淺談生態(tài)建筑設計方法在建筑設計中的應用

翁鈺鑫 王洪艷

[摘 要]本文簡要表述當代生態(tài)建筑的概念、生態(tài)建筑設計的基本原則、特征、生態(tài)建筑設計的重點并對生態(tài)建筑設計方法進行實例分析。

[關鍵詞]生態(tài)建筑;設計方法;可持續(xù)發(fā)展

[中圖分類號]TU05 [文獻標識碼]A

當今，環(huán)境污染日益嚴重，節(jié)能、低碳、可持續(xù)發(fā)展、綠色建筑、生態(tài)建筑等設計理念不斷深入人心。建筑業(yè)是社會發(fā)展的重要領域，自然環(huán)境、建設資源是建筑賴以生存的基礎。生態(tài)建筑設計方法提倡人的發(fā)展與自然和諧共生，建筑設計要尊重自然、保護環(huán)境。現(xiàn)代建筑可持續(xù)發(fā)展的方向是要在實現(xiàn)人與自然和諧發(fā)展的多方面共贏的基礎上推動建筑業(yè)的發(fā)展。

1 生態(tài)建筑簡述

1.1 生態(tài)建筑的產(chǎn)生

生態(tài)建筑是伴隨著人們環(huán)境意識不斷增強和擺脫傳統(tǒng)建筑對人體的危害的呼聲日益高漲而應運而生的。20世紀60年代，美籍意大利建筑師保羅·索勒里（Paolo.Soleri）創(chuàng)建了城市建筑生態(tài)學理論，把生態(tài)學（Ecology）和建筑學 （Architecture）合并而成為“Arcology”，意為生態(tài)建筑學，從而第一次明確提出“生態(tài)建筑學”的概念。并在《生態(tài)建筑學：人類理想中的城市》（Arcology：the city in the image of Man， Paolo Soleri， Cambridge MIT Press，1969）中提出了生態(tài)建筑的理論。其實，早在20世紀30年代，美國建筑師，同時也是發(fā)明家的B﹒富勒（Buckminiser Fuller）就已經(jīng)提出將人類的發(fā)展目標、需求與全球資源及科技結合起來，他提出著名的“少費而多用”（more with less）原則，實際就是對有限的自然資源進行最充分而適宜的設計與利用。1969年美國著名景觀建筑師麥克哈格（Ian L﹒McHarg）所著《結合自然的設計》（Design with Nature）的出版，標志著生態(tài)建筑學的誕生。生態(tài)建筑，是指將建筑及環(huán)境作為一個有機的整體、在建筑設計中合理地利用和改造自然。在建筑的全壽命周期（設計、施工、使用和維護）中最大限度地節(jié)約資源、保護好建筑環(huán)境的地域特色，建筑與環(huán)境和諧共生。

1.2 當代生態(tài)的建筑設計基本原則和基本特征

現(xiàn)代建筑應具有生態(tài)性，建筑的生態(tài)性是指建筑在設計、建造，以及使用過程中最大程度地減少對環(huán)境的影響。傳統(tǒng)的建筑設計往往注重建筑的位置。功能和形態(tài)，對建筑的造型藝術給予更多的關注，而忽略建筑對于環(huán)境、能源、資源的影響，以及使用過程中的能源、廢棄物的回收利用等關系。生態(tài)的建筑設計的基本原則就是在適當?shù)臅r間、適當?shù)淖匀粭l件下，利用適當?shù)慕ㄖ夹g，發(fā)展保護環(huán)境，節(jié)約資源的物質(zhì)空間。生態(tài)建筑設計特征概括起來有以下五個方面：（1）與自然環(huán)境和諧共生。（2）建筑節(jié)能及環(huán)境新技術的利用。（3）舒適健康的室內(nèi)環(huán)境。（4）注重地方特色的原生態(tài)設計思想。（5）建筑設計應融入歷史和城市的人文環(huán)境。中國建筑學者荊其敏認為：生態(tài)建筑學是建立在生態(tài)學的基礎之上，是生態(tài)學與建筑學相結合的產(chǎn)物.它所研究的對象是由于人的建筑活動所引起的環(huán)境變化中的一種由人、建筑、自然環(huán)境和社會環(huán)境所組成的人工生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)，既包括建筑（空間）環(huán)境，也包括村鎮(zhèn)環(huán)境和城鎮(zhèn)環(huán)境等。

2 生態(tài)建筑設計的重點

2.1 建筑形式與地域文化

不同的地域文化孕育出不同的建筑形式。中國古人有著“天人和一”的建筑觀，古代建筑注重建筑群體的自然和諧。中國傳統(tǒng)建筑以木結構為主，杰出的先人們建造出宮殿、寺廟、孔府孔廟、園林建筑等多彩紛呈的地域建筑。因我國幅員遼闊，各地域有著不同的氣候、民風、民俗。因此在進行生態(tài)建筑設計時，盡可能保持原有的或本土的建筑形式和風格，并通過其所蘊含的地域特性、歷史記憶和高情感作用維持和增強人們對地域文化的心理認同感。

2.2 生態(tài)技術的選擇

吳良鏞先生曾說：“對中國建筑來講，一切先進的技術都可采用，而各種適宜技術或把傳統(tǒng)技術稍微現(xiàn)代化一點也適應中國的需要。”

在建筑領域里，傳統(tǒng)技術是歷史給人類下的寶貴遺產(chǎn)。傳統(tǒng)技術的特點往往最符合生態(tài)學的基本理念。一般說來，一些傳統(tǒng)的生態(tài)技術在巧妙利用自然條件的基礎上，成功降低了建筑物的運轉能耗和物耗，并就地取材，采用無害、可自然降解的建筑材料，如生土材料的石材、木材，對地球生態(tài)的影響較小。雖然中國傳統(tǒng)建筑的生態(tài)觀對現(xiàn)代社會來說已不可能全盤照搬，然而其中在建筑思想與實踐中不乏一些可貴的局部經(jīng)驗，值得總結與借鑒，如傳統(tǒng)民居中所采用的生態(tài)策略。

生態(tài)建筑的理論及設計實踐是在 圍繞著“可持續(xù)發(fā)展”的根本原則下進行的，即用生態(tài)學的理論指導建筑設計，將建筑作為一個有生命的機體。它的自身要形成一個與自然生態(tài)相平衡的良性循環(huán)體系。在這樣一個總的指導思想下，生態(tài)技術的選擇可以圍繞建筑生命周期來劃分。一、生態(tài)建筑設計方案階段，從方案設計上就要注重對建筑環(huán)境保護，從分利用建筑所在的地域環(huán)境，利用自然的通風和采光，采用合適建筑結構和維護結構;對設備的設計要進行采購、安裝、試運行、使用、維護等的比對。二、生態(tài)建筑建造施工階段，采用節(jié)能技術施工，比如在施工過程中對水資源的節(jié)約利用，對建筑垃圾的重復利用和處理，采用新型復合型、節(jié)能的建筑材料，從風利用太陽能、風能、熱能等可再生的能源。三、生態(tài)建筑使用運行階段，在建筑使用階段，走可持續(xù)發(fā)展之路，不以消耗能源為目的，要節(jié)電、節(jié)水、節(jié)能。既要滿足使用者室內(nèi)的生產(chǎn)生活工作的舒適性，又在使用過程中不過多地對外部環(huán)境產(chǎn)生污染，減少浪費。

2.3 生態(tài)材料的應用

生態(tài)的建筑材料應是節(jié)能和環(huán)保材料。要充分利用工業(yè)廢氣物、固體廢渣廢料。生態(tài)的建筑材料應該是可再生、可循環(huán)利用的材料。在使用過程中不應污染環(huán)境。在建造過程中，能夠最大限度地減少建筑垃圾。生態(tài)的建筑材料生產(chǎn)過程本身應該是環(huán)保，耗能小;具有輕質(zhì)高強、保溫隔熱、使用壽命長等特點。例如，我國黃土高原的窯洞建筑就是利用黃土的隔熱保濕的特點達到良好的保溫、隔熱和防風效果。南方地區(qū)盛產(chǎn)毛竹，在建筑中用竹質(zhì)復合材料代替木材等都符合生態(tài)的建筑材料標準。

3 生態(tài)建筑設計方法實例分析

廈門海天綜合服務中心（圖1）地處廈門市東渡海天港區(qū)，總用地面積5684.078平方米，建設用地面積為4978.051平方米，建筑面積為21000平方米。由主樓和附樓兩部分組成，主樓部分12層，附樓部分3層，地下一層，用地周邊空間開闊，建筑臨海，有相當好的海景景觀。主入口設置于西偏南側，進入建筑用地空間后，再分流辦公人流直接進入辦公大樓，而需要辦理業(yè)務的人流則往左獨立進入附樓部分的一層業(yè)務大廳。輔助入口則設于用地的西北角，并結合消防通道，從而很好地組織了人流和車流。東渡海天港區(qū)周邊車輛較多，灰塵較大，因此在建筑與道路之間分別設置了綠化隔離帶，閑中取靜。同時結合主樓和附樓之間的連接設置了內(nèi)庭院，為辦公和辦理業(yè)務的人員提供了一個安靜休閑的景觀場所。（圖2）

生態(tài)建筑應該處理好人、建筑和自然環(huán)境三者之間的關系。在建筑設計初始時期就充分考慮生態(tài)建筑設計的各種設計原則及其設計要素。在建筑外環(huán)境的設計中充分引入臨海面的景觀朝向，計算一天中溫度變化、風向等物理因素對室內(nèi)熱環(huán)境的影響。

本方案為港區(qū)辦公專用，提供大開間和小隔間的各式辦公空間。頂層為貴賓接待，十層和十一層為公司領導和經(jīng)理辦公層。首層層高為4.5m，標準層高均為3.6m，合理舒適。主體部分采用U平面（圖3），保證了能將朝海面的海景引入辦公空間。同時保證了能將朝海面的海景引入辦公空間。附樓部分和主樓分隔，但通過連廊有機聯(lián)系在一起，中間形成景觀庭院。建筑設計者考慮到廈門夏季氣候炎熱的特點，在設計中海天綜合服務中心把主體部分分為兩棟南北朝向的主體建筑，最大限度取得良好的朝向和海濱觀景;在外墻設置連續(xù)的銀灰色遮陽板，減少太陽輻射熱量，從而減少了室內(nèi)空調(diào)運營成本;同時充分利用當?shù)氐淖匀画h(huán)境將周遍的綠化引入了幾棵高大的落葉闊喬木，在夏季可以起遮陽的作用，同時又不會阻隔冬天溫暖的陽光。主樓和附樓在設計中充分考慮自然的通風和采光，在空間分割設計上采用流動空間的理念，設計了中庭，大空間的空間格局;在屋頂構造設計、墻面設計、建筑體量分析等采用綠建筑的分析指標;在各種建筑設備的運行設計上綜合地考慮設備的引進、運行，以及維護的成本。海天綜合服務中心空調(diào)系統(tǒng)全面引入源熱泵技術，夏季該系統(tǒng)最大限度地為室內(nèi)空間供冷排熱降溫，使建筑物室內(nèi)保持舒適的溫濕度。海天屋頂安裝的太陽能電池發(fā)電系統(tǒng)，解決了白天地下室供電需求。光導纖維技術用于室內(nèi)照明，最大程度地降低了電能損耗。因此，本方案在生態(tài)技術的選擇上最大限度地節(jié)能和利用可再生資源。

在建筑材料的選擇上：海天綜合服務中心采用蒸壓粉煤灰加氣混凝土砌塊作為外圍護墻，可以有效地減少建筑垃圾，利于環(huán)保和減少資源浪費;大面積的玻璃幕墻（圖4），采用的是熱反射鍍膜產(chǎn)品，自然采光的同時，減少了夏日陽光的射入;保溫顆粒與聚苯乙烯保溫板的使用，都在保溫隔熱事項中環(huán)保節(jié)能重要表現(xiàn)。因此在今后的使用過程中，將最大限度地利用自然、自身資源。最低限度地依靠外界資源，最環(huán)境影響做到最小。

廈門海天綜合服務中心在建筑內(nèi)部營造了舒適的工作環(huán)境，在建筑外部又與周邊自然環(huán)境有機地結合起來。從建筑物理的角度來講，室內(nèi)宜人的環(huán)境創(chuàng)造包括：空氣的溫度、濕度和潔凈度，良好的光照條件、和諧的聲環(huán)境以及自然的空氣流動這六個因數(shù)。對建筑室外環(huán)境的保護，主要體現(xiàn)在“無污染”“少浪費”和“循環(huán)使用”這三個原則。選用的是生態(tài)的建筑材料，生態(tài)建筑材料的主要特征首先是節(jié)約資源和能源;其次是減少環(huán)境污染，避免溫室效應與臭氧層的破壞，第三是 容易回收和循環(huán)利用。

4 結語

在現(xiàn)代化和城市化高速發(fā)展的今天，“生態(tài)建筑”已經(jīng)被人們所接受，建筑設計走可持續(xù)發(fā)展之路是時代所需。如何在建筑設計中，用生態(tài)發(fā)展的觀念將人的發(fā)展與建筑和環(huán)境的發(fā)展有機地結合起來是當代建筑師的責任和義務。

[參考文獻]

[1] 張亞民.生態(tài)建筑設計的原則及對策研究[J].節(jié)能技術，2004（03）.

[2] 荊其敏.生態(tài)建筑學[J].建筑學報，2007（7）.

[3] 尼寧.生態(tài)建筑設計原理及設計方法研究[D].北京工業(yè)大學，2003.

[4] 秦紅嶺.建筑的倫理意蘊[M].中國建筑工業(yè)出版社，2005.

[5] 吳良鏞.廣義建筑學[M].清華大學出版社，1989.

[6] 譚歆瀚.綠色生態(tài)建筑與中國的可持續(xù)發(fā)展研究[J].山西建筑，2004（20）.

[7] 蘇陽.生態(tài)建筑的建筑材料[J].中州建筑，2005（07）.