略论生态建筑与设计

摘 要：为了建筑、城市、景观环境的“可持续”，建筑学、城市规划学、景观建筑学学科开始了可持续人类聚居环境建设的思考。许多有识之士逐渐认识到人类本身是自然系统的一部分，它与其支撑的环境休戚相关。在城市发展和建设过程中，必须优先考虑生态问题，并将其置于与经济和社会发展同等重要的地位上；同时，还要进一步高瞻远瞩，通盘考虑有限资源的合理利用问题，即我们今天的发展应该是满足当前的需要又不削弱子孙后代满足其需要能力的发展。

关键词：生态建筑；建筑设计；技术措施

近几年提出的生态建筑及生态城市的建设理论，就是以自然生态原则为依据，探索人、建筑、自然三者之间的关系，为人类塑造一个最为舒适合理且可持续发展的环境的理论。生态建筑是21世纪建筑设计发展的方向。

一、生态建筑概述

所谓生态建筑，就是将建筑看成一个生态系统，本质就是能将数量巨大的人口整合居住在一个超级建筑中，通过组织（设计）建筑内外空间中的各种物态因素，使物质、能源在建筑生态系统内部有秩序地循环转换，获得一种高效、低耗、无废、无污、生态平衡的建筑环境，例如星球大战中的死星，黑客帝国里的“锡安”和蚁哥正传里的蚁丘。

二、生态建筑设计准则

生态建筑也被称作绿色建筑、可持续建筑。生态建筑涉及的面很广，是多学科、多工种的交叉，是一门综合性的系统工程，它需要整个社会的重视与参与。它是将人类社会与自然界之间的平衡互动作为发展的基点，将人作为自然的一员来重新认识和界定自己及其人为环境在世界中的位置。生态建筑不是仅靠几位建筑师就可实现，更不是一朝一夕就能完成的，它代表了新世纪的方向，是建筑师应该为之奋斗的目标。一般来讲，生态是指人与自然的关系，那么生态建筑就应该处理好人、建筑和自然三者之间的关系，它既要为人创造一个舒适的空间小环境（即健康宜人的温度、湿度、清洁的空气、好的光环境、声环境及具有长效多适的灵活开敞的空间等）；同时又要保护好周围的大环境——自然环境（即对自然界的索取要少、且对自然环境的负面影响要小）。

这其中，前者主要指对自然资源的少费多用，包括节约土地，在能源和材料的选择上，贯彻减少使用、重复使用、循环使用以及用可再生资源替代不可生资源等原则。后者主要是减少排放和妥善处理有害废弃物（包括固体垃圾、污水、有害气体）以及减少光污染、声污染等等。对小环境的保护则体现在从建筑物的建造、使用，直至寿命终结后的全过程。

以建筑设计为着眼点，生态建筑主要表现为：利用太阳能等可再生能源，注重自然通风，自然采光与遮阴，为改善小气候采用多种绿化方式，为增强空间适应性采用大跨度轻型结构，水的循环利用，垃圾分类、处理以及充分利用建筑废弃物等。仅以上几个方面就可以看出，不论哪方面都需要多工种的配合，需要结构、设备、园林等工种，建筑物理、建筑材料等学科的通力协作才能得以实现。这其中建筑师起着统领作用，建筑师必须以生态的观念、整合的观念，从整体上进行构思。

恩格斯指出：“自然的历史和人的历史是相互制约的”。因此，建筑师在进行设计时必须要在关注人类社会自身发展的同时，关注并尊重自然规律，绝不能以牺牲地区环境品质和未来发展所需的生态资源为代价，用“向后代借资源”的方式求取局部的利益和发展。在具体实施操作层面上，生态建筑设计应注重把握和运用以往建筑设计所忽略的自然生态的特点和规律，贯彻整体优先的准则，并力图塑造一个人工环境与自然环境和谐共存的，面向可持续发展的未来的建筑环境。

三、生态住宅设计理论

目前，世界各国新型的生态住宅可谓方兴未艾，从可持续发展的角度出发，发展生态建筑在我国也必然是大势所趋。作为国家的重要产业，城镇住宅建设必将快速发展。所以，如果不抓住时机，及时把“生态理念”引入到住宅设计中，解决住宅节能和住区环境保护问题，将会对社会、经济、环境产生不可挽回的后果。

生态住宅设计，指的就是综合运用当代建筑学、建筑技术科学、人工环境学、生态学以及其他科学技术的综合成果，把住宅建造成一个小的生态系统，为居住者提供舒适、健康、环保、高效、美观的居住环境的一种设计实践活动。这里所说的“生态”绝非一般意义的绿化，而是一种对环境无害而又有利于人们工作生活的标志。

在工程实施过程中，生态住宅涉及的技术体系极其庞大，包括能源系统（新能源与可再生能源的利用）、水环境系统、声环境系统、光环境系统、热环境系统、绿化系统、废弃物管理与处置系统、游憩系统和绿色建材系统等。简单来说，其技术策略主要体现在以下几个方面。

1、住区物理环境（声、光、热环境）与能源系统设计，包括建筑规划、建筑单体设计、建筑能源系统的设计等，同时又与绿化设计以及建材的选择息息相关，是当前生态住宅设计中最重要而又最容易被忽视的问题；

2、智能化住区，主要包括信息管理和通讯自动化、物业管理自动化、设备自动化控制、安全防护自动化以及家庭智能化等；

3、节省土地，节约能源，做好废弃物的回收和处理。

四、设计理论在建筑设计中的运用

从上述思路出发，要实现住宅设计生态化，需综合考虑3个方面的因素：住宅住区规划、建筑单体设计（包括建筑造型、朝向、定位以及细部处理。如维护结构材料选择、保温方式、门窗形式等）、建筑物内的环境控制系统设计。本文将从住区风环境、自然通风绿化、水景设计和防止住区热岛现象、日照遮阳与采光护结构布置、噪声和污染的防止和控制等与建筑设计相关的几个方面，分别阐述生态建筑理论在住宅建筑设计中的运用。

1、住区风环境设计

建筑物布局不合理。会导致住区局部气候恶化。规划师和建筑师已经认识到风环境和再生风环境问题已不容忽视。然而，可能是对室外风环境的预测不够重视或缺乏有效的技术手段。当建筑师们在对建筑住区进行规划时，更为常见的做法是过多地把设计重点集中在建筑平面的功能布置、美观设计及空间利用上，而很少或仅仅凭经验考虑高层、高密度建筑群中气流流动情况对人的影响。事实上，良好的室外风环境，不仅意味着在冬季风速太大时不会出现人们举步维艰的情况，还应该在炎热夏季保持室内自然通风。从这一点上来说，在规划设计中仅仅考虑对盛行风简单设置屏障的做法显然是不够的。在实际的规划设计中，要获得良好的住区风环境，了解小区内气流流动情况，是建筑师在设计初期所必须做到的。

2、自然通风

在住宅建筑中，自然通风是最经济和有效的环境调节手段，而建筑物的平面布局、立面设计与三维空间布置等，都对自然通风的效果有重要的影响。充分考虑这一影响而进行建筑设计能有效地解决住宅中热舒适性和空气质量问题，而且在不增加住户投资的情况下，就能营造一个健康、舒适的居室环境。

3、绿化、水景设计和防止住区“热岛”现象

住区周围建筑的热环境不仅和气流流动有关系，同时还和住区建筑周围的辐射系统有关。受住宅设计中建筑密度、建筑材料、建筑布局、绿地率和水景设施等因素的影响，住区室外气温有可能出现“热岛”现象。合理的建筑设计和布局，选择高效美观的绿化形式（包括屋顶绿化和墙壁垂直绿化）及水景设置，可有效地降低“热岛”效应，获得清新宜人的室内外环境。特别值得指出的是，建设生态住区不等于简单地提高绿化面积，如果住区绿化仅仅使用大规模草地而不考虑与林地、水景设施以及自然通风等手段有效地结合起来，不仅不能充分发挥绿化在改善室内外热环境方面的巨大作用，还会把大量的金钱浪费在草地的浇灌上，可谓得不偿失。在绿化系统设计中如何改善住区室外环境，除了避免以上误区外，还应做好以下2个方面的工作：①合理选择和搭配绿化植物和水景设置，并与整个小区的热环境设计协调起来，除了给人以观赏的美感外，还应充分发挥植物、水在降低“热岛”作用、改善住区微气候方面的作用；②设计中要以人为本，如果绿化设计的最后结果是把人和绿色隔绝开来，仅仅“可以远观而谢绝入内”是不可取的。

4、日照、遮阳与采光

夏天阳光的直射和热辐射是影响居室热环境的一个重要因素，同时也是影响住户心理感受的重要因素。遮阳是指运用建筑的外形设计、悬挑和凸凹变化而形成建筑围护结构，使室内实际接受的阳光直射和辐射热量减少。比较好的方法是根据当地地理与气侯条件，通过精确计算，对住区的建筑布局以及单体住宅的相对关系，进行建筑群日照、遮阳以及自然采光分析，检验是否满足日照和遮阳的要求。

5、护结构布置

这里主要是指外墙和外窗等围护结构的布置，体型系数这一概念并不能充分反映护结构对建筑物热环境的复杂影响。实际上，对于不同朝向角和倾角的外墙和外窗，由于当地主导风向的不同而造成的渗透情况的不同，外表面的对流换热系数也相差很大，日间接受的太阳辐射随着时间变化而千差万别，夜间背景辐射状况也不相同。

6、噪声和污染的防止和控制

住区规划应有效地设计防噪系统，如将住区和主要交通干线相隔绝，防止主要交通干线的噪音传过来。污染控制问题也需重视，建筑物内部空气质量不好，一定是与室外空气污染有关，而通过有效的绿化、有效的组织建筑周围气流流动，可以改善室内空气品质。在设计初期，技术人员就应该深入现场进行调研和测试，检验当地的噪声或污染是否符合标准，如果不能满足要求，一定要采取相应的补救措施。如果居室噪声超标，可考虑采用错开设计的双层玻璃窗，既能有效降低噪声，又不影响自然通风。

五、结束语

总之，在建筑领域里，呼吁与环境共呼吸的建筑设计观，提倡各种建筑生态技术的应用，发展生态建筑。这不仅有助于推动全球环境品质的改善，而且有助于个人生活品质的提高。对于发展中国家，加大生态建筑的研究，推进建筑的生态化，积极运用适宜技术，无论从环境的角度、能源的角度或是建筑设计的角度都将有深远的现实意义。