生態設計理念在建筑設計中的應用研究

黃亦彬

廣東省建筑設計研究院有限公司 廣東 廣州 510000

可持續發展是當前我國社會發展的主要基調，符合時代發展的需要。將生態設計理念運用于建筑設計中，就是運用生態學的原理和方法，以人、建筑、自然和社會協調發展為目標，營造適宜人類生存及行為發展的各種生態建筑環境的有效途徑和設計方法，其基本的設計理念在于建筑材料、技術、形式等各方面與本土氣候環境、地理位置等的有效結合，從而降低建筑自身內部能耗，進而解決建筑保溫、隔熱、通風、采光等問題，使得建筑與環境形成一個有機結合體，促進建筑具有較強的生物氣候調節能力，最終達到人、建筑與自然生態環境的和諧共生的良性循環系統。將生態理念與建筑設計結合，能夠降低建筑建設過程中所產生的能源、資源消耗，改善建筑周圍生態環境，營造宜居的綠色生態環境，促進建筑設計的可持續發展。

1 生態建筑設計概念

生態建筑是生態設計理念在建筑這一層次上的體現，即建筑設計過程中與生態設計理念相結合產生的建筑,該類型建筑依托本土自然生態環境，運用生態學、建筑學以及現代新技術，將建筑與自然環境營造成有機整體。它既利用天然條件與人工手段制造富有生機的環境，又控制和減少人類對自然資源的掠奪，追求人、建筑、自然之間的和諧統一。生態建筑是一個全周期概念，涵蓋了建筑開始設計、建造以及使用運營直至拆除的全生命過程。生態建筑的主要目標是促進建筑的可持續發展，維護建筑使用過程中的安全以及穩定性，這就要求設計人員在設計過程中，充分運用生態設計理念，提高建筑設計過程中新能源、新材料、新技術的使用，同時注重營造建筑與周圍環境的生態融合，保證建筑設計的生態性，延長建筑的使用壽命，促進建筑可持續發展。生態建筑符合我國社會可持續發展的基調，可以為人們營造健康、舒適的居住環境，深度融合可持續發展觀念，對建筑資源、空間等進行有效利用，減少建筑建造及使用運營過程中的能源消耗以及資源浪費[1]。

2 生態設計理念在建筑設計中應用原則

2.1 生態和諧

生態設計理念在建筑設計中的應用，應遵循生態和諧的原則，實現人與自然的和諧共存。生態和諧是生態建筑設計的基礎，因此在建筑設計過程中，應遵循盡可能尊重和保留原有場地周圍的自然環境原則，使建筑環境與自然環境和諧共生，盡量減少對建筑周圍自然環境的破壞與干擾，并力圖通過建造活動彌補生態環境中已遭破壞或失衡之處，營造新建建筑與自然環境的生態和諧。生態和諧理念在建筑設計中的應用，能夠實現自然環境與建筑的有效結合統一，提升建筑中的生態要素，提高建筑設計與周圍自然環境的生態和諧[2]。

2.2 節能環保

生態設計理念在建筑設計中應用，應遵循節能環保的原則，為建筑生態效能的構建奠定基礎。對建筑師來說應當考慮并多采用最新的節能材料、節能技術，從建筑結構設計、建筑功能布局、建筑材料、建筑造型、建筑能源使用等多個方面入手，提高建筑整體的環保性能，減少建筑使用過程中所產生的能源消耗。同時也要考慮建筑廢棄建材的循環利用，從而達到節能環保的目的。

2.3 以人為本

生態設計理念在建筑設計中應用，應遵循以人為本的原則，從人對建筑生態性的需求出發，為人們構建良好的生態環境。以人為本是生態設計理念的重要原則，應最大程度的滿足人們對居住、生態環境的需求，構建生態宜居的建筑環境。同時建筑設計中要充分體現人文關懷，將打造生態宜居建筑環境作為建筑設計的主要目標，實現人文景觀與現代建筑的有效融合[3]。

3 生態設計理念在建筑能源利用中的應用

能源資源分為可再生能源和不可再生能源，前者包括風能、太陽能、地熱等能源，后者包括煤炭、石油、天然氣等，充分利用與發揮可再生能源是生態建筑設計理念在建筑設計中的體現。

3.1 風能應用

風能作為一種新能源，具備可獲得便捷性、使用范圍較廣、可再生等優勢，具有巨大的開發潛力。將風能作為主要能源應用于建筑設計中，可以減少建筑能源使用成本，減少環境污染，有利于促進建筑生態的可持續發展；將風能與建筑融為一體的設計，不僅體現了開創性的建筑設計理念，還有效降低電力遠程輸送的耗損與負擔，符合生態設計理念。在設計過程中，可以充分利用風能進行發電，輔助建筑照明，合理控制建筑的電力消耗，避免電力能源的浪費。同時也可以利用風能運用于建筑內部通風系統，加快建筑內部空氣流通，保證建筑內部空氣質量的同時，降低建筑空調設備所產生的能源消耗，減少建筑發熱量，避免建筑出現熱島效應[4]。

3.2 太陽能應用

太陽能作為建筑行業獲得廣泛應用的可再生能源，具有良好的發展前景。太陽能在建筑中的應用主要包括采暖、降溫、干燥以及提供生活和生產用的電力、熱水等。太陽能的應用分為主動式與被動式。其中主動式太陽能應用可以通過在建筑設計中合理布置太陽能光電板系統，充分采集利用太陽能輻射，利用光電轉換器將光電板采集的太陽能轉變成電能為建筑提供電能。同時可以利用建筑遮陽等被動式節能技術，降低太陽能輻射，維持良好的內部環境，降低圍護結構綜合溫度，從而減少室內空調使用能耗，達到節能環保的目的。

3.3 地能應用

地能資源屬于純天然的自然能源，能源儲量較為豐富，可以支撐建筑對能源使用需求。地能資源具有無污染、使用成本低以及操控簡單的優點，可以在冬季作為建筑熱泵供暖的熱源和在夏季作為空調制冷的冷源。淺層地能一般指的是深度200米以內、溫度25℃以下的可再生低品位熱能，淺層地能分布廣，在太陽熱和地芯熱的共同作用下，具有較強的可再生性能[5]。淺層地能在應用的過程中，不會受到溫度的影響，能夠保證熱泵地能溫度的穩定性，在合理設計的前提下，能夠控制建筑供暖總量，可以降低建筑能源消耗，減少建筑運行成本。相同供暖面積情況下，地能配置總量是電能直接轉化熱能供暖方式的四分之一。

4 生態設計理念在建筑設計中的應用

4.1 體型系數設計

建筑巨大的體積及面積均會對建筑表面積總量產生影響，在建筑設計過程中充分降低建筑體型系數，不僅可以控制建筑外表面面積，減少外圍護結構的投資，節約材料，同時可以減少室內外熱傳遞。因此合理的建筑形體有利于生態建筑的節能，在建筑設計中盡可能的減小建筑體型系數，尋求建筑造型設計與建筑體型系數之間的最佳均衡關系，可以減少不必要的建筑熱量損失，從而達到節能環保的目的。

4.2 建筑遮陽設計

建筑遮陽設計是一種被動式節能技術，通過建筑立面上的遮陽構造措施，可以降低太陽能對建筑的輻射，維持良好的內部環境。科學合理的將遮陽技術運用于建筑設計中，可以在一定程度降低建筑圍護結構綜合溫度，避免建筑內部環境過熱，從而減少空調能源的損耗，還可以豐富建筑立面設計效果。

4.3 自然通風設計

自然通風是建筑提供高品質室內環境，保障使用者長期身心健康的保障措施之一。合理利用自然通風技術手法，可以減少建筑對傳統能源的依賴，減少空調能源使用，提升建筑環境舒適性，創造良好的環境效益與經濟效益。

4.4 自然采光設計

自然采光是建筑設計的重要因素，是生態建筑的重要手段，具有良好的節能環保作用，對于建筑的可持續發展具有重要的意義。合理設計自然采光方式，不僅可以提升建筑室內的舒適度，還可以節約電能的損耗[6]。

4.5 中水利用設計

水資源是人類賴以生存的重要自然資源，水資源的短缺是21世紀人類面臨的重大難題。中水利用作為一種緩解水資源短缺的有效節水技術措施，正日益引起人們的廣泛關注。所謂中水利用，就是把建筑中人們使用過各種生產、生活用水進行回收再利用的措施。建筑中水水源包括市政污水、生活污水、冷凝水等水源，但是要取得良好的使用水質則與經濟投入息息相關，對于建筑本身而言，應盡可能采用優質雜排水作為水源如冷凝水、泳池排水、景觀水池排水、淋雨排水等。由于空調設備的使用，往往也會產生大量的空調冷卻水，相對于雨水水源，中水水源具有相對的穩定性，與天氣狀況關聯性相對較弱，通過適當的處理即可增加建筑的供水量，提高水資源的利用效率，同時也減輕城市的排水壓力，具有良好的環境生態效益。

4.6 雨水利用設計

近年來國家大力推廣海綿城市設計，通過海綿城市技術措施充分收集匯聚雨水資源進行再利用，從而達到節約水資源的目的。海綿城市設計措施包括采用透水材料、設計雨水滲水池、景觀滲水溝等手法，可以最大程度的收集雨水用于景觀灌溉及營造生態微氣候環境。雨水的利用可以改善區域生態環境，強化雨水入滲可以提高用地土壤的水分含量，增加水分蒸發，改善環境；雨水的利用降低城市防洪與排水壓力，消減雨季雨水徑流，減少城市積水；雨水的利用能提高水資源利用效率，減少自來水使用[7]。

4.7 人工濕地設計

人工濕地技術可以在建筑或者建筑周圍地表種植存活率較高，可以適應各種惡劣環境并可以凈化水質的濕地植物。濕地技術中常見的種植植物有浮游植物以及沉水植物。濕地技術應用前，需要對建筑所在地環境進行全面的考察，并對環境進行分析，選擇合適的植物種植，凈化建筑環境污水中含的有害元素，防治污水排出后污染環境。濕地技術能夠促進資源的循環使用，避免建筑設計中存在水污染較為嚴重、凈化效率低等問題。

4.8 建筑綠化設計

綠化設計作為一種最直觀的生態設計手法，符合生態設計理念的要求。綠色植物可以營造良好建筑生態環境，同時綠色植物能夠阻擋陽光對建筑的直接照射，對建筑外圍護結構溫度能夠起到調節的作用。建筑綠化設計除了要保證建筑外部與自然相互協調，實現人與自然共存，還應做好建筑室內的綠化設計工作。建筑室內綠化設計應該與建筑室外相互呼應，保證建筑綠化設計的整體性。建筑室內大廳、內庭等區域，可以按照不同的季節進行布置，達到建筑內部、外部綠化景觀相互呼應，根據季節擺放合適的植物，對于建筑內部溫度和濕度也能夠起到調節作用，形成生態性的建筑室內環境[8]。

4.9 生態建筑材料

選擇合適的建筑材料是生態建筑設計中的重要一環。建筑師在建筑設計過程應選擇恰當的生態建材，增加建筑的節能效果，減少建筑材料的使用及日后廢棄時對環境的污染；提升地方建筑材料的使用比例，可以減少經濟消耗，提升建筑的經濟效益；靈活利用廢棄建筑材料，可以進一步節約能源，減少能源損耗。生態建筑設計中材料的選擇，應能夠保證建筑材料循環利用、使用可再生資源代替不可再生資源，避免大量的建筑資源被浪費。環保建筑材料具有消耗低、污染小以及可回收利用等特點，并且部分環保材料都是由廢料制成，已經實現了資源重復利用，減少了建筑材料對環境的污染，如生態水泥、生態混凝土等。環保建筑材料不僅可以避免環境污染，還能夠保障人們身體健康，部分環保材料中應用了先進環保技術，能夠凈化建筑內部空氣，減少甲醛、苯等物質對人們身體健康的危害。

4.10 外圍護結構設計

建筑門窗作為建筑外圍護結構保溫性能最薄弱的部位，其長期使用能耗占整個建筑使用能耗的50%以上，應在建筑設計過程中優化建筑門窗的保溫隔熱性能，提升建筑的節能環保效益。在設計過程中，可以選擇新型高性能的玻璃窗以及玻璃幕墻，其具有較好的保溫性能以及防輻射性能，能夠提高室內明亮度的同時，控制建筑室內溫度。新型門窗材料以及斷橋技術在建筑門窗中應用，可以提高建筑門窗熱工性能以及氣密性，可以進行建筑防護的同時，還可以保證建筑的節能效率。

5 結束語

綜上所述，生態設計理念在建筑設計中應用，是建筑行業發展的必然趨勢。生態建筑有利于提高建筑綜合經濟效益，能夠為人們營造宜居建筑環境。生態建筑設計需要設計人員遵循生態設計原則，保證生態和諧，促進人與自然共同發展，并實現節能環保，降低建筑建設過程中對生態環境的污染，以人作為生態建筑設計的核心，滿足人們對建筑設計的需求，促進建筑可持續發展。