浅谈对生态建筑及生态设计的认识

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摘要：随着生态环境的破坏与可持续发展观念的兴起，生态建筑越来越收到建筑师的重视，并得到全社会的关注。生态建筑是一个宏观的概念，它收到多种因素的综合作用。生态建筑设计，首先规划选址合理，减少环境污染，资源高效循环利用，降低能源消耗，采用太阳能、风能等可再生资源等，提高建筑的保温隔热性能，实现建筑节能，这是生态建筑采取的基本策略。

关键词：可持续发展 建筑 生态 设计 太阳能

科技的飞速进步、经济的飞速发展，带来了人类社会的空前繁荣。然而高能耗的发展也给我们带来了许多麻烦：稀有物种的灭绝，生态环境的失衡，自然能源的枯竭，气候条件的恶化……这些现象不断出现，不得不引起人们的反思。面对这种情况，生态建筑设计越来越被重视。

1生态建筑学

所谓生态建筑，概括地说是用生态学的原理和方法，以人、建筑、自然和社会协调发展为目标，有节制地利用和改造自然，寻求最适合人类生存和发展的生态建筑环境，将建筑环境作为一个有机的、具有结构和功能的整体系统来看待。20世纪60年代，建筑师保罗・索勒里创建了城市生态理论，把生态学和建筑学合并为一体，即Arcology，意为生态建筑学，并在《生态建筑学：人类理想中的城市》中提出了生态建筑学的理论。1969年，美国著名景观建筑师麦克哈格所著《设计结合自然》的出版，标志着生态建筑学的诞生。

2关于生态建筑设计的几点问题

生态建筑设计是将建筑这一人工物至于自然环境中时，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景观的适应和影响，以及建筑与自然环境之间物质能量的交换。因此，在进行设计时应考虑如下问题：

2.1总体综合的设计观念 （图1 西塔里艾森）

建筑设计中应综合考虑各种因素――物理的、化学的、生态的、社会的环境，以满足人的身体和心理、精神方面的各种需要。设计中的环境综合考虑将不仅包括室内空气质量，也包括热舒适度、良好的光照、声学环境及空间大小关系等。符合人类需要的（使用者、管理者、参观者）建筑将不需要时常的改变和更新或重新改造，而这些都意味着材料和能源的额外消耗。对建筑的满意度越高，那么建筑的改动越少，使用的时间也越长，避免附加的建设活动。

2.2重视现场调查研究

在设计过程初期要对用地资源进行仔细的评估，了解光照条件、风向、微气候环境、排水模式、土壤成分、植被、水资源等情况，以指导设计。敏感的设计目光应超越用地红线，从更广泛的范围来评估工程对周围环境的影响;同时尽可能考虑建筑对用地附近一定范围内的生态系统、野生动物栖息环境等的影响。建筑所在场地的地形、植被、水体等自然要素是构成自然生态系统与场地特质的组成部分。特定的地形地貌本身就是一种自然风景资源，这一点今天已被越来越多的人所认识。（图1）赖特设计的西塔里艾森是赖特的工作室和私人住宅。它坐落在沙石荒漠中，就像从大地里生长出来的，粗糙的石墙渐渐消失在地平深处，周围遍布仙人掌，纵横交错的木架似乎是风沙涤荡后的残存，经受着阳光的炙烤和岁月的洗礼。

2.3充分利用旧建筑

拆除旧建筑必然会带来垃圾污染、噪声污染,造成不必要的浪费。拆除旧建筑就意味着增建新建筑，新建筑的建造过程又会产生新的资源和能量的消耗，产生新的废弃物，还可能占用更多的土地，增加新的环境负担。由此可见，应有意识地延长现有建筑的使用寿命，对于要拆除的建筑，应考察并选择可重复使用的材料和构件运用到设计中去。德国北杜伊斯堡景观公园是玛埃特西里的前蒂鼓风炉炼钢厂的遗址，除了保存下来的鼓风炉炼钢厂和煤矿及钢铁工业以外，冶炼厂的烧结厂、铁和锰仓库以及属于公司的铁路的众多铁轨都坐落在那里。（图2）该公园一方面向后人展示了辉煌的工业历史，另一方面，也为后人提供一处休闲娱乐的好地方。

3 生态元素的分析及设计方法 (图2德国北杜伊斯堡景观公园)

3.1双层墙系统

自从密斯等老一辈现代主义建筑师发展了玻璃幕墙以来，它一直是最为流行的一种外墙形式。在当代中国更是被看做“国际化”时代建筑的必备元素。然而，70年代能源危机后，人们逐渐认识到玻璃幕墙在能源消耗方面的严重缺陷，发展了不同的系统来增强玻璃幕墙的热性能。其中最常见的处理方法之一是在常用的玻璃窗上增加若干层玻璃层，发展出所谓的“双层玻璃幕墙”。许多研究表明，双层外墙系统有很好的热工性能，它能提供一种“空气流动的密封”，它可以让空气流动进行通风，但同时又具有良好的绝缘性能。其工作原理是空间腔里较低的气压把部分废气从房间抽出，并吸走太阳辐射热后变暖，自然的上升，从而带走废气和太阳辐射热。（图3）

和传统的窗户相比较，虽然根据制造和施工标准的不同，双层幕墙的效果会受到影响，大体能够减少20～25的能耗。双层玻璃幕墙系统的效能收到下列因素影响：自然通风、机械辅助通风的效率、玻璃种类及排列顺序、空气腔的尺寸和深度、遮阳装置的位置和面积等。这些因素的不同组合将提供不同的热、通风和采光效能。在空气腔中增加日光控制装置（百叶、光反射、热反射板等）可以同时满足建筑自然通风、自然采光的要求。今天的人们逐渐认识到建筑的幕墙可以像生物的皮肤一样，被设计成为具有“自由呼吸”的功能，并依据外界气候条件加以调节，优化与自然能源的交换。采用了双层玻璃幕墙结构的REW AG 行政总部，就是这样一个实例。在技术上，主要发展了“呼吸的外墙”来平衡热绝缘要求和日照、自然通风间的相互矛盾，通过控制和利用日照以及室内外空气的流通，以满足节能策略对建筑自然通风和有效利用日照的要求。 （图3 双层玻璃幕热循环示意）

3.2建筑“腔体”

建筑“腔体”的运用，在生态建筑中起着能量循环和微气候的调节作用。建筑“腔体”精妙的与自然进行着物质和能量的交换，维持着室内环境的高舒适性。一方面对建筑的采光有着特殊的作用，另一方面改善了建筑室内的自然通风环境，不仅提高了室内的空气质量，而且也为减少建筑的机械通风耗能作出了贡献。斯蒂文・霍尔设计的美国波士顿麻省理工学院学生宿舍，10层高，140多米长的建筑设计成为一个多空的“腔体”，几个上下贯穿多个楼层、带有大窗户的奇特光井，从建筑仿生学角度来看他们可以通过热压差使建筑物内的空气流动，加上宿舍单元可灵活开启的组合，形成建筑腔体与表皮协同作用的调节机制。该建筑比较成功的体现了建筑“表皮”和内部“腔体结构”的协同调节机制。光井顶部大面积的玻璃窗可根据气候环境的实际情况，控制窗的开启程度；而且宿舍内的九扇窗户可以分别选择加以开合，灵活地配合腔体顶部的窗户进行室内空气的调节，使室内环境的舒适性具有生态意义。夏季利用“烟囱效应”降温，在打开腔体顶部窗户的同时，宿舍单元则开启小窗户，利用腔体的热空气上升形成的负压促进室内及腔体内空气的流通。在冬季可关闭腔体顶部的窗户，形成一个温暖的缓冲层，能充分吸收太阳辐射热形成“温室效应”。至于气候适宜时，宿舍可根据需要自由地选择开窗与否。这种表皮与其那个题协同作用的机制，通过对建筑形体空间的有机处理，取得了合乎逻辑的生态效果。

4 总论

总的来讲，生态设计思想不仅是一种设计风格和手法，它还深刻地反映了当代人的哲学思考，表现了一种强烈的反思意识。实际上是人类自己提出了一系列的问题：我们应以何种方式对待人类社会？我们怎样才能在地球的生态和资源限度下生存下去？我们怎样才能在城乡间建立其起一种更好的关系，我们怎样才能保障人类以外的物种的权利？因此，生态建筑所涉及的不仅仅是艺术问题，而是更深层次的文化问题、哲学问题和伦理问题。生态建筑表现出来的是对宇宙和人类的终极关怀和忧患意识。

参考文献：

1李博，生态学.北京：高等教育出版社，1999

2周曦 李湛东.生态设计新论―对生态设计的反思和再认识，南京：东南大学出版社，2003

3 李保峰 双层玻璃幕墙研究，建筑学报，2001.11

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