生態(tài)建筑初探

吳建琪1石皓文2  倪萍l

(1．陜西省現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)研究院710048  西安；

2．上海交通大學(xué)船舶海洋與建筑工程學(xué)院  200240上海)

    “生態(tài)建筑”作為一種新興的設(shè)計(jì)理念已經(jīng)漸漸成為21世紀(jì)一個(gè)主流的建設(shè)設(shè)計(jì)思想，可是什么是“生態(tài)建筑”，他的設(shè)計(jì)理念與具體功用如何，為什么要將建筑與生態(tài)環(huán)境聯(lián)系在一起，相信對(duì)于很多人還都是很陌生的。

    人之初生時(shí)期的地球上，以狩獵為生的人類與大地萬物共同生活，“以地為床，以穴為居”的生活狀態(tài)就是最好的寫照。為了共同御敵，與大自然的不利條件斗爭(zhēng)，組成了部落，由部落發(fā)展出農(nóng)耕社會(huì)，引而產(chǎn)生出文明，人類生活形態(tài)的演變和變革，依賴于地球的生生不息的“生機(jī)”，這種引導(dǎo)生命輪回的生態(tài)平衡的本質(zhì)就是永續(xù)發(fā)展的真諦。隨著人類認(rèn)知能力的提升，創(chuàng)造出許許多多“文明社會(huì)的工業(yè)產(chǎn)品”，兩次世界大戰(zhàn)之后，世界已經(jīng)陷入了以人為本的經(jīng)濟(jì)價(jià)值體系當(dāng)中，卻忽略了過度的開發(fā)已經(jīng)超出了地球母體的承載范圍，自然環(huán)境與人類生活逐漸互相脫離，所以到了今天，人類的生存反而成了地球的最大負(fù)擔(dān)。如今，越來越多的有遠(yuǎn)見的人士已經(jīng)意識(shí)到了這種危機(jī)，已經(jīng)開始反省這數(shù)百年間人類的錯(cuò)誤發(fā)展并提出了一系列卓有成效的解決辦法。人類的野心使得人類不會(huì)停止高速發(fā)展的腳步，但是如何使人類的發(fā)展納入自然正常的生態(tài)平衡規(guī)律呢，于是“生態(tài)建筑”就進(jìn)入了人們的眼簾。

    要明白什么是生態(tài)建筑首先要清楚生態(tài)建筑的定義：生態(tài)建筑是盡可能的利用建筑物當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境特色與相關(guān)的自然因子(比如陽光、空氣、水流等)，使之符合人類居住，并且降低各種不利于人類身心的任何環(huán)境因素作用，同時(shí)，盡可能不破壞當(dāng)?shù)丨h(huán)境因子循環(huán)，并盡可能確保當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)體系健全運(yùn)作。能合乎此等生態(tài)考慮之建筑設(shè)計(jì)方能合乎生態(tài)建筑的理念。

    我們現(xiàn)在居住的大多數(shù)房屋是由燒烤過的砌體材料作為墻體材料，用化學(xué)工藝加工而成的涂料刷墻壁和屋頂，這些材料都是有一定污染的。為了降低這種化學(xué)物質(zhì)對(duì)我們身體健康和自然環(huán)境的危害，目前有些生態(tài)建筑設(shè)計(jì)方案已經(jīng)大膽的拋棄了這種傳統(tǒng)的建筑和裝潢材料，改用無污染的天然材料制成。這樣不僅巧妙的利用了天然資源，而且給我們的居住環(huán)境帶來了一場(chǎng)新的革命，給我們一個(gè)全新的居住概念。下面為大家介紹一個(gè)案例，首先讓大家對(duì)生態(tài)建筑有一個(gè)大體的概念。

    美國(guó)華盛頓世界資源研究所新設(shè)計(jì)出一種綠色辦公室，全部采用有利于環(huán)境保護(hù)的建筑材料。地板大多是由栓皮棉的樹皮做成，大家放心，這種樹的樹皮被剝?nèi)ブ�后，樹皮還會(huì)再生，不會(huì)因失去樹皮保護(hù)而死亡。用這種樹皮做成的地板，人的腳踩上去的感覺非常好。此外，也有一部分辦公窒房間的地板是用竹子壓制成的，竹子生長(zhǎng)極快，砍掉后不久就會(huì)長(zhǎng)出新的來。還有些辦公地板上鋪有地毯，但它們都是不含任何有害化學(xué)物質(zhì)的“綠色地毯”。這種綠色辦公室中，辦公桌是利用粉碎后的葵花籽殼制成的，門是用麥稈壓制而成的，漂亮，高雅。這種辦公室還選用了更加節(jié)能的照明和電器設(shè)備，并改進(jìn)了通訊系統(tǒng)。新的可視通訊系統(tǒng)可使辦公室的工作人員在不同城市之間直接面對(duì)面交談，既可以使出差時(shí)間和差旅費(fèi)大大減少，又能減少汽車和飛機(jī)向大氣中排放有害氣體。美國(guó)人已經(jīng)給我們作出了榜樣，潔凈的環(huán)境，奇妙的生態(tài)環(huán)境是可以和繁華的都市生活并存的。

    看了上面的綠色辦公室的案例介紹，大家已經(jīng)對(duì)什么是生態(tài)建筑有了一個(gè)大致的了解，下面為大家介紹生態(tài)建筑的具體特征和有機(jī)組成。

1、生態(tài)建筑的主要特征：

    1.1節(jié)能和利用可再生資源。節(jié)能技術(shù)的原理就是靠蓄熱等措施提高能源使用效率，并充分利用太陽能、風(fēng)能、地?zé)岬瓤稍偕�的自然資源，減少對(duì)不可再生或?qū)Νh(huán)境有污染的資源的依賴，如煤炭、石油等。在具體的建筑設(shè)計(jì)中，結(jié)合不同的氣候特點(diǎn)，依據(jù)太陽的運(yùn)行規(guī)律和風(fēng)的形成規(guī)律，利用自然陽光和通風(fēng)，被動(dòng)節(jié)能措施來達(dá)到減少能耗，應(yīng)用材料的蓄熱和絕熱性能，提高圍護(hù)結(jié)構(gòu)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(shè)施來防止夏季過熱，最終提高室內(nèi)環(huán)境的舒適性。

    1.2材料再生利用。使用再生和可循環(huán)利用材料和資源，例如在建筑的建造過程中使用再生的建筑材料，減少建筑垃圾。在建筑的使用過程中，將水等資源循環(huán)利用。另外提倡使用本地材料，減少運(yùn)輸費(fèi)用。

    1.3減少?gòu)U物排放。避免向外界排放有毒有害的污染物，通過各種手段在排放之前進(jìn)行降解或做無害化處理。

    1.4廣義范圍內(nèi)的生態(tài)建筑和可持續(xù)發(fā)展建筑還涉及環(huán)境和文化領(lǐng)域。

    總的來說，以建筑設(shè)計(jì)為著眼點(diǎn)，生態(tài)建筑主要表現(xiàn)為利用太陽能等可再生資源，注重自然通風(fēng)，自然采光與遮陽，為改善小氣候采用多種綠化手段，為增強(qiáng)空間適應(yīng)性采用大跨度輕型結(jié)構(gòu)，水的循環(huán)利用，垃圾分類、處理及充分建筑廢棄物等。

2、一般生態(tài)環(huán)境與建筑設(shè)計(jì)方法：

3、一般生態(tài)環(huán)境與設(shè)計(jì)策略

    3.1利用可再生自然資源的設(shè)計(jì)策略：

    從生態(tài)系統(tǒng)的角度考慮，高效的建筑應(yīng)該充分利用外部資源提供的可再生自然資源，包括風(fēng)、太陽、雨、綠地區(qū)域、土壤、各種地?zé)豳Y源等。例如雨水可以收集起來，滿足制冷沖洗和灌溉等需要。而像綠地區(qū)域，室外種植和部分的室內(nèi)種植，是改善建筑周圍氣候的重要因素。由于硬質(zhì)鋪地表面吸收并蓄積太陽能熱量，會(huì)形成非常明顯的熱量累計(jì)，導(dǎo)致建筑周圍溫度的上升。如果綠地區(qū)域替代，會(huì)產(chǎn)生一定的制冷效應(yīng)，即依靠樹木、潮濕的綠地區(qū)域植被的呼吸作用或和水面水分的蒸發(fā)，帶走一定的熱量，這將降低地面附近室外空氣的溫度。此外，還可以利用集塵效應(yīng)吸附灰塵，改善進(jìn)入建筑市內(nèi)的空氣質(zhì)量。從這方面分析，景觀設(shè)計(jì)不僅僅意味著從心理效果創(chuàng)造出一種休閑的室外空間，而且是減少室外不良環(huán)境因素對(duì)建筑室內(nèi)影響的重要手段。

    3.2適應(yīng)氣候的建筑設(shè)計(jì)策略：

    建筑與氣候本不可分，自古人“挖地建穴，構(gòu)木筑巢”時(shí)起，就是為了適應(yīng)氣候的變化以創(chuàng)造一個(gè)能夠遮風(fēng)避雨的場(chǎng)所，而也正是全球有著多樣性的氣候，才相應(yīng)的形成豐富多彩的建筑形式。因此，真正的從建筑的本質(zhì)出發(fā)，充分考慮氣候環(huán)境因素來進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)，這對(duì)于節(jié)約能源，維護(hù)自然生態(tài)環(huán)境，豐富建筑的形式特征，創(chuàng)造宜人的的舒適環(huán)境等方面都有深遠(yuǎn)的意義。

    建筑物最主要的功能之一就是減輕氣候的影響，使使用者舒適的進(jìn)行工作。開初，靠單純對(duì)建筑結(jié)構(gòu)、部件的操作進(jìn)行適應(yīng)氣候的調(diào)節(jié)。通過歷史的積累，在世界很多氣候區(qū)，這種適應(yīng)氣候的建筑設(shè)計(jì)已經(jīng)產(chǎn)生了極豐富、成功的地方建筑形式系列。全球主要有四種主要?dú)夂蝾愋停�分別為：暖濕氣候區(qū)、干熱區(qū)、溫和區(qū)以及寒冷區(qū)。

    建筑形式必須適應(yīng)環(huán)境氣候，盡管由于現(xiàn)今技術(shù)的發(fā)達(dá)，有時(shí)有人謹(jǐn)慎的采用主動(dòng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)室外氣候的威脅，但是這畢竟是舍本逐末的手法，最好的還是用建筑本身去完成這個(gè)任務(wù)，因此，最重要的是抓住被動(dòng)法。

    3.2.1朝向

    選擇朝向主要包括透明構(gòu)件與不透明構(gòu)件的設(shè)計(jì)與構(gòu)造，當(dāng)需要時(shí)它們能夠接受太陽輻射和風(fēng)，不必要是可以拒絕。

    3.2.2向陽

    (1)溫和地區(qū)和冷區(qū)，透明構(gòu)件應(yīng)該面向，即：北半球朝南、南半球朝北，這樣設(shè)計(jì)能進(jìn)行冬季太陽能采暖并在夏天拒絕太陽輻射。若可能，盡量避免東西向透明構(gòu)件，尤其是西向，因?yàn)闀?huì)受到上午下午的日照而引起過熱。不透明構(gòu)件，特別是屋頂應(yīng)用淺色。

    (2)熱帶區(qū)，透明構(gòu)件應(yīng)朝向北(南半球)、南(北半球)。再加上一個(gè)相當(dāng)小的挑檐，就能得到全天遮陽。東西向仍然會(huì)有過熱的危險(xiǎn)，可能的話應(yīng)避免。不透明構(gòu)件如屋頂，應(yīng)用淺色，以便反射太陽輻射。

    3.2.3朝向風(fēng)

    (1)合用的風(fēng)，如涼爽的海洋微風(fēng)。建筑物的短軸應(yīng)指向這些好風(fēng)的方向以取得最大的益處，但并不需要精確對(duì)準(zhǔn)好方向，可以從所預(yù)期的風(fēng)向偏移45°，而不會(huì)失去捕捉風(fēng)效應(yīng)的能力。

    (2)不合用的風(fēng)．對(duì)于這種風(fēng)，重要的是使建筑物封閉起來，也就是說要在細(xì)節(jié)上防止通過窗框、門周圍和底層架空地板的空氣滲進(jìn)滲出。

    現(xiàn)在，許多國(guó)家，特別是一些發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)生態(tài)建筑非常感興趣，而且在這一領(lǐng)域也投入了可觀的金錢和技術(shù)力量并取得了一定的成果，已經(jīng)走在了我國(guó)的前面，比如日本、英國(guó)、美國(guó)、荷蘭、瑞典等紛紛展開生態(tài)建筑計(jì)劃。我國(guó)也開始在這一新興領(lǐng)域有所發(fā)展，例如上海已經(jīng)建成我國(guó)首幢生態(tài)建筑示范樓，而且目前，上海建筑科學(xué)研究院，正著手在辦公室示范樓對(duì)面設(shè)計(jì)、建設(shè)600生態(tài)建筑住宅示范樓，還有今年年底前，相關(guān)適用技術(shù)將在一個(gè)5萬平方米的居住小區(qū)推廣。

    我們期盼著，我國(guó)的建筑人們能夠吸取國(guó)外成功優(yōu)秀的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，盡快趕上外國(guó)的技術(shù)腳步，讓本世紀(jì)我們中國(guó)城市也有一座座美麗的生態(tài)建筑呈現(xiàn)在我們面前。

參考文獻(xiàn)：

[1]David(Pearson Earth tO Sprit—In search of Nat- ural)1994

[2]Klaus Daniels((The Technology of Ecological Building)

(本文來源：陜西省土木建筑學(xué)會(huì)  文徑網(wǎng)絡(luò)：文徑 尹維維 編輯  劉真 審核)