关于生态建筑设计的分析

摘 要：随着世界经济的飞速发展，人类的生活水平不断提高，但生态环境却不断地在下降,能源的需求与供给的矛盾日益突出,节约能源已受到世界的普遍关注, 可持续发展的思想逐渐成为全人类的共识, 发展生态建筑正是城市建筑可持续发展的必由之路。本文对生态建筑的概念、特征、设计原则以及方法进行了简单的分析, 阐述了生态建筑的技术合理性, 以促进生态建筑设计的可持续发展。

关键词：生态建筑; 设计原则; 设计方法; 可持续发展

1 生态建筑的概念及特征

所谓“生态建筑”, 其实就是将建筑看成一个生态系统, 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。注重环境是生态建筑的一个突出特点。通过设计, 将建筑学、光学、热学与建筑材料、环境和技术等有关学科围绕着空间使用这个建筑的基本问题更加紧密地联系起来。这意味着人为环境将向更加综合的方向发展,“生态建筑”准确地表达了“可持续发展”一词在人为环境的更新与创造方面所包含的意义。生态建筑的环境是充分考虑到自然环境与资源问题的一种人为环境, 其目的是尽可能地不消耗一切不可再生的资源和能源, 减少对环境的不利影响, 同时有助于人类的身体健康。生态建筑具有以下四个方面的特征:

1.1 节能和利用再生资源。

节能的技术原理是通过蓄热等措施减少能源消耗, 提高能源的使用效率, 并充分利用可再生的自然资源, 包括太阳能、风能、水利能、海洋能、生物能等, 减少对不可再生资源, 例如石油和煤炭等的依赖。在建筑设计中结合不同的气候特点, 依据太阳的运行规律和风的形成规律, 利用太阳光和通风等节能措施达到减少能耗的目的, 应用材料的蓄热和绝热性能, 提高围护结构的保温和隔热性能, 利用太阳能冬季取暖, 夏季降温, 通过遮阳设施来防止夏季过热, 最终提高室内环境的舒适性。

1.2 材料的再生利用。

使用再生或可循环利用的材料和资源。例如在建筑的建造过程中使用再生的建筑材料, 减少建筑垃圾。

1.3 减少废物排放。

避免向外界环境排放有毒有害的污染物, 通过各种手段在排放之前进行无害化处理。

1.4 环境与文化属性。

广义范围内的生态建筑和可持续发展建筑还涉及环境和文化领域。

2 生态建筑的设计原则

2.1 以人为本的原则

树立“以人为本”的指导思想, 人毕竟是我们这个社会的主体, 追求高效节约不能以降低生活质量, 牺牲人的健康和舒适性为代价。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) 。

2.2 生态化原则

生态住宅首先要遵循的当然是生态化原则, 即节约能源、资源, 无害化、无污染、可循环。例如要尽可能节约不可再生能源( 煤、石油、天然气) , 并积极开发可再生的新能源, 包括太阳能、风能、水能、生物能、地热等无污染型能源; 建筑材料应尽可能利用可降解、可再生的资源, 同时还要严格做到建材的无害化( 无污染, 无辐射) ; 在适当的范围内进行雨水收集、中水处理、水的循环利用和梯级利用, 特别是对于水资源匮乏的地区; 结合居住区的具体情况( 规模密集、区位、周边热网状况) 采取最有效的供暖、制冷方式; 加强能源的梯级利用。

2.3 因地制宜原则

各个地方的气候不一样, 自然资源不一样, 在选择生态建筑, 选择什么样的技术, 应该根据自己的条件和特点来进行。我国北方地区主要冬季采暖, 能源消耗非常大, 对自然环境污染非常严重, 首先要解决采暖问题。我国南方比较炎热、潮湿, 通风、降温是夏季的主要问题, 在南方生态建筑设计当中注重遮阳和自然通风, 降低夏天的空调的能源消耗。

2.4 整体设计原则

从一定意义上讲, 生态建筑是一个宏观的概念, 在考虑材料再利用、新能源开发等很多问题上都不应该停留在个体建筑这个尺度上, 应该把它放到整个城市或者一个区域内通盘考虑。从技术上来讲, 首先规划选址要合理, 减少环境污染, 资源高效循环利用, 降低能源消耗, 采用太阳能、风能等等; 从过程上来讲, 提高建筑的保温隔热性能, 实现建筑防晒,自然采光照明等。

3 生态建筑的设计方法

3.1 建筑方案设计

1) 尊重自然环境, 优化设计, 节约资源, 提高建筑的物理环境条件。一是调研设计地段的各种气候条件, 例如温度、相对湿度、日照强度、风力和风向等地域因素。二是充分考虑建筑场地, 如朝向、定位、地势地貌、布局; 评价阴影范围、引导空气流动; 顺应自然环境及保护环境。三是利用自然能源、再生资源, 如太阳能、天然冷源、风能、水能等。

2) 增强自然环境与人的联系, 建筑物作为联系人与自然环境的中介, 应尽可能多地将自然的元素引入人的身边, 这是生态设计原则的一个重要体现。一是尽可能增加自然采光系数, 建立高品质的自然采光系统。二是创造良好的通风对流环境, 建立自然空气循环系统。三是创造开敞的空间环境, 使住户能更加方便地接近自然环境。

3) 考虑可持续发展要求, 建筑要留有一定的余地, 节约资源、减少建筑以及建筑废弃物对环境的影响, 使建筑随着科学技术的发展, 有足够的面积以备将来发展。一是再生能源的利用, 沼气、水循环系统、垃圾资源化。二是建筑的再利用, 拆旧建新既可大量减少建筑垃圾, 又可减少资源的浪费。

4) 保护土地和植被, 注意建筑地域的生态环境, 确保一定的绿化覆盖率, 在建筑内外创造田园般的舒适环境。尽可能利用当地技术、环境材料, 形成当代乡土建筑。

3.2 新技术以及新材料的应用

1) 利用太阳能的新技术。一是窗户集热板系统。由玻璃盒子单元集热板、蓄热单元、风扇和空气导管等组合而成。在盒子里, 光能通过集热板转换成热能, 并利用空气做热媒, 加热的空气利用风扇驱动。从空气导管中由集热单元流向建筑内部的蓄热单元。二是空气集热板系统。该系统是常用的热空气供热系统的补充, 效率比高, 常用在中庭等大空间。建筑的进风经空气集热板加热后, 直接排入中庭, 中庭或建筑结构自身蓄积热量。

2) 利用新材料。一是玻璃材料。随着现代科技的不断发展, 在这一领域陆续出现了吸热玻璃、热反射玻璃、底辐射玻璃、电敏感玻璃、调光玻璃, 电磁波屏蔽玻璃等。设计可将它们组合成复合的构造形式, 达到生态建筑的保温和采光要求。二是太阳能光电材料。在建筑中可用太阳能电池发电为建筑提供能源, 既无污染, 又无噪音, 并为可再生能源提供燃料。

3.3 其他

1) 雨水收集和水的循环利用, 作为中水使用, 雨水冷却建筑外维护结构, 雨水冷却建筑构成单元; 建筑周围蒸发效应制冷。

2) 利用土壤、地下水提供的地热资源。未来地下的冷和热能源将会仅次于太阳能, 成为非常重要的可再生能源, 因为这种能源普遍存在, 几乎没有限制且易于获得。利用太阳、风、雨水、地热等可再生资源, 从技术角度是非常成熟的, 而且为了未来的建筑能满足可持续性, 越早采用可再生能源越好。

4 结 论

可持续发展建筑的思想是一个大的框架, 是一项从战略高度的策略。在此框架之下, 生态建筑只不过是其具体的技术措施, 可持续发展建筑的思想是在资源匮乏与人类的日益增长的需求相矛盾的形式上产生的, 在实际设计建筑时要考虑当地经济、材料、环境等因素, 因此在用具体的技术措施体现可持续发展建筑思想时要进行多因素的综合优化分析。在研究并提高可持续发展建筑技术的同时, 还要适应不同地区经济发展水平和自然资源条件。同时探索尊重环境和高效使用资源, 也能帮助建筑师进行理性设计, 只有协调处理好建筑与自然生态环境之间的关系, 才能实现真正意义上的感性与理性完美结合的建筑。

随着科学技术的发展应用于建筑行业的技术不断完善,建筑师也可大胆的尝试各种方法,即基于对建筑的可持续性与生态的考虑,如何将城市景观环境建筑与技术有机的结合在一起,创造出新的建筑形态与环境。我们也应该认识到：可持续性或生态在这里并不只是时髦的词语和概念,它们在建筑上的实现是建立在强有力的技术研究与资金支持上的；是严谨科学与建筑师创造力相结合的产物;走向真正的可持续性和生态建筑的实践也是一个不断总结学习的过程。