淺談如何在建筑設計中使建筑環境與自然環境進行有機結合

20世紀80年代初出現的能源危機之后，全球范圍之內的保護生態環境、建設綠色家園的呼聲日益高漲。人們開始對自然觀和價值觀進行深刻反思和變革，包括許多建筑師和規劃師，探索在建筑設計中使建筑環境與自然環境進行有機結合，整體地思考建筑、生態、社會、環境等問題。20世紀60年代，意大利建筑師保羅•索勒瑞把生態學（Ecology）和建筑學(Architecture)合并成Arcology，提出了“生態建筑學”的概念。1969年，美國景觀建筑師麥克哈格的著作《設計結合自然》的出版，標志著生態建筑學的正式誕生。

一、生態建筑的含義

生態建筑學它使人們對生態環境與建筑生態的認識提高到了一個新的水平，它是立足于生態學原理上的建筑規劃設計理論和方法。所謂生態建筑就是根據當地的自然環境運用生態學、建筑技術科學的基本原理、現代科學技術手段等，合理安排并組織建筑與其他相關因素之間的關系，使其建筑與環境之間成為一個有機的結合體。同時并有良好的室內氣候條件和較強的生物氣候調節能力。以滿足人們生活、工作所需的舒適環境，使人、建筑與自然生態環境之間形成一個良性循環系統。它具有節地、節水、節能、改善生態環境、減小環境污染、延長建筑物壽命等諸多好處。建筑生態設計力求在人、建筑、自然之間建構和諧的關系，實現人與自然的良性循環。生態建筑的創作受到技術性和藝術性的雙重影響，所以要根據生態建筑的內在邏輯，發揮地方技術、材料的美學特性，關注地方文化傳統，創造獨特的建筑藝術形象，實現功能實用性、技術可行性、經濟持續性、社會文化性的結合。

二、生態建筑的設計原則

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。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建筑發展觀。在實踐中的生態建筑設計應當遵循以下原則：

1、尊重環境，注重與自然環境的結合。人、建筑是自然的一分子，人的活動必須和自然建立起一種協調的關系。所以應尊重自然、保護生態、與自然協調發展，盡可能減少人工環境對自然生態平衡的負面影響。

2、以人為本的設計觀念。在建筑設計中要充分考慮的到人的因素，建筑是為人使用，所以在設計中要充分考慮到人的舒適性和使用的方便性。

3、能源的合理使用與節約。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，減少對于不可再生資源的使用。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節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，利用太陽能冬季取暖，夏季降溫，通過遮陽設施來防止夏季過熱，最終提高室內環境的舒適性。

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上，其中包括地域氣候特征、地理因素、地方文化與風俗、建筑機理特征、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、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。

6、彈性設計。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。如：樓梯的可生長，預留的空間管道，家具系統的可變化性等。

三、生態建筑的設計方法

1、建筑方案設計

1)尊重自然環境，優化設計，節約資源，提高建筑的物理環境條件。

a 調研設計地段的各種氣候條件，例如溫度、相對濕度、日照強度、風力和風向等地域因素。

b 充分考慮建筑場地，如朝向、定位、地勢地貌、布局；評價陰影范圍、引導空氣流動；順應自然環境及保護環境。

c 利用自然能源、再生資源，如太陽能、天然冷源、風能、水能等。可在屋面架設太陽能集熱器、風力微型發電機。

2)增強自然環境與使用者的聯系，建筑物作為聯系使用者與自然環境的中介，應盡可能多地將自然的元素引入使用者身邊，這是生態設計原則的一個重要體現。

a 盡可能增加自然采光系數，建立高品質的自然采光系統。

b 創造良好的通風對流環境，建立自然空氣循環系統。

c 創造開敞的空間環境，使使用者能更加方便地接近自然環境，如利用退層設計屋頂花園。

3)考慮可持續發展要求，建筑要留有一定的余地，節約資源、減少建筑以及建筑廢棄物對環境的影響，使建筑隨著科學技術的發展，有足夠的面積以備將來發展。

a 再生能源的利用：沼氣、水循環系統、垃圾資源化。

b 建筑的再利用：比起拆除新建既可大量減少建筑垃圾，又可減少資源的浪費；近幾年在歐美有許多成功作品問世。

4)保護土地和植被，注意建筑地域的生態環境，確保一定的綠化覆蓋率，在建筑內外創造田園般的舒適環境。盡可能利用當地技術、環境材料，形成當代鄉土建筑。

2、新技術以及新材料的應用

1)利用太陽能的新技術

a 窗戶集熱板系統。由玻璃盒子單元集熱板、蓄熱單元、風扇和空氣導管等組合而成。在盒子里，光能通過集熱板轉換成熱能，并利用空氣做熱媒，加熱的空氣利用風扇驅動。從空氣導管中由集熱單元流向建筑內部的蓄熱單元。

b 空氣集熱板系統。該系統是常用的熱空氣供熱系統的補充，效率比高。常用在中庭等大空間：建筑的進風經空氣集熱板加熱后，直接排人中庭，中庭或建筑結構自身蓄積熱量。

2)新材料

a 透明熱阻材料(TIM)組合墻。TIM是一種透明的絕熱塑料，可將它與外墻復合成透明隔熱墻。

b 玻璃材料。隨著現代科技的不斷發展，在這一領域陸續出現了吸熱玻璃、熱反射玻璃、底輻射玻璃、電敏感玻璃、調光玻璃，電磁波屏蔽玻璃等。設計可將它們組合成復合的構造形式，達到生態建筑的保溫和采光要求。

c 太陽能光電材料。在建筑中種用太陽能電池發電為建筑提供能源，既無污染，又無噪音，并由可再生能源提供燃料。

3、其他

1)雨水收集和水的循環利用作為中水使用;雨水冷卻建筑外維護結構，雨水冷卻建筑構成單元；建筑周圍蒸發效應制冷。

2)利用土壤、地下水提供的地熱資源。未來地下的冷和熱能源將會僅次于太陽能，成為非常重要的可再生能源，因為這種能源普遍存在，幾乎沒有限制且易于獲得。利用太陽、風、雨水、地熱等可再生資源，從技術角度是非常成熟的。而且為了未來的建筑能滿足可持續性，越早采用可再生能源越好。

四、結語

環境的惡化，能源的危機，使我們重新思考我們人類在改造環境中所扮演的角色，建筑作為人類文明的象征之一，隨著人類文明的不斷進步而不斷發展。文明交流頻度的增加使建筑變得千篇一律，技術所創造的人工環境使人們遠離了自然，而這種技術對不可再生能源的消耗及同時產生的廢物卻增加了地球的負荷。今天創造人、建筑、環境和諧統一的建筑成為建筑師面臨的新的挑戰，建筑學要求綜合地全面地對待技術在營造中的作用，并且把技術與人文、經濟、社會、生態等各種矛盾綜合分析，創造出真正適宜于人類生活的生態城市和生態建筑。

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原標題：小議生態建筑規劃

本文來源：土木工程網   文徑網絡數據中心：劉紅娟 尹維維 編輯   劉真 方俊 審核

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