談生態建筑及其設計

胡香成

【摘 要】隨著社會的進步和人們生活條件及水平的日益提高，尤其是可持續發展戰略的提出并逐漸被人們所認識，生態建筑及其設計已經成為我國及世界許多國家建筑設計的一個新的理念，并逐漸成為建筑領域的一個新的熱點和一種發展趨勢。本文簡要論述了生態建筑的發展趨勢，說明了生態建筑設計的基本原則和目標，分析了生態建筑的特征及其對設計的基本要求，并舉出了國外生態建筑的范例，以引起人們對生態建筑的關注。

【關鍵詞】生態建筑；可持續發展；建筑設計；生態環境

Talk about ecological building design

Hu Xiang-cheng

（Taiyuan Jiancaoping district， towns and villages the management station Taiyuan Shanxi 030023）

【Abstract】With the increasing of social progress and people's living conditions and the level of sustainable development strategy proposed understanding of ecological building and its design has become a new concept in our country and in many countries of the world architectural design，and gradually building a new hotspot and a development trend. This article briefly discusses the development trend of ecological architecture， describes the basic principles and objectives of the ecological building design， and analysis of the ecological characteristics of the building and its design requirements， citing the example of eco-building abroad to cause ecological building concern.

【Key words】The ecological building；Sustainable development；Architectural design；Ecological environment

1. 序言

（1）在過去相當長的一段歷史時期內，人類社會的發展幾乎無節制地消耗著地球上寶貴的能源和其他不可再生資源，在大量消耗不可再生資源的同時，還造成大氣環境破壞，全球氣候變暖。

（2）從70年代后期開始，國際社會越來越認識到環境問題和能源問題是關系到人類自身生存和發展的核心問題。1976年聯合國召開第一次人居環境大會，1989年聯合國環境署理事會會議通過了“可持續發展”的聲明，1992年在巴西的里約熱內盧召開的“聯合國環境與發展大會”發表了《21世紀議程》，1996年在伊斯坦爾聯合國召開了第二次人居大會。隨著社會的進步和人們生活條件及水平的日益提高，尤其是可持續發展戰略的提出并逐漸被人們所認識，生態建筑及其設計已經成為我國及世界許多國家建筑設計的一個新的理念，并逐漸成為建筑領域的一個新的熱點和一種發展趨勢。

2. 生態建筑的涵義

生態是自然、生態、生命秘活力的象征，它代表了人類與自然和諧相共處、協調發展的文化，貼切直觀地表達了可持續發展的概念和內涵。生態建筑的產生和發展，是將生態思想引入建筑領域的結果。生態建筑是指在建筑的全壽命周期內，最大限度地保護環境、節約資源（節能、節水、節地、節材）和減少污染，為人們提供健康、適用和高效的使用空間，最終實現人與自然共生的建筑物。

3. 生態建筑的發展趨勢

所謂生態，可以解釋為生物的生理特性及其對自然環境的適應狀態。由此，生態建筑亦可理解為既能滿足人們居住生活等生理特征需要，又與自然環境協調友好的建筑模式。關于生態建筑的定義和內容，全世界尚無完全一致的意見，但是，在以下3個基本點上，世界各國的專家學者是沒有分歧的：在全生命周期內，生態建筑將消耗最少的能源和資源，對環境和生態產生最小的影響，同時為居住和使用者提供一個健康、舒適的工作、居住、活動的空間。可見生態建筑是實現“人——建筑——自然”三者和諧統一的重要途徑，也是我國實施21世紀可持續發展戰略的重要組成部分。生態建筑有方方面面的特征，其中降低能源消耗是最重要的特征之一。1972所聯合國第一次人類環境會議在瑞典的斯德哥爾摩召開，會議提出了人類“只有一個地球”的口號，從此以關注生態環境為主旨的綠色生態運動便一直活躍在國際社會的前沿。

4. 生態建筑設計的原則和目標

（1）生態建筑設計是將建筑這一人工產物置于自然環境中時，筑成建筑與生態環境之間相互左右的生態系統，應充分考慮其對自然環境污染的適應和影響，以及建筑與自然環境之間物質能量的交換。

（2）根據系統中物質不斷循環使用的原理，將建筑中的各種資源，尤其是稀有資源、緊缺資源或不能自然降解的物質盡可能志加以回收、循環使用，或者是通過某種方式加工提煉后進一步使用。同時選擇建筑材料的時候，預先考慮其最終失效后的處置方式，優先選用可循環使用的材料。對于生態建筑的探討，也是倡導能促進人類健康的建筑形式，適應建筑所在的環境，盡可能地減少對環境的破壞。其的三個基本問題是：資源利用，舒適和可持續性。

（3）另一方面，隨著人們對生活質量的要求不斷提高，以及長期工作生活于空調環境中現導致所謂病態建筑綜合癥的出現等，使得人們開始思索什么是更高水平、更真正意義的健康舒適的人居環境。作為消耗能源和破壞生態環境的大戶，建筑界責無旁貸地成為了推動這一潮流的中堅力量建筑師在對大氣污染、全球變暖、資源枯竭等一系列問題憂心忡忡的同時，也深刻地反省了西方文化所造成的奢靡浪費的生活方式，并積極探求社會層面和技術層面的解決途徑。

（4）對于資源的保護已經從簡單的節約土地、保護水資源、合理開采礦藏資源發展到資源的高效利用、再利用等問題的研究及其在建筑中的實施。生態建筑還應該是舒適健康的建筑。由于建筑環境在很大程度上影響著每個人的心理感受，因此，健康和舒適應該是生態建筑設計的宗旨和目標，從分析人們在生活環境中受到的生理、心理等方面的影響入手，研究人——機（建筑、設施）——環境系統中交互作用著的各項指標（效率、健康、安全、舒適等）的最優化問題。生態建筑的可持續性，不公體現在使用過程中最在程度地減少對環境的影響，其道德所體現的應該是建筑設計所具有的前瞻性。任何建筑的設計都是源自于對其所在地的氣候、技術、文化和用地等環境要素的反映。確定其是否具有可持續性節能特性，也是與這些環境要素不可分的，而且會直接關系到建筑設計的中心內容。這些設計過程就是生態建筑學。也就是綠色運動議程中所提到的“為減少對環境破壞而努力”這一思想在建筑領域的確切表現，對環境設施的評價、分析和組織與場地規劃、結構選型、輔助設施設計、空間形態和外觀形式等在建筑設計中占有同樣重要的地位，事實上，前者對于后者起著決定性的作用，對于生態的關注應該融合在所的建筑，甚至成為某些佳作的點睛之筆。

5. 生態建筑的特征

5.1 生態建筑就其本質應具有下面三個基本特征：

（1）是建筑物與其所處自然環境的友好與協調。

（2）是建筑物應讓使用者舒適與健康。

（3）一個合理的建筑設計，為降低使用過程中的能耗創造了重要

前提條件。

5.2 對上述基本特征，可理解為生態建筑應包括以下幾個方面的內容：

（1）資源方面，應考慮包括土地、能源、水源、建材在內的自然資源的消耗；應考慮對包括土地、空氣和水源在內的自然環境的污染；應考慮對建筑物周圍生物物種多樣性的破壞，其后兩者尤為重要，因為人們往往容易對其忽視。

（2）健康方面：應考慮建筑物周邊環境（如空氣、水源等）對人們健康的影響以及建筑物室內環境（如建筑材料、室內空氣等）對居住者健康危害等因素。

（3）環境方面：應考慮建筑與周圍環境，諸如周邊建筑群及交通、通訊狀況和其他生活設施的協調配置等因素。

6. 綠色建筑的整體設計要點

綠色建筑的設計不是簡單的某種技術的運用或某幾種技術的疊加，綠色建筑需要各專業之間綜合考慮、整體協調才能得以實現。

6.1 生態建筑的建立和目標的確立。

6.1.1 建立一個生態建筑并設立項目目標是實現綠色建筑最基礎的步驟之一，但在激烈的市場競爭中，由于時間和資金的壓力這一步往往被忽視。為了從綠色建筑提供的新機遇中獲益，項目的所有參與者應了解并朝著這一目標努力。為了保證效率，這一過程應是橫向和縱向的整合，并且是跨學科的。

（1）綠色團隊應一起確定項目的要求和協作的時機，應分享每個系統和分系統的專頂技術，以達到高度的綜合，實現高水平的建筑功能。

（2）眾所周知，項目團隊包括業主、建筑師、工程師、咨詢顧問、承包商等，傳統的設計過程，是由每個成員完成他們的職責然后傳遞給下一家，面在綠色建筑設計中，焦點應從劃區塊工作轉移到多學科融合的方法，項目成員應協調一致，確保交來的決策有助于項目目標的完整。在開展工作前，可按以下步驟來確立和達成綠色建筑的目標：第一步，業主年出建議，希望盡量減少項目對環境的影響。第二步，針對建議提出目標，為主的這一建議可能包含希望使用被動技術和采用自然照明來節省能源的目標。第三步，目標要形成定義，以確定采用的設計標準。最后，項目組成員應區分設計標準的優先次序，如果高質量的自然照明比高效照明燈更重要，那么如果預算許可，最終的決策就很容易作出。

6.1.2 建立團隊和確立目標的工作要點：

（1）通過團隊協作的方法，仔細研究每個項目的潛在特性。

（2）如果綜合團隊決策的方法不適用，那么盡可能地將利益相關者結合進設計過程中。

（3）如果利益相關者沒有時間或相關的專業知識，也可以借重當地非贏利社團、大學、其他設計單位或專業設計機構的技術力量。

（4）利用現有的大量文獻和參考資料，培訓員工和參與者了解綜合團隊設計的工作特點和益處。

（5）從環境效益到經濟效益各方面對項目進行評估。

（6）從項目的全過程和建筑的全壽命周期，來考慮建筑方案對外界的影響和副作用。

（7）確定所有與項目利益相關的人或組織，了解真實的開發成本，包括開民對社會和項目全壽命周期方面的影響。

（8）如果可能的話，運用計算機模擬和全生命周期成本分析工具。

6.2 綠色建筑的選址。

應關注建筑與周圍環境的和諧共處。首先應避免將建筑建在不適宜的場地，其次應減少建筑選址對環境造成的負面影響。

（1）了解建筑與場地界外的關系以及對其的影響，避免建筑行為造成水土流失或其他災害。

（2）明白地貌景觀是相互依賴和相互關聯的，充分利用原有場地上的自然生態，減少對場地的擾動。

（3）促進生物多樣化，應維持城市、郊區和農村與生俱來的植物和動物的生長環境。

（4）重復使用已被擾動過的的用地，使用貧瘠，特別要避免使用可耕地和自然保護區用地，要反復掂量放棄現有建筑的后果，包括場地、基礎設施、資源和能源的重復消耗。

（5）評估用地資源以確定所選的用地對項目有益，如所選用地是否有利于最大限度利用太陽能和風能。

（6）將建筑建在對環境影響最小的地方，盡可能減少建筑占地，建筑可相對集中經避免大面積的擾動，如有呆能儔選用已開發，且具有城市改造潛力的區域，強調土地的集約化利用，合理規劃用地。

（7）選擇最佳的建筑形狀和朝向，發充分利用陽光、風和自然因素。

合理利用地下空間。

（8）采用新型墻體材料，充分利用礦渣、粉煤灰等工業廢料，減少環境污染。

（9）利用園林綠化和建筑外部設計以減少熱島效應。

（10）采用雨水回滲措施，維持土壤原有的水生態系統。

（11）選擇維護成本低、用水量少的本地材料和綠化植物，充分發揮植物的各種功能和觀賞特點，栽植多類型植物群落，構成多層次的復合生態結構，達到人工配置的植物群落自然和諧。

（12）綠地配置合理，達到局部環境內水土保持、調節氣候、降低污染和隔絕噪聲的目地。

（13）利用市政交通網絡，減少個人機動車的使用。

6.3 外圍護結構系統。

外圍護結構系統直接影響著合用者的熱舒適感和視覺舒適感。外圍護結構系統還是能源消耗的主要影響因素之一，室內視覺舒適感主要是通過日照和景觀來體現的。

6.3.1 熱舒適性。

（1）在求助于空調系統進行環境控制之前，應先考慮優化外圍護結構的保溫隔熱性能。

（2）如有可能，利用現有的計算機模型，研究各種不同材料和開頭的外圍護結構的性能。

（3）了解輻射表面溫度和舒適性之間的關系，高性能的玻璃窗和外圍護結構可提供適宜的內表面溫度，從而減少使用空調系統的費用。

（4）場地和建筑物的朝向對外圍護結構系統有影響，根據朝向來選擇墻體和玻璃材料，以適應風和太陽負荷的變化。

（5）了解建筑質量與室內熱舒適度控制之間的關系，質量大的建筑有助于穩定溫度的波動，如可利用夜晚的蓄冷在白天達到冷卻的作用。

（6）設計一體化的中庭、采光井或與天井和平臺相連，可發將自然采光和通風結合起來。

（7）合理選擇密封材料和建筑裝配大樣，減少無序滲漏。

（8）在采用機械系統之前，盡量依靠外圍護結構保溫隔熱性能和自然空間調節與通風策略。

（9）如果室外的條件滿足舒適的要求，應將建筑設計成能利用流動的微風最大限度實現自然通風。

6.3.2 視覺舒適性。

（1）提供具有視覺激勵的環境，在變化著的照度水平、在光影的舒適對比和愉悅變化中對人的行為能產生激勵作用。

（2）盡可能多地提供自然光，將補充光源與可利用的自然光結合起來。

（3）考慮將日光、高能效照明和能效控制策略結合起來。

6.4 建筑室內。

建筑室內設計要滿足功能和舒適性的要求。首先功能和空間的設計應從不同層面上來進行考量，如使用人體工程學考慮從窨的安排到用戶桌子布置。其次聲環境的設計應能為用戶提供私密的、界線清晰的和免受干擾的環境。最后照明系統的設計應結合建筑采光的設計，以營造出亮度適宜，無眩光和光線的強烈對比。

6.4.1 功能和空間。

（1）按使用需求來設計空間，使專用的交通空間最小化。

（2）允許用戶控制和調整他們的私人環境。

（3）去除不必要的冗余、設計可共享的服務設施。

（4）利用人體工程學來決定窨設計和家具、設備的選擇參數。

（5）通過可開啟窗戶、日光、新鮮空氣等，盡量讓用戶感受到自然環境，這一策略應與空調系統結合起來。

6.4.2 隔聲性能。

（1）評估場地和周圍區域是否有噪聲污染源。

（2）在設計建筑布局、造型和組團關系時，考慮聲音的反射和消散。

（3）入口使用風幕或旋轉門，以減少聲音的傳入并有利于節能。

（4）在設計機電設備和系統時，首先應考慮聲學性能。

（5）評估開敞式辦公和工作環境的噪聲情況，仔細分析所有表面、家具和設備對噪聲性能的影響。

6.4.3 照明系統。

（1）一體化考慮高性能器具、燈具和控制系統，努力降低每平米的用電量和實際負荷。

（2）使用戶可以控制每個工作位或小區的照明，而不是只能大范圍、一致的開關設置。

（3）將照明系統納入日常維護工作程序中，以保證優化照明輸出和提高用能效率。

（4）以有效的自然采光為先導，優化自然光的使用。

（5）通過整合所有照明、周圍環境和工作位照明，營造具有視覺情趣和激勵感的的環境。

6.5 建筑材料。

作為綠色建筑，需要對材料的使用進行綜合評價。傳統建筑項目選用材料時一般只評估一次性投資，面綠色建筑應評估材料在建筑全壽命周期內的的花費。重復使用建筑材料、使用對環境友善的材料也是有益處的。好的設計應考慮材料在開采、運輸、加工、組裝過程中的環境費用，同時也應考慮建成后對使用者的影響。

（1）重復使用既有建筑、材料和基礎設施，以降低對新資源的需求。

（2）對于建設用地內需拆除的建筑，將拆下的可回用，可再生和可循環使用的進行分類處理、回收與再利用。

（3）考慮全壽命周期的投資，而不僅僅是一次投資，有助于提高設計和材料的質量。

（4）在工地循環使用廢棄物，采用工廠生產的成品，減少現場加工。

（5）通過標準化設計和注重模數協調，減少施工廢棄物的產生。

（6）避免使用對環境有害的材料，選用可降解、可回用和可再生的建材。

（7）不選用使用消耗臭氧的化學物質的設備和材料。

（8）在同等情況下優先選用蘊能最低的材料，以減少建材在從開采、加工到運輸過程中的能源消耗。

（9）盡可能使用本地生產的材料和制品，減少建材在運輸過程中的能源消耗。

（10）減少和循環使用包裝材料。

（11）制定施工廢物管理計劃。

（12）使用不需要頻繁和有害維護工序的材料。

6.6 機電系統。

機電系統是關系到創造熱舒適性和好的室內空氣質量的重要環節。機電系統的設計不光要滿足用記使用功能和舒適性的要求，同時不應設法降低設備的一次投資和日后的運行費用。

6.6.1 熱舒適。

（1）通過選擇最佳的建筑朝向和外圍護系統，以減少機電系統的負荷。

（2）合理安排室內空間，減少設備的負荷。

（3）分析每個空間的冷熱負荷需求，根據不同區域的需求選用最適宜的機電系統。

（4）使建筑用戶能單獨控制環境的狀態，滿足個體的不同需求，以避免過度消耗。

（5）使用建筑用能管理系統來監控和優化系統性能。

6.6.2 室內空氣質量。

（1）評估場地和周邊區域是否有潛在污染源，仔細研究交通、中轉站、停車場的影響和其他有可能對室內產生影響的污染物。

（2）特別注意對通風的需求和系統的配置與控制。

（3）采用無毒的清潔用品和操作程序，進行清潔和維護工作。

（4）盡可能減少除草劑、殺蟲劑的使用，優先選用良性的、自然的方法和材料代有毒有害的藥劑。

7. 國外綠色建筑范例

綠色區域福特汽車經銷站，在瑞典烏默爾。位于瑞典北部烏默爾市的綠色區域福特汽車營銷站并不大，主體建筑只包括一座汽車展廳、一家麥當勞和一家挪威國家石油公司加油站，然而，它卻是應用了目前最先進生態建筑的熱調節系統，可以綜合調節建筑物之間的溫度，比如將麥當勞餐廳廚房中的多余熱量給汽車展廳加熱。廢水循環和再生系統的使用將對市政供水的需求減少90%，使雨水和湖水都成了可重復利用的資源，綠色植被覆蓋屋頂的做法不僅有利于美觀，還起到了凈化室內空氣和促進通風散熱的作用。

8. 結論

要實現人與自然、建筑與環境共生的綠色建筑，需要設計師們對傳統的建筑設計理念進行反思。綠色建筑整體設計的理念強調了環境的整體（自殺環境、社會環境和人工環境）和建筑設計的關系，強調了建筑設計多學科、多層次的整體協作和融合。任何一個綠色建筑目標的實現，需要來自項目各利益相關方的努力和多領域、多學科的協同工作。

設計師們整體環境意識的形成，特別是對綠色建筑整體設計實踐的深入，將有助于建筑業改善和調整人與環境的相互關系，為人類創造適宜的生活環境。