策略已经成为更加广泛的共识，建筑师们正在开发先技术以便在最炎热的气候条件下为那些空前巨大的高层建筑提供自然通风，同时也重新启用古老的、已经被遗忘的一些策略，如百叶窗、天窗和遮阳板。

梅特拉 UMNO 大厦（Menara UMNO）位于马来西亚槟城，由汉沙与杨建筑事务所（T.R.Hamzah and Yeang,Sdn. Bhd.）设计。梅特拉UMNO 大厦是一个 21 层高的建筑，底座的 6 层由银行和停车场组成，上面有 14 层是写字楼，由于槟榔屿地区的房租较低，设计在运用自然通风来节省空调系统的耗能方面做了重点的考虑。对气流和太阳轨迹进行研究是杨经文的一贯方法，而对气流的研究在这个设计中尤为突出，以至于该建筑的外形也明显表现出空气动力学对建筑美学的影响，这成为杨经文设计造型的新的来源。针对当地的主导风向，杨设计了“导风的翼形墙体”，从进风口导入的气流通过专门设计的平台，这些平台发挥了类似“空气锁”的气囊作用，配合设置的可开合的落地门来引入自然风。翼形墙体的导风作用原理是在气流与建筑呈夹角的时候，位于建筑开口处的迎风翼形墙体可以产生一个压力梯度，与建筑开口结合形成一种类似气囊的作用，聚集并引导风流向建筑的内部。设计这种翼形墙体需要了解当地的主导风向，结合建筑的平面进深和建筑的形态，运用风洞试验或计量流体动力学模拟试验来验证，以此为依据来确定建筑开口大小、翼形墙体的形态、墙体的朝向，以及内部平面布局等。

4、植物和水的应用

要努力控制水的消耗、减少污水量以及利用自然植物减轻建筑对于周围环境的影响，建筑师理解绿色植物、水和污水之间的关系是相当重要的。高层建筑每天消耗数百万加仑的水，而一场暴风雨就会白白损失上百万加仑的水，这些水流入污水管道，或者成为吸收建筑材料中有毒物质的地下水。工程师和建筑师现在正在联手开发利用这些流失的水作为洗涤和卫生间使用的非饮用中水。由于进行光合作用而有助于人类健康，绿色植物也与建筑相结合用于在排入周围环境前治理充满化学物质的肥水。在一些建筑实例当中，绿色植物和其他生物甚至被用来把废水转化成饮用水。

瑞士再保险公司总部（Swiss Re Headquarters）由福斯特（Foster）主持设计，这座 41 层高的圆柱体塔楼可以容纳以伦敦为基地的再保险公司的全部员工。建筑包括办公室、零售区和公共广场。建筑的特点在于用若干螺旋上升的采光井将一系列旋转、放射状排列的楼层联系起来，这些采光井内有绿色植物，能打破建筑的尺度，并能行成风压差从而改善自然通风。新鲜的空气从每层楼外墙板上狭长的风口吸入，抽出的空气排放到室外或回收用于采暖。预期这套系统非常有效，以至于一年中大部分时间不需要空调，比一般的办公楼具有显著的节能效果。

参考文献：

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[2] 顾孟潮. 建筑学是生态的科学和艺术――《生态建筑学》首发式学术座谈会上的发言[J]. 重庆建筑, 2009,(07)

[3] 伟大的变革――编辑手记[J]. 室内设计与装修, 2006,(03)

[4] 亢亮. 中国风水理论在生态建筑学中的运用[J]. 城市住宅, 2010,(05)

[5] 张东, 陈琛. 生态建筑初探[J]. 魅力中国, 2009,(33)

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