生態建筑設計在建筑設計中的應用

劉 軍

天津市政工程設計研究總院有限公司 天津 300392

目前，隨著我國社會經濟的快速發展，生態環境問題越來越嚴重。人們不再僅僅追求物質生活的滿足，開始更加注重健康以及綠色的生活環境。為了減少對生態環境的影響，應全面落實“以人為本”的可持續發展思想，把“以人為本”的生態化建筑設計應用在城鎮化建設中。生態建筑設計是指在建筑設計中考慮環境和生態的因素，包括利用可再生能源、減少能源消耗、優化建筑材料、提高建筑的通風性和采光性、減少建筑對環境的影響等。不同的社會產業在其產品開發和生產過程中，都要貫徹生態建設理念，以適應社會可持續發展的需要。與此同時，在可持續發展思想的作用下，建筑工程項目要積極改變傳統的發展觀念，將現代化節能技術合理應用于建筑設計中，提高建筑設計的節能性與環保性。

1 生態建筑設計在建筑設計中的應用價值

生態建筑設計是指在建筑設計中考慮環境和生態的因素，包括利用可再生能源、減少能源消耗、優化建筑材料、提高建筑的通風性和采光性、減少建筑對環境的影響等，將其應用到建筑設計活動中，具有以下應用價值：（1）在建筑設計中應用生態建筑設計理念，能夠有效地推動人與自然和諧發展，促使建筑與環境相互影響、相互融合，從而給人們創造出良好的生活環境，并對推動人們身體、心理的健康發展起到很大的作用。（2）在生態建筑設計中應選用無污染、綠色環保、可再生的建筑材料，最大限度的減少工程建設對環境的污染，有效提高資源的利用率，減少對資源的浪費。同時可以降低在建筑中的能耗，提升建筑物的舒適性，為人類創造良好的居住條件，進而提升人類的生活品質。（3）通過生態建筑設計理念的融入，可以提升建筑企業的自身創新能力，提高建筑業的總體發展水平，促進社會經濟和生態環境的可持續發展，進而整體提升我國的經濟發展水平。由此可見，在建筑設計中應用生態建筑設計理念，可以有效促進環境與經濟、社會的協調發展，并推動建筑業的綠色發展[1]。

2 生態建筑設計理念在建筑設計中的應用原則

2.1 生態和諧

將生態建筑設計理念應用到建筑設計中時，首要遵循的原則為生態和諧原則。即將建筑與環境視為一個有機的整體，在盡可能不破壞生態環境的前提下，強調建筑與周圍環境的和諧。進行建筑物外觀設計時，應充分考慮所在地的地域特點、人文環境、自然環境，在凸顯建筑生態美的同時要保證與環境相契合。另外，可以充分結合建筑用地及周邊的自然地形、河流湖泊、植物綠地等自然因素，合理統籌設計，共同構建起一個和諧完整的生態環境[2]。

2.2 合理利用自然資源

合理利用自然資源，是建筑工程中降低資源消耗的主要措施。因此，在進行生態建筑設計的過程中，設計者必須結合項目勘察資料，因地制宜，科學規劃，最大限度的保留原有生態環境。施工過程中，應合理組織施工順序，做好原有植被的保護工作，避免對環境造成破壞。在環境資源嚴重短缺的今天，應重視對自然資源的利用效率，可以通過建造高層建筑和地下空間來實現空間的擴展，提高對土地資源的利用率。例如，對于地上、地下的空間進行合理配置、規劃，既要確保建筑空間的穩定性，又要實現空間的高效擴展利用，達到最優的生態建筑設計[3]。

2.3 節能環保

在生態建筑總體規劃設計的基礎上，要在細節設計方面體現出節約能源、保護環境的觀念。建筑設計的節能，既包括設計、建造階段的節能，也包括使用階段的節能。進行方案設計時，要充分運用自然風和自然光，使建筑物在使用過程中，不會有過多的熱量消耗，也不會有光照耗能過多等問題。在工程建設過程中，盡量采用綠色的建筑技術，以降低對周圍環境的影響。同時施工過程中應使用綠色節能環保材料，通過合理的施工組織減少材料資源浪費，以便在建筑后期的使用中，可以滿足節約能源的要求。

2.4 以人為本

生態建筑的重要理念是“以人為本”。在進行建筑設計時，應將人們的工作、生活、審美等都考慮在內，不僅要凸顯出建筑的生態美，還要滿足人們各類功能需求。比如，可以根據周邊環境基礎情況，進行建筑物景觀設計，使之成為集休閑、娛樂、觀景于一體的活動場所。這不僅可以增加建筑美觀度，還可以凸顯建筑設計的生態特征[4]。

3 生態建筑設計在建筑工程中的應用策略

3.1 合理進行規劃選址

生態建筑設計在建筑工程中的應用，首要任務便是做好規劃選址工作，這也是實現周圍環境與建筑設計目標和諧一致的重要保障。選址設計中應注意以下內容：（1）在進行規劃選址的時候，設計者要對項目施工場地的周邊環境展開研究，并對其進行動態監控，制定合理的生態建筑設計方案，這樣可以有效地降低資源消耗，提升生態建筑設計的科學性[5]。并且在進行建筑設計的時候，可以將一些自然元素納入建筑設計之中，這樣既可以在一定程度上減少對現狀自然環境的破壞，又可以為建筑物與周圍環境的統一與協調發展奠定基礎[6]。（2）對于一些要進行新建、改建或擴建的建筑物，需要對新建建筑與原有建筑物、周圍環境的相互影響進行綜合分析，進而設計出合理的設計方案，在凸顯出新建筑特色的同時，實現新建建筑與周邊環境的有效融合，避免對周邊建筑及環境造成不利影響，達到建筑與周邊環境和諧共處的目標[7-8]。

3.2 科學選擇節能建筑材料

在建筑設計過程中，要以“生態型”理念為指導，選用符合“生態型”理念的建材，以達到“生態型”建筑的建設目標。為了在后期建筑工程施工建設過程中，更好地體現“生態”的理念，設計者應該全方位地擴大對可再生、可降解的綠色環保建材的選擇和使用。例如，在對建筑門窗部分的建材進行選取時，要盡可能地選擇具有良好隔熱、密閉效果的門窗材質，如斷橋鋁合金LOW-E門窗，此類材質的門窗可以有效減少室內和戶外的熱量交換，從而減少傳統能源消耗，提升建筑本身的節能性。還可以結合建筑性質和使用功能，選用預制構件，進行裝配式建筑設計。如外墻采用保溫裝飾一體板，既可以保證建筑節能效果，又可以節省施工工期，減少施工過程中對環境的污染。另外，在進行建筑方案設計的時候，可以增加新型玻璃、光伏等材料的使用，以此達到降低建筑物能耗的作用。新型環保材料在應用中有著非常強大的節能和環境友好特性，滿足當今的生態建筑設計思想和需求。基于此，要想更好地將生態設計思想運用到建筑設計當中，提高對新型材料重要性的認知，加大對新型材料的運用力度，對我國生態建筑發展具有至關重要的作用。

3.3 提高建筑的通風性和采光性

要將生態建筑設計思想運用到建筑設計中，必須對區域內的空氣環境進行綜合分析，對建筑內的空氣流通進行科學規劃與設計。根據勘察基礎資料來進行建筑通風與采光設計，提高建筑的生態性與節能性。在具體設計中需要注意以下幾點：（1）在建筑通風設計階段，需要整理建筑工程所在區域不同季節的風向、風載荷、最大風力強度等參數，以此來確定建筑平面布局及門窗相對位置，使其可以形成有效通路，在夏季時通過打開門窗便可實現室內空氣循環，減少了空調、風扇等設備的使用量，起到減少傳統能源消耗的作用。（2）在建筑采光設計階段，需要整理建筑工程所在區域光照強度、光照時間、光照角度等設計參數，結合通風設計需求，確定門窗尺寸。若是當地光照強度不足，那么可以在墻面、地面上增設反光板，利用折射與漫反射來保證白天室內亮度。若當地光照強度過高，熱輻射值較大，那么可以選擇漫反射玻璃，在保證室內亮度的同時，降低熱輻射帶來的溫度影響，從而減少照明系統、空調系統的損耗。

3.4 注重生態能源技術的使用

（1）保溫設計

進行生態建筑節能設計時，應著重考慮建筑圍護結構的保溫設計。在實際的建筑節能設計中，應根據區域氣候特征，針對建筑外墻、屋面以及門窗結構采取適當的保溫措施。在氣溫較冷的地區，可以選用具有良好保溫隔熱效果的苯板作為墻體保溫材料，此類材料可降低室內外熱交換，達到良好的保溫隔熱效果。房間朝向應盡量設計成南北朝向，減少夏季暴曬帶來的直接影響。對于東西朝向的建筑，在墻體保溫設計時，可通過涂刷顏色較淺的裝飾涂層、增設隔熱層等方式，來減少夏季陽光的熱輻射傳導，避免夏季室內溫度過高，出現過度使用空調系統的情況，起到良好的節能效果[9]。另外，在氣溫較熱的地區，可以通過屋頂綠化、墻體綠化等方式降低建筑室內溫度，進而降低城市空間溫度，減少“熱島效應”。有資料證明，通過合理有效布置屋頂、外墻綠化，在夏季季節，綠化地區內氣溫較非綠化地區低3～5度的溫度；而在冬季，有植被覆蓋地域，相比無植被區域溫度可增加2～4度。

（2）節水設計

節水設計是生態建筑設計中非常重要的環節。近年來，“海綿城市”這種新型節約水資源的設計思路被廣泛提出和運用。“海綿城市”是指城市能夠像海綿一樣，在適應環境變化與應對自然災害等方面具有良好的“彈性”，下雨時吸水、蓄水、滲水、凈水，需要時將蓄存的水釋放并加以利用。對建筑工程而言是指建筑設計過程中，要采用“海綿城市”的設計理念，建立與之相適應的綠化系統，將降雨后的雨水進行蓄積后循環利用，作為綠地澆灌和清洗所需用水。同時在節水設計中需要注意以下內容：（1）合理選擇節水用具，結合建筑功能及使用性質，做好節水器具的選擇，包括節水閥門、節水型便器、節水型淋浴器等，以此來提高建筑節水效率，減少水資源損耗。（2）建筑給排水設計中，應采取污廢分流排放，利于優質廢水的回收利用。做好洗滌廢水和雨雪水的收集，經過中水處理設備處理后，進入中水系統進行循環利用。

（3）太陽能技術

太陽能是一種可再生的清潔能源，對于太陽能技術的開發利用是世界各國能源研究工作中的重要課題。在生態建筑設計中，太陽能的主要利用方向是光伏發電技術和光熱轉換技術。太陽能技術是在建筑物、構筑物的外墻或頂部大面積布置太陽能集熱板或光伏發電板，通過轉換產生熱能或電能。目前我國建筑設計中對太陽能的利用主要有以下幾種方式：（1）我國太陽能資源分布比較豐富，大部分地區，居住建筑普遍采用太陽能熱水器，通過收集太陽能直接加熱水源，解決生活用熱水，減少電熱水器的使用。（2）通過光伏發電產生電能，使建筑能夠為自己供電，實現錯峰用電，通常可用于夜間道路、地下室以及車庫等地方的照明，有效減少對電網能源的消耗，降低生活成本及建筑總投資。

3.5 有效利用自然植被

除上述提到的設計內容外，在生態建筑設計中還要有效利用周邊的自然植被，使建筑空間與周邊環境相互協調、相互完善、相互作用，促進人與自然的和諧共生，進而改善人們的生活居住環境。生態建筑設計中對于自然植被的選擇，要結合當地的氣候特征，選取與當地氣候特征相適應的自然植被（如南方可以選用亞熱帶的植物，在北方可以選用溫帶的植物），在美化建筑環境的同時可以降低對植物的養護成本。提高建筑用地內的綠地率，盡可能多的種植自然植被，不但能更好的優化生態環境，還可以給人們帶來良好的視覺審美。在實際應用中，自然植被可以通過吸收熱量降低建筑室內溫度，通過吸收噪音降低環境對建筑物內部的干擾，同時自然植被對于防風、防止水土流失、防止眩光及雨水的匯流等也有很大作用，有效利用自然植被是生態理念在生態建筑設計中的重要體現[10-12]。

圖1 示意圖

需要注意的是，在建筑施工過程中，既要對自然植被進行高效利用，又要對已有植被進行合理保護。因此，在進行建筑設計的過程中，需要增強人們的環保意識，充分考慮場地的植物情況，有針對性的進行生態建筑設計，避免對環境造成破壞。

4 結束語

綜上所述，將生態理念運用到建筑設計中，對于保護生態環境，促進我國社會經濟的可持續發展有著十分重大的意義。在進行生態建筑設計時，設計人要做到科學選址，因地制宜，選用節能、綠色環保的建筑材料，高效利用自然植被，節約資源，實現人與自然的和諧發展，促進我國建筑業的可持續發展。