城市生態建筑設計策略研究

吳文禮

【摘要】：隨著人類生活與自然矛盾的日益突出，地球生態平衡遭到的破壞愈演愈重，資源的日益枯竭、人們居住壞境的日益惡化等等均遭到了巨大的挑戰。面對日益惡化的環境狀況，人們開始重新審視人與自然、與建筑以及與自然環境的關系，認識到只有與環境和平相處共融的生態建筑才是未來城市生態建筑的發展方向。因此對生態學和可持續發展的建筑需求越來越迫切。本文從當前社會建筑的發展狀況出發，通過生態建筑存在的必要性和環境、建筑之間制約平衡關系的論述，應用建筑的生態氣候設計策略與生態建筑理論發展的研究，分析國內外生態建筑的實踐，從而從建筑設計與環境原則不同層面上論證我國城市生態建筑的研究策略。

【關鍵詞】：城市生態建筑；生態建筑設計；環境

前言： 工業革命至今的200多年時間里，人類無節制地征服、掠奪自然的擴張行為給整個自然界帶來了無法恢復的損失與破壞，同時也給自身生存帶來了嚴重的威脅。在20世紀70年代的石油危機之后，全球范圍內保護生態環境、建設綠色家園的呼聲日漸高漲，對“生態學”、“可持續發展”的研究也在世界各國迅速開展起來。1987年聯合國世界環境發展委員會提出了“可持續發展”的概念，制定了“既滿足當代人需要，又不對后代人滿足其需要的能力構成危害的發展”的原則。近年來，“生態建筑”、“綠色建筑”、“可持續發展的建筑設計”等名詞、概念在建筑界不僅成為一種時尚，而且確實已成為建筑學科發展的前沿，也是人類理智和文明的升華。

一、生態建筑的概念

所謂生態建筑設計就是運用生態學的思想， 按照以人為本的設計理論， 從人、建筑、自然所構成的整體環境出發，設計出能夠實現人、建筑、自然三者和諧統一的最優關系的建筑， 使建筑與環境之間成為一個有機的結合體， 它既要為人創造一個舒適的空間小環境， 同時又要保護周圍的大環境生態建筑是史高層次上的回歸自然， 它依賴于許多相關技術的最新發展， 以及根據具體條件對這種技術的最佳搭配，無論使用何種技術一定要將建筑作為一個有生命的機體。形成一個與自然生態相平衡的良性循環體系 ，使物質能源在建筑生態系統內部有序地循環利用，獲得一種高效、低耗、少廢、少污、生態平衡的建筑環境。生態建筑主要具有以下三個方面的特征：

（1）能利用再生資源。節能的技術原理是通過蓄熱等措施減少能源消耗，提高能源的使用效率，并充分利用可再生的自然資源，包括太陽能、風能、水利能、海洋能、生物能等。減少不可再生資源的依賴，在建筑設計中結合不同的氣候特點，依據太陽的運行規律和風的形成規律，利用太陽光和通風等竹能措施達到減少能耗，應用材料的蓄熱和絕熱性能，提高維護結構的保溫和隔熱性能[1]。

（2）材料的再生利用使用再生或可循環利用的材料和資源。

（3）減少廢物排放，避免向外界環境排放有毒有害的污染物。通過各種手段在排放之前進行無害化處理同時，應考慮建筑物周邊環境對人們健康的影響以及建筑物室內環境對居住者健康的危害等因索[2]。

二、生態建筑存在的必要性

現代建筑設計理念存在的最主要問題是能源與環境問題，但是在很多因素的綜合影響下，能源與環境問題并沒有成為人們建筑設計中首要考慮因素。因而造成了以犧牲環境為代價的建筑設計。這種建筑設計不僅消耗了大量的自然資源，而且違背了生態建筑的原則。

因此，要想完成適應氣候的生態建筑，首要任務是要確定建筑所處地區的氣候環境，涵蓋溫度、濕度、降雨量、日照、以及風速等眾多影響因素。由于不同區域的氣候差異各不相同，因而尋求一個因地制宜的氣候策略對生態建筑來說是至關重要的。

適宜生態建筑的設計目的有兩個：（1）節約資源，設計一個可持續發展的建筑；[3]（2）提高建筑室內的舒適度。氣候適應策略包括：被動式太陽能利用、自然通風、夜間通風、提高圍護結構的保溫或者隔熱能力、主動或被動蒸發降溫。適宜氣候策略不僅能夠提高建筑的室內熱舒適度，同時也因小投資技術的選擇避免了浪費，從而更有利于實現可持續發展戰略里的生態建筑發展戰略。因此分析不同地區的氣候適應策略，成為生態建筑過程當中必不可少的重要策略手段。

三、生態建筑的設計原則和技術策略

生態建筑歷經數十年的實踐，逐漸形成了一些重要的設計思想、原則、方法。如健康原則、環境原則、人文原則等。其中最重要的是節約原則，亦即著名的3R原則———Reduce（質與能量的消耗及效率的高低）、Reuse（重復使用）、Recycle（循環使用及重復使用）。[4]強調節約能源，如設計中使能源使用集約化，運用建筑熱工原理節約能源，利用高技術營造低能耗的環境，結合氣候進行設計，充分利用自然通風，運用新材料、新構造、新建筑體系，降低建筑內耗能量，合理利用氣候和陽光等自然能源因素。

從本質上講，生態建筑設計是一種由生態倫理觀、生態美學觀共同駕馭的城市建筑發展觀。在實踐中的生態城市設計和建筑設計應當遵循以下原則：

1）注意與自然環境的結合和協作，使人的行為與自然環境的發展取得同等地位，這是生態設計的最基本內涵。它首先要求建筑師調整自己的心態，正確地認識到建筑作品僅僅是環境中的一分子，以一種謙遜的姿態處理與環境的關系，給予自然環境以更多的關心。

2）善于因地制宜地利用一切可以利用的因素和高效地利用自然資源。根據生態學的進化論，生態建筑設計包含著資源的經濟利用問題，其中首要的是土地的利用問題。今后城市的發展，勢必在有限的土地資源內展開，為了節省有限的土地，必須建立高效的空間體系，如在地面上建立親和大自然、充滿人情味的低層高密度建筑；利用生態技術建立起巨構城市，向地上空間要效益；充分開展城市地下空間的綜合利用研究等，使城市地面、地下、空中連接為有機協調的立體網絡。其次是建筑節能和生態平衡，也就是減少各種資源和材料的消耗，如太陽能的利用和建筑保溫材料就是針對這方面研究的。

3）減少人工層次，更加注意自然環境設計。要對自然生態環境的特點和規律加強重視，確定“整體優先”和“生態優先”的原則，減少人工層次，加強自然環境的利用，使人工環境和自然環境有機交融。

4）注重生態建筑的地方性。任何一個區域規劃、城市建設或者單體建筑項目，都必須建立在對特定地方條件的分析和評價的基礎之上，其中包括地域氣候特征、地理因素、地方文化與風俗、建筑肌理特征、有利于環境持續性的各種能源分布，如地方建筑材料的利用強度和持久性，以及當地的各種限制條件等等[5]。

5）具有足夠的彈性，以包容未來科技的應用與發展。可持續的概念是一種動態的思想，體現在生態建筑中就是建筑應具有足夠的彈性，以適應未來的發展。這就體現在對建筑結構、建筑設備等靈活性的要求上。

根據以上原則，生態建筑設計可以在以下幾個具體環節上進行操作。首先，在宏觀環境方面，城市規劃設計要根據生態原則了解城市發展的自然過程，用它來指導土地的利用和開發建設，同時協調好城市內部結構與外部環境的關系，在空間利用方式、強度、結構和功能配置等方面與自然生態系統相適應；區域規劃，則要與城市整體環境所設立的系統相銜接，研究探討城市改造、更新過程中的復合生態問題等。其次，在微觀環境方面，如單體建筑設計、園林景觀設計等，要處理好整體與局部、建筑與自然因素的關系。由于微觀環境方面極具廣泛性和靈活性，所以，其具體途徑和方式、方法非常豐富，蘊含著廣闊的創造性生機。

結語： 總而言之，生態住宅的構建不僅僅需要科學技術的進步，更離不開相關政策和政府的大力支持與提倡。因此，只有充分有效的利用當代建筑學、當代建筑學理論、當代建筑科技學、生態學、可持續發展學以及其他相關的科學技術成果，從科學技術、自然環境、國民經濟、可利用能源等多個角度出發系統可觀的評價與設計住宅區的室內外環境，從而更加客觀有效地詮釋生態建筑的意義。

參考文獻：

[1] 歐陽東.生態建筑節能設計研究[J].建筑電氣專刊， 2006，（1）： 19- 22.

[2] 李曉丹.關于生態住宅的幾點思考[J].建筑經濟， 2006， （6）：73- 75.

[3] 王海松， 莫弘之， 沈斌.生態建筑集成設計體系研究[J].建筑學報， 2007， （9）： 14- 17.

[4] 李雪平.淺議綠色建筑設計[J].工業建筑， 2006， 36（ 增刊） ：68- 70.

[5] 王富平， 粟德詳.綠化技術在生態建筑中的集成應用[J].建筑學報， 2007， （9）： 1- 6.