整體生態(tài)建筑觀在建筑設(shè)計中的應(yīng)用

劉洪波

（中衡設(shè)計集團股份有限公司，江蘇 蘇州 215000）

0 引言

我國工業(yè)行業(yè)與建筑行業(yè)的迅猛發(fā)展，推動了社會經(jīng)濟的發(fā)展與科學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新，為國民的生活與工作帶來了更多的便利，進一步加快了城市化建設(shè)的進程。雖然我國在短短幾十年內(nèi)完成63.89%的城市化建設(shè)，但在發(fā)展的過程中過度開采能源，對整個生態(tài)環(huán)境造成嚴重的破壞。針對該情況，我國提出可持續(xù)發(fā)展的理念，強調(diào)人與自然的協(xié)同發(fā)展。在現(xiàn)階段的生態(tài)建筑設(shè)計中，設(shè)計人員應(yīng)主動學(xué)習(xí)與借鑒生態(tài)學(xué)的理論與方法，建立整體生態(tài)建設(shè)觀，提高對生態(tài)環(huán)境的關(guān)注度。

1 整體生態(tài)建筑觀的發(fā)展及其內(nèi)涵

1.1 生態(tài)建筑觀的發(fā)展

生態(tài)建筑觀最早提出于20 世紀60 年代，并隨著時代的發(fā)展生態(tài)建筑設(shè)計成為現(xiàn)階段建筑設(shè)計行業(yè)的主流趨勢。其核心是將人類建筑與生態(tài)環(huán)境深度融合，從而減少對自然環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)的影響，實現(xiàn)人與自然協(xié)同發(fā)展的終極目標。該理念一經(jīng)問世，就受到全世界從事建筑行業(yè)人士的關(guān)注，并在發(fā)展的過程中獲得極高的評價與認可。在早期的城市建設(shè)與工業(yè)發(fā)展中，人們對自然資源的需求量逐年增大，為獲取更多的能源加速經(jīng)濟的發(fā)展，在部分能源的開采過程中存在對自然環(huán)境過度破壞的情況，隨之而來的便是生態(tài)環(huán)境問題頻發(fā)，城市居民居住環(huán)境與居住質(zhì)量逐年下降。因此，越來越多的人關(guān)注生態(tài)環(huán)境問題和能源持續(xù)發(fā)展問題，只有保證經(jīng)濟發(fā)展與自然環(huán)境的和諧統(tǒng)一，才能為子孫后代帶來更好的生活環(huán)境與生存空間。在早期的建筑設(shè)計中，人們?yōu)樽非蠼ㄖ剩捎么蠊β蕶C械設(shè)備，大規(guī)模開發(fā)城市周邊資源，導(dǎo)致城市水資源循環(huán)能力的下降與水土流失問題嚴重。在施工建筑中產(chǎn)生的建筑垃圾也未按規(guī)定進行處理，隨意丟棄、隨意掩埋，嚴重破壞了當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)系統(tǒng)。因此，新形勢下應(yīng)積極開展生態(tài)建筑設(shè)計，提高整體建筑設(shè)計人員的生態(tài)建筑設(shè)計意識，建立整體生態(tài)建筑觀。

1.2 整體生態(tài)建筑觀的內(nèi)涵

整體生態(tài)設(shè)計觀是指將人為建筑與生態(tài)環(huán)境作為整體，在建筑設(shè)計過程中要對建筑場地周邊的生態(tài)環(huán)境進行調(diào)查，并從城市整體規(guī)劃的角度出發(fā)，使人為建筑的風(fēng)格更趨近于自然環(huán)境，從而保證生態(tài)系統(tǒng)的平衡。在具體設(shè)計的過程中，設(shè)計人員要對地球生態(tài)系統(tǒng)的特點與組成結(jié)構(gòu)進行深入地分析，并將分析結(jié)果與建筑設(shè)計理念相融合，創(chuàng)設(shè)出全新的建筑設(shè)計模式，提高建筑設(shè)計與生態(tài)環(huán)境的契合度。例如，在人口密集城市的建筑設(shè)計中，既要考慮居民的住房需求，包括房屋質(zhì)量、居住環(huán)境、居住適宜度等，又要考慮房屋建筑對自然環(huán)境的影響，以及施工技術(shù)與建筑材料的選擇，積極使用新型能源，減少對可再生資源與不可再生資源的使用，貫徹落實綠色、節(jié)能、環(huán)保的建設(shè)要求。

2 建筑系統(tǒng)和相關(guān)生態(tài)系統(tǒng)互動

2.1 建筑系統(tǒng)的開放性

通常情況下，建筑行業(yè)普遍將建筑系統(tǒng)分為靜態(tài)事物與不可變實體兩大類，其原因在于將建筑系統(tǒng)看作獨立的個體，并未與生態(tài)系統(tǒng)進行關(guān)聯(lián)。但從設(shè)計角度來分析，建筑系統(tǒng)作為生態(tài)系統(tǒng)的一部分，其自身具有動態(tài)化的屬性與開放性的優(yōu)勢，其會隨著生態(tài)環(huán)境的改變發(fā)生相應(yīng)的變化。生物圈是由多個子系統(tǒng)構(gòu)成，各個系統(tǒng)之間能量與物質(zhì)相互流轉(zhuǎn)，構(gòu)成良性的生態(tài)循環(huán)。在使用前檢查配置是否符合預(yù)定模式，合理開發(fā)礦物質(zhì)資源，并將其科學(xué)地應(yīng)用于農(nóng)業(yè)產(chǎn)品、化工燃料中，實現(xiàn)資源的合理配置與循環(huán)再生，提高資源的利用率[1]。此外，建筑系統(tǒng)的開放性也決定了在設(shè)計的過程中要對其流動性進行分析，對建筑系統(tǒng)中包含的全部元素與材料來源進行分析，選擇與周邊生態(tài)系統(tǒng)最為契合的建筑材料，秉持綠色環(huán)保的理念，提高對建筑資源的利用率，合理配置各項資源，以此實現(xiàn)建筑系統(tǒng)與生態(tài)系統(tǒng)的和諧統(tǒng)一。

2.2 建筑和環(huán)境系統(tǒng)的動態(tài)關(guān)系

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與建筑設(shè)計水平的提升，在現(xiàn)階段的生態(tài)建筑設(shè)計中，應(yīng)重點針對技術(shù)改造進行升級，結(jié)合當(dāng)?shù)氐某鞘谢l(fā)展的進程與土地開發(fā)情況，提高人為建筑與生態(tài)環(huán)境的契合度與包容性。同時，建筑師也要針對生態(tài)系統(tǒng)中的各種元素進行分析，了解人工元素在生態(tài)系統(tǒng)中所占的比例，對生態(tài)建筑設(shè)計方案的可行性進行評估，包括建筑材料的選擇，建筑技術(shù)的應(yīng)用，人力資源的配置以及土地資源的開發(fā)等多項內(nèi)容，實現(xiàn)多樣化途徑分析。

3 整體生態(tài)建筑觀應(yīng)用于建筑設(shè)計中的關(guān)鍵點

3.1 體現(xiàn)設(shè)計時間因素影響

實現(xiàn)生態(tài)建筑設(shè)計的關(guān)鍵在于要在生態(tài)建筑的內(nèi)部構(gòu)建能被生物圈所包容的生態(tài)系統(tǒng)，并能隨著時間的變化內(nèi)部生態(tài)系統(tǒng)也會發(fā)生相應(yīng)的變化。建筑師應(yīng)將生態(tài)系統(tǒng)建設(shè)與時間因素影響相結(jié)合，在設(shè)計的過程中摒棄傳統(tǒng)的設(shè)計理念，注重創(chuàng)新元素與生態(tài)元素的融入，并考慮生態(tài)系統(tǒng)獨立性、開發(fā)性、互動性的特征，其內(nèi)部物質(zhì)時刻保持相互流轉(zhuǎn)，并受到時間因子的影響其物質(zhì)形態(tài)也逐漸發(fā)生改變，并不會維持在初始狀態(tài)[2]。因此，建筑師應(yīng)重點解決生態(tài)系統(tǒng)中各子系統(tǒng)之間的影響與相互作用，降低時間因子的影響，并對生態(tài)系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)情況做出預(yù)測與判斷，從而使生態(tài)建筑設(shè)計與建筑環(huán)境達到平衡狀態(tài)。并制定完善的施工現(xiàn)場管理措施，對開挖的土地要及時回填，建筑垃圾運輸?shù)街付ㄎ恢茫瑖澜麑U水排放到河流當(dāng)中，從而減少或避免對生態(tài)系統(tǒng)的破壞。

3.2 體現(xiàn)設(shè)計空間因素影響

從宏觀角度來看，人為建筑構(gòu)建的生態(tài)系統(tǒng)會隨著空間環(huán)境的變化而發(fā)生置換反應(yīng)。例如，在原有的生態(tài)系統(tǒng)上增加新的建筑物，或?qū)ㄖ锏母乱约澳茉吹奶鎿Q，均會構(gòu)成全新的生態(tài)建筑系統(tǒng)。因此，生態(tài)建筑升級有著較強的流動性，并對整個生態(tài)建筑系統(tǒng)產(chǎn)生較大的影響。以景觀設(shè)計為例，園林景觀為大量的生物提供成長環(huán)境，園林景觀的改變將對生物種類與數(shù)量均會產(chǎn)生空間的影響。

3.3 體現(xiàn)設(shè)計資源有限性因素影響

生態(tài)建筑觀強調(diào)建筑設(shè)計與生態(tài)系統(tǒng)的和諧統(tǒng)一，并合理使用生態(tài)系統(tǒng)的資源，但對生態(tài)系統(tǒng)而言任何物質(zhì)均具有較強的流動性，并受時間與空間因素的影響，在建筑設(shè)計中使用這些資源也需要考慮到資源的流動性，構(gòu)建建筑生態(tài)系統(tǒng)的內(nèi)循環(huán)。此外，通過長時間對生物圈物質(zhì)系統(tǒng)的調(diào)查，可發(fā)現(xiàn)絕大部分物質(zhì)資源屬于不可再生資源，具有較強的封閉性，即使可再生資源也有著較長的恢復(fù)周期，使得在構(gòu)建生態(tài)建筑系統(tǒng)時建筑師可利用的生態(tài)資源存在一定的限制。在利用生態(tài)資源的過程中要重點提高資源的利用率，避免“竭澤而漁”情況的出現(xiàn)，合理規(guī)劃資源的使用，貫徹落實可持續(xù)發(fā)展的理念。

4 生態(tài)建筑設(shè)計的原則

4.1 健康原則

在現(xiàn)階段的生態(tài)建筑中，首要考慮的是居民的居住需求，其次考慮生態(tài)環(huán)境的保護。而健康是目前居民最為關(guān)心的問題，能否有著健康的居住環(huán)境已成為新時期居民主要考慮的問題。生態(tài)建筑在設(shè)計初始就將影響居民的生活條件納入思考范圍內(nèi)，從而保障溫度、濕度、日照、通風(fēng)均能達到最優(yōu)的效果，為居民的居住與生活提供更加健康的環(huán)境，以此滿足居民日益增長的健康需求。對此，在建筑材料的選擇上應(yīng)更加偏向節(jié)能環(huán)保的新型材料，并做好對材料質(zhì)量的把關(guān)。

4.2 環(huán)保性原則

在建筑設(shè)計中需要考慮土地資源的開發(fā)對生態(tài)環(huán)境的影響，以及建筑施工過程中對自然環(huán)境的影響。為保護生態(tài)系統(tǒng)，在實際施工的過程中應(yīng)重點強化施工人員的環(huán)保意識，優(yōu)化各建筑施工流程，要對建設(shè)過程中產(chǎn)生的建筑垃圾與建筑廢物進行集中處理，在運輸前要對車輛進行消塵處理，減少粉塵物質(zhì)對空氣的污染[3]。同時，在沿河、沿湖等區(qū)域建設(shè)的建筑應(yīng)重點關(guān)注建筑廢水的排放，禁止將廢水直接排放到河流、湖泊中，否則會對當(dāng)?shù)氐乃h(huán)系統(tǒng)造成破壞。并盡可能地選用清潔型能源，包括太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮艿龋瑴p少對有限資源的使用。

4.3 舒適性原則

良好的生態(tài)建筑環(huán)境能使居民感到身心愉悅，建筑師可將重心放在景觀設(shè)計上，貫徹落實低碳景觀設(shè)計理念，增大生態(tài)建筑系統(tǒng)中的綠化面積，并合理使用各項資源，豐富社區(qū)景觀的功能，體現(xiàn)集中性與整體性原則。例如，在軟化景觀設(shè)計中，可適當(dāng)?shù)匾浦侧l(xiāng)土樹木，并結(jié)合當(dāng)?shù)氐臍夂蚺c生態(tài)環(huán)境搭配其他植物。在水體景觀設(shè)計中，要盡可能地使用清潔型自然資源，利用地?zé)崮堋⑻柲苓M行發(fā)電，并在水體景觀中種植大量的水體植物，以此完善生態(tài)系統(tǒng)。而在硬化景觀設(shè)計中，可就地取材利用在施工初期挖掘的石料進行建設(shè)，以此提高土地資源利用率。同時，在整體規(guī)劃的過程中要加強建筑設(shè)計與公共設(shè)施的聯(lián)系，引導(dǎo)居民采用綠色出行的方式，為中老年人的出行提供便利。

5 整體生態(tài)觀在現(xiàn)今建筑設(shè)計環(huán)節(jié)中的有效運用策略

5.1 合理運用風(fēng)環(huán)境

合理利用風(fēng)環(huán)境能使通風(fēng)條件達到最優(yōu)效果，發(fā)揮生態(tài)建筑觀的最大化價值，提高居民的居住環(huán)境質(zhì)量[4]。首先，建筑師從整體角度規(guī)劃各建筑物的布局，并開展氣候、氣流條件調(diào)查工作，了解當(dāng)?shù)氐囊荒晁募镜臍夂蜃兓闆r，并以此為基礎(chǔ)開展生態(tài)建筑設(shè)計，減少氣候條件對建筑住宅的影響。其次，合理利用氣流因素，提高生態(tài)建筑的自然通風(fēng)能力，減少人為通風(fēng)對能源的消耗，為居民帶來更加舒適的居住環(huán)境。對此，在建筑裝飾環(huán)節(jié)，建筑師要對門、窗等主要通風(fēng)區(qū)域進行合理布局。

5.2 合理利用綠化水環(huán)境

生態(tài)建筑設(shè)計中，綠化水環(huán)境主要包括植物景觀、水體景觀、硬化景觀。在利用綠化水環(huán)境時建筑師應(yīng)秉持低碳節(jié)能的理念，在各項建筑材料的選擇上要考慮到運輸過程中的資源浪費，建筑過程中的能源消耗，以及景觀環(huán)境與生態(tài)環(huán)境的契合度是否達到和諧統(tǒng)一等。因此，在搭建綠化景觀時要從多角度進行考慮，以本地植被為主，其他植被為輔，從而提高植物的存活率，使整體植物景觀設(shè)計既能滿足經(jīng)濟需要，又能滿足人們的觀賞需求[5]。同時，在水環(huán)境的需求要考慮到人們的親水性，合理規(guī)劃生態(tài)建筑系統(tǒng)中水體景觀布局，大規(guī)模地使用循環(huán)水以此減少對水資源的消耗，并在水中種植水體植物，保證水體景觀的清潔。總而言之，綠化水環(huán)境的搭建應(yīng)遵循“以人為本”的原則，將居民的實際需求與生態(tài)建筑觀相融合。

5.3 合理設(shè)計圍護結(jié)構(gòu)

圍護結(jié)構(gòu)有著良好的節(jié)能作用，并能抵御不利環(huán)境對生態(tài)建筑系統(tǒng)的影響。圍護結(jié)構(gòu)具有保溫、耐火、隔熱、隔聲、防水防潮、耐久六大性能，良好的圍護結(jié)構(gòu)不僅能提高居民居住的安全性與舒適性，還能提高對生態(tài)系統(tǒng)的保護。以保溫性能為例，人體對溫度變化的感知有著較強的靈敏性，通過圍護設(shè)計能提高建筑內(nèi)部的保溫能力，降低室內(nèi)熱量散失的效率。此外，隔聲、隔熱也是居民重點考慮的問題，通過增設(shè)隔音板、優(yōu)化門窗結(jié)構(gòu)能減少噪音對居民生活休息的影響，隔熱性能則能保證室內(nèi)的溫度與濕度達到平衡穩(wěn)定的狀態(tài)。通過合理設(shè)計圍護結(jié)構(gòu)，全方位提高居民的生活質(zhì)量與健康水平，并且解決在建筑設(shè)計中出現(xiàn)的環(huán)境污染問題。

5.4 做好遮陽及采光設(shè)計

遮陽、采光設(shè)計體現(xiàn)的是健康性與舒適性的原則，建筑師應(yīng)明確生態(tài)建筑設(shè)計是為人而服務(wù)的，保護生態(tài)環(huán)境是為人的發(fā)展創(chuàng)造更好的環(huán)境。在遮陽、采光設(shè)計中要考慮到多種因素的影響，如四季變化情況、氣候條件等，精準計算太陽光的變化情況，借助BIM 技術(shù)構(gòu)建三維數(shù)字模型，將建筑信息與氣候因素輸入資源信息庫中進行模擬，制定科學(xué)可行的設(shè)計方案。同時，建筑師也要合理使用太陽光能源，增設(shè)太陽能板與蓄電池組，將太陽能系統(tǒng)與暖通空調(diào)系統(tǒng)相連接，以此保障電力能源的消耗，并將多余的太陽能存儲到蓄電池中以備不時之需。在設(shè)計的過程中，建筑師要保證設(shè)計方案的靈活性，在最大程度上提高居民的居住體驗，以此實現(xiàn)整體生態(tài)建筑觀在生態(tài)建筑設(shè)計中的充分應(yīng)用。

6 結(jié)語

綜上所述，新形勢下的建筑設(shè)計需要建立整體生態(tài)建筑觀，并意識到建筑系統(tǒng)與生態(tài)系統(tǒng)的互動關(guān)系，在利用資源建設(shè)時使物質(zhì)處于流轉(zhuǎn)狀態(tài)，從而提高生態(tài)建筑與生態(tài)系統(tǒng)的契合度。同時，在建筑設(shè)計中要秉持健康性、環(huán)保性、舒適性的原則，積極使用新型技術(shù)與環(huán)保材料，在保護生態(tài)環(huán)境的同時，提高居民居住舒適度，為居民營造健康生活環(huán)境。