論建筑與環境的和諧共生

張繼之

(東南大學成賢學院，江蘇南京 210037)

1 概述

人與自然環境的和諧共存應在人與其他生物的和諧共存中展開，其中生態建筑是必不可少的因素，為這種和諧共存提供了場所。

1．1 選題背景簡述

自從人類進入到21世紀以來，城市建筑的發展發生了天翻地覆的變化。世界各大城市都在往低能耗、高節能、可持續發展的方向上前行。在這一基本理論的指引下，各地都在創造出具有節能環保的建筑，將周邊的自然環境與人文環境完美的結合在了一起。

“短籬尋丈間，寄我無窮境”這是現代人迫切需要的一種精神需求。生活在鋼筋混凝土的城市中的人們，無比期望著一種陶淵明式的鳥語花香的工作和生活環境。但在城市化飛速發展的今天，這樣的生態建筑卻并不多見，建筑、人、環境三者之間的矛盾越發顯得突出。我們的建筑在追求形式美感的同時，忽視了生態、環保等造福子孫后代的根本內容。

1．2 選題目的及意義

為更好的解決這一矛盾，中央提出“建設節約型環境友好社會”，這是新時期我國建筑方面的進一步要求。

在這一精神的指引下，要求我們在建筑文化層面上進行更深入的探索，妥善積極的將建筑融入整體的環境氛圍中，并充分考慮人的切身感受，從而使其在建筑中扮演重要的角色。

2 重點研究的問題

研究如何在我國進行生態節能建筑的設計，探索在建筑設計中如何實現“建筑”“人”“環境”三者的有機結合。

基于這樣的目的，本文以蘇州青少年活動中心為例，通過對其建筑設計，自然環境，人居活動的綜合評估，從四個主要方面考察其主要特點，以期得出它與環境、人之間的必然聯系，從而探索出一條符合中國國情的綠色建筑發展之路。

3 蘇州青少年活動中心實際調研成果分析

3．1 研究對象確立

本次調查以蘇州青少年活動中心為研究個案，對其區位特征、建筑外觀、空間特征、照明系統、空氣調節情況、周邊生態環境、人員活動情況等多方面展開系統調研。在長達一個多月的數據調查和分析基礎上，結合現有理論和實踐經驗，初步探討了生態建筑、人、自然環境之間的關系。

3．1．1 案例概況

蘇州工業園區青少年活動中心是蘇州市第一個綠色建筑、江蘇省首個綠色公共建筑(見圖1)。其在2009年獲得了國家住房和城鄉建設部頒發的第一批“綠色建筑設計評價標識”，是一座面向青少年、服務全社會的大型公共建筑，集第二課堂、科普教育、影視劇活動、健身娛樂等功能于一體，設施先進、功能齊全、造型新穎、節能環保。

圖1 蘇州青少年活動中心

3．1．2 建筑設計原則

蘇州工業園區青少年活動中心在規劃、方案設計之初就確立了建筑設計的原則:

1)在建筑的運營周期內，最大限度地節約資源、保護環境和減少污染，為人們提供健康、適用和高效的使用空間，與自然和諧共生的建筑。2)在遵循節約資源、保護環境、健康舒適的原則進行設計的基礎上，還要適當考慮降低造價、便于施工以及運營過程中的操作簡單、經濟適用等因素。

3．2 因地制宜，順應本地域的自然生態環境，即建筑同大自然共生

大自然環境中存在著山、水、土、木、風、光、雨、熱等多種變化，每個城市的自然生態環境和人文環境也有著很大的區別，如何充分考慮本地域的特點，把握好建筑與環境的和諧統一，發展好建筑與大自然的共生是最為關鍵的難點之一。在這里我們以蘇州市青少年活動中心為例來說明建筑設計應如何創造適合本地域自然地理生態環境。

3．2．1 地域氣候

蘇州地處溫帶，屬亞熱帶濕潤性季風海洋性氣候，四季分明，氣候溫和，雨量充沛。年平均氣溫約17℃，年降水量1 300mm左右，無霜期230 d左右，日照約2 000 h。土地肥沃，物產豐富，自然條件優越。氣候特點:春夏之交多梅雨，夏末秋初多臺風，3月～8月降水量占全年雨量的63%。

3．2．2 建筑選址

在選址上，蘇州青少年活動中心可謂做到了極致，絕對是建筑與環境的一種完美結合。其位于蘇州工業園區現代大道與南施街交匯口，緊鄰白塘植物園，用地面積1．9萬 m2，建筑面積3．5萬 m2，建筑高度23．9 m，地上5層，地下1層，為多層鋼筋混凝土框架結構。

白塘植物園坐落在原“白塘湖”地塊內。公園總占地面積約60．5 ha(見圖2)。其中:陸地面積為47．3 ha(綠地面積37 ha)。水面面積13．2 ha。大面積的綠化和水面極大的改善了蘇州青少年活動中心所在區域的局部氣候。這里我們以一組數據表明。

圖2 白塘植物園

調查研究文獻發現:“城市綠化對所在區域熱環境的影響主要是在夏季降溫、增濕和產生微風。有關測量和理論分析表明，綠化覆蓋率每增加10%，氣溫降低的最高值為2．6%，夜間可達2．8%;當綠化覆蓋率達到50%時，氣溫可降低13%，其程度相當于基本抵消了城市熱島效應。成片的綠化與鄰近的建筑物因升降溫速度不一，可出現速度達1 m/s的局地風。城市綠化還有助于吸收粉塵，減輕城市區域的空氣污染，提高大氣透明度，從而有助于增加日照和日輻射強度。水的熱容較大，大面積的水面可減緩水面上空溫度變化，不但對鄰近陸域的溫度變化起穩定作用，還會形成局域風。

3．2．3 建筑朝向和外觀設計

蘇州青少年活動中心在建筑朝向設計時使建筑更多的房間朝向南向，充分利用太陽照明，節約采暖能耗，同時減少建筑東、西向的房間，減弱夏季太陽熱輻射的影響，節約空調制冷能耗。

整個建筑外觀設計從自然植物形態獲得啟發，試圖在建筑形態上創造出一種植物花瓣的意境(見圖3)。建筑語言從自然植物形態中提取，為城市帶來一種活潑、自由的景觀，成為一簇在城市中綻放的花朵，象征著青少年像祖國明日花朵般盛開。

3．3 堅持以人文本的核心建筑設計理念

不管建筑與環境結合得再好，最終是為了保障人們的生活質量，滿足人們對工作環境舒適性的訴求。

圖3 蘇州青少年活動中心夜景鳥瞰圖

3．3．1 自然采光設計

其內部的主要培訓教室沿建筑北側布置，頂層房間外有出挑深遠的鋼結構屋面，能起到防眩光的作用，內走道大量采用落地的玻璃隔斷及玻璃門，使走道及部分內側房間能借到從外側房間射進來的天光，機器人大廳頂部設大面積采光天窗，地下室的車庫部位為開敞式結構，周邊設有采光天井，物業用房高出室外地坪部分開高側采光窗，通過采取上述技術措施和構造措施加強了建筑物的自然通風和天然采光。

3．3．2 自然通風設計

蘇州市青少年活動中心的幕墻開啟率達到8%，起到了良好的自然通風效果;屋頂花瓣形式構造，樓梯不封閉，隱藏在花瓣下，可以作為引風、導風構件;建筑立面開口可以有效的引導自然通風;玻璃煙囪可進行熱壓拔風;中庭上空的天窗有較大的開啟，利用中庭上空的低壓起到“拔風”的作用，半地下室敞開式，與室外連為一體形成自然通風。在自然通風情況下，室溫能保持在舒適溫度范圍內，部分內區通風狀況較差的房間，通過新風管道和機械方式輔助通風。

3．3．3 節水節能

活動中心采用了環境智能控制系統和雨水收集系統;通過對屋面、綠地的雨水進行收集處理后，用于中心外道路沖洗和綠化灌溉，再生水源利用率達到了18．7%。

在建筑內部采用了節水器具、節能燈具、節能電梯、殘疾人電梯，節能率達到52．5%。

節水本身意味著節能，充分有效的減少污染，保護生態環境。中心多采用節水器具及設備，運用噴灌、管灌技術對園區的喬灌木進行灌溉。其在節約水費方面，創造的經濟利益也是非常直接的。

3．3．4 綠化

在綠化系統中，新材料的應用也是重中之重。大力發展建筑的屋頂綠化和垂直綠化有利于調節小范圍氣溫、防塵、防曬、減少二氧化碳排放量、降低建筑的噪聲。

蘇州青少年活動中心大量采用了輕質人工土壤。其可以對屋頂進行綠化并大幅度減輕荷載重量，從而營造真正宜人的屋頂花園景觀。在屋頂施行綠化，能夠產生巨大的經濟和社會效益。土壤的隔熱效果和植物的綠蔭效果，能夠間接的減少冷暖空調的費用，大量的減少碳排放量。

3．4 采用多項國內外先進的節能技術

建筑作為建筑、人、環境和諧關系的主體，在設計中不再孤立地考慮自身系統的可能性，而是以自然生態系統良性循環為基本原則，結合當地環境、生活方式、歷史文化、建筑特征和先進的技術等多種因素來綜合創造。

3．4．1 提高外圍護結構的保溫隔熱性能——增加人體舒適度

建筑結構的保溫隔熱做法，最常用的手法就是選用導熱系數小、強度高的建筑材料，如陶粒混凝土、加氣混凝土等;但在現場的調查中我們發現蘇州青少年宮外墻保溫采用了25 mm厚泡沫擠塑保溫板(見圖4)。它是目前世界上最好的保溫材料之一，有極低的導熱系數(導熱系數僅0．026 W/(m·K))，還有抗壓，抗老化，輕質高強等特點，更具有優越的抗濕性能，見表1。水是較強的導熱體，在節能選用時常選用吸水率較小的材料。泡沫擠塑保溫板所特有的微細閉孔蜂窩狀結構，有極佳的抗水性，能夠提高建筑的節能效果，并增加人們在其內部空間活動的舒適性。

表1 泡沫擠塑保溫板技術性指標

3．4．2 使用高性能的新型幕墻——滿足現代技術解決建筑節能和享受自然需求

在公共建筑中，外窗是建筑能耗中最大的一個方面。在建筑設計中為了獲得較好的采光和景觀視線，美化外立面，經常采用大面積開窗的形式。單純的考慮外立面的美觀帶來的是能源的浪費和開支的增加。夏季冷量損失和冬季熱量損失和這兩個大窟窿如何補起來，如何減少大面積玻璃幕墻帶來的負面影響是一直無法真正解決的問題。

蘇州青少年活動中心的玻璃幕墻采用了國內外廣泛運用的Low-E中空玻璃(見圖5)。通過研究發現，Low-E玻璃對可見光保持較高的透過率，不僅能阻止室內熱量的外泄、吸收太陽輻射能量、降低采暖負荷、節省采暖費用，更重要的是它可以大大減少玻璃表面與室內空氣的溫差，提高室內舒適質量。新材料的應用，極大地減少了建筑能耗，提高了人在室內環境中的舒適性。

圖4 泡沫擠塑保溫板

圖5 蘇州青少年活動中心的玻璃幕墻

3．4．3 運用環保建筑材料隔音減噪——增加人體舒適度

在調查文獻中發現，西方國家的公共建筑中地面材料普遍采用“浮筑樓面”的做法。所謂“浮筑樓面”就是在鋼筋混凝土樓板上墊一層以礦棉為主的彈性隔聲層，然后再鋪樓面。固體的傳聲效果在固體、液體、氣體之中是最強的，現在固體傳聲被大大緩解了，樓板的隔聲性能也就大大加強了。“浮筑樓面”有很好的撞擊聲隔聲性能，但要增加5 cm～7 cm的樓板層高度。

這一技術在國內建筑的施工中并不常見，其根本原因在于經濟性的考慮，蘇州青少年活動中心是采用這一技術的先驅。其實，其經濟性也是合理的。據測算，普通樓板與浮筑隔聲樓板造價差為 11．9元/m2，按中心3．5萬m2來計算，也只有420 000元左右，應該還是值得全國范圍內推廣選用的。

4 結論與建議

通過本文的案例介紹，有助于建筑設計人員靈活的把握好建筑、人、環境之間的和諧關系。

4．1 結論

建筑與環境的關系應以“建筑與環境共生”“人與建筑共生”“環境與人共生”作為基本出發點，貫徹可持續發展的戰略，樹立生態觀念和發展的觀念，建筑、人、環境應共生互惠、協調發展。

4．2 建議

建筑在設計上一方面要提高節能技術水平、綜合運用好新材料新技術，另一方面是設計者一定要把握好人、建筑、環境之間的微妙關系，從而能夠開拓出建筑節能設計更廣闊的領域。

5 結語

明媚的陽光、清新的空氣、宜人的景觀和健康的環境是人類永遠的向往。建筑可以取代自然環境而成為現代人類生活的庇護者，卻不能改變人類對自然界的依賴。因此，建筑無時無刻都應該向自然環境學習，立足樸素的自然原理，為生活在它庇護下的人類提供自然、健康、和諧的生活環境。

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