生態學理論視角下的高層建筑設計研究

朱山發

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摘要：隨著城市的不斷擴張以及社會文明程度的不斷提升，高層建筑除了要滿足常規的舒適、成本標準外，還需要滿足生態環保標準。首先，從生態學理論視角分析了現代高層建筑設計的構想要點。接著，對如何在高層建筑設計中進行生態操作和實現，從空間布局、外部材料選擇以及能耗方案等方面進行了簡單分析。

關鍵詞：生態學理論；高層建筑設計；生態建筑；城市化

1.生態學理論對高層建筑設計的構想

從生態學理論來看，高層建筑設計時需要將高層建筑自身與周圍的環境視為一個相互影響的生態系統，為了確保這個生態系統在健康的狀態運行，就需要對高層建筑進行生態優化。要實現這種高層建筑的生態友好轉化，就需要實現以下5R構想Revalue——再評價、Renew——更新和改造、Reuse——再利用、Reduce——降低資源消耗以及Recycle——循環利用。

1.1Revalue——再評價

為了實現高層建筑設計的生態友好，就需要對原設計進行重新審視，對其綜合優缺點進行檢視。經過產業革命以及信息化的推動，現代社會已經具備了創造大量財富的技術和能力，也擁有了消耗豐富產品的動力和渠道。然而，這個過程卻對生態環境造成了極大損害。能源危機、環境危機已經對人類的生存和長期發展造成極大危害。建筑高層作為人類的“房屋奢侈品”在相當長的時間內都是人類文明和財富的象征。然而，隨著人們逐漸在追求財富的狂潮中冷靜下來，開始對高層建筑的能耗問題、污染問題以及航空安全問題等進行反省。因此，越來越多的人開始對高層建筑提出了更好、更高的生態標準。在這種背景下，既需要對高層建筑的經濟性進行考量，還需要對其生態性進行再評價。否則，會影響到城市、區域甚至整個人類社會的可持續發展能力。

1.2Renew——更新及改造

這是指對已經建成的高層建筑，在保證安全等基本條件的前提下，需要對其進行部件更新或者局部改造，從而使其獲得新生。由于高層建筑多位于城市的重要街道或者街區，如果由于規劃、老舊等原因而需要進行廢棄或者炸毀，不僅會造成浪費，而且還會產生新的垃圾、噪音和塵土污染。炸毀后的建筑免不了進行新建筑建設，這又會形成新一輪的資源消耗和環境污染。因此，對這些高層建筑就可以考慮進行更新改造。通過節能環保技術使得這些高層建筑重新具備使用價值，不僅可以避免資源浪費，還可以減少人力、資金的耗費。例如，在對上海市某老舊高層建筑進行改造時，為了在其繼續使用的過程中有效控制能耗，就需要對其空調系進行生態改造，從而改變統耗能極大的現狀。改造中主要利用了最新的PLC（可編程邏輯控制器）、變頻器以及溫度傳感裝置，從而能夠對室內空調的能耗進行有效控制。這項改造完成以后，整棟建筑能耗降低了23%，從而實現了老舊建筑的“生態化”。

1.3Reduce——降低資源消耗

這是指在高層建筑設計的過程中，需要充分考慮到后期建設的能源、資源消耗。在不影響建筑的功能時，需要充分運用生態友好型的材料、能耗耕地的保溫系統。同時，還需要將建筑本身的地理位置行優化，防止因為建筑而影響周圍的生態平衡。

1.4Reuse——再利用

在城市改造的過程中，很多材料和設備是可以被重新使用的。在進行高層建筑設計時，需要對一定范圍內的剩余資源進行調查和再配置，盡可能減少對新材料的消耗。這種再使用的思想是實現生態保護和資源節約的重要途徑，它具有易于操作、成本低的特點。

1.5 Recycle——循環利用

循環利用是當前及未來進行資源和環境保護的主要途徑。在高層建筑設計的過程中，也需要考慮對資源（尤其是緊缺、不可再生和稀有資源）的循環利用。如圖1所示，為了對高層建筑的水資源進行循環利用，可以設計采用分質排水系統。在該系統中，廢水沒有被直接排入下水道，而是供用戶洗車、澆花或者用于噴泉。居室飲用水剩余部分則可以被用來進行洗手間清晰。

2.生態型高層建筑設計的操作和實現

從以上分析可知，生態型生態型高層建筑設計對環境、資源以及人類生活質量都十分重要。那么，在進行生態型高層建筑設計時，應該在哪些方面進行操作從而如何實現美好的構想呢？筆者認為，可以從組合設計等角度展開。

2.1重視空間組合生態設計

從生態學的角度來看，在一定范圍內，不同的空間結構會形成不同的生態圈，從而對生活在其中的人類、動植物都會造成不同的外在感受和潛在影響。因此，應該從建筑設計階段就開始對建筑內部及周圍的空間組合進行合理設想和研究。首先，要對建筑的空間按照不同的使用需求進行功能劃分，比如，辦公區、商業區以及居住區等。其次，要考慮到不同空間所需要滿足的不同生態條件。比如，辦公區要求有良好的采光條件，且對噪聲隔絕有較高要求；商業區則需要更看重通風條件，排水條件以及緊急情況的疏散。第三，在建筑設計的過程中，需要充分考慮到高層建筑及其周圍環境的熱島效應。為了在最大程度上減少熱島效應，可以考慮在建筑頂部、周圍設置綠化區，在降低吸熱量的同時，制造局部更好的景觀以及新鮮空氣。比如，設計庭院，進行有效的綠化，可以有效提升生活的環境感官；對建筑進行垂直綠化，降低建筑整體對熱量的吸收，從而提升生活的舒適度。最后，需要通盤考慮主體空間、輔助空間的合理搭配，尤其不能壓縮電梯房、上下不行樓梯空間的條件，它們的通風性、采光性也需要得到適當滿足。

圖1 分質排水系統示意圖

2.2注重高層建筑外部材料的生態化選擇

相比較于普通建筑而言，高層建筑要承受更多的風力侵蝕、光照侵蝕、污染氣體侵蝕、雨水侵蝕以及塵土侵蝕。因此，如果要使得高層建筑具有良好的生態性，就需要從生態的角度來研究和選擇外部材料。比如，應該選擇什么樣的材料才能夠更好地與主體建筑黏合？如何選擇材料才能夠建設雨水尤其是城市酸雨對建筑的侵蝕和損害最小？如何選擇材料才能夠有效地減少對熱量的吸收？又需要如何選擇材料才能夠降低“熱脹冷縮”對建筑外表和重要部件的毀損？從經濟、環境和成本的角度考慮這些外部材料的選擇，不僅能夠是的高層建筑更好地適應環境，而且還可以提升用戶的舒適度和安全感。

2.3充分考慮建筑的能耗方案

相比較于普通建筑而言，在高層建筑中鋪設的能源設備需要滿足更高的標準，而且由于用戶數量較多，單位時間內的能耗較大。一旦，能源設備出現問題，造成的損失面也較大。因此，在進行高層建筑設計時，需要設計一個合理的能耗方案。從生態學的角度來看，建筑功能的正常發揮需要消耗不能緊依靠外部供應，建筑本身也可以被充分利用。比如，優化建筑的室內采光，降低對電能的消耗；將建筑設計為南北朝向，以便能夠更好地進行自然采風，從而降低夏季的耗電；充分利用屋頂、外墻壁來按照太陽能設備，在降低電能和天然氣消耗的同時，還可以為意外狀況提供備選能耗方案。

對于用地緊張的城市而言，要滿足巨大的生產、生活需求，規劃和建設高層建筑是具有一定合理性的。然而，從長遠的角度來看，需要從設計階段開始就對其生態性、成本、功能等進行綜合考慮。從現實的角度來看，為了實現高層建筑設計的生態友好，除了需要設計師自身過硬的設計技術以外，還需要材料、建設等行業也不斷進行探索，從而將優秀的設計變成現實。

參考文獻：

[1]何雅俊.基于有機性視角的現代建筑中庭空間研究[D].浙江大學，2015.

[2]黃麗坤.基于文化人類學視角的鄉村營建策略與方法研究[D].浙江大學，2015.