生态建筑形式与技术的结合

摘要：生态建筑作为现在的潮流建筑，他的设计理论其实非常简单，因为生态建筑在设计的理念上都是更关心材料的使用，以及对大自然中能源的利用，建设出让人们满意的，合格的绿色建筑。文中主要对生态建筑的技术进行了分析，以及对建筑形式与技术相结合的建筑进行分析。

关键词：生态建筑；建筑形式；建筑技术；

中图分类号： TU2 文献标识码： A

一、引言

随着全球工业化的飞速发展,各种基础设施建设对环境造成的破坏随之加剧,人类与环境的关系进入了不和谐的危机状态,大自然对人类的报复越演越厉。在干旱、暴风雪、沙尘暴等极端天气频发的现实面前,人们逐渐认识到:整个地球是层层相扣的生态系统,环境是人类生存的基础,是经济系统的物质支持,在生态系统被破坏的情况下,生态资源水平必将下降,进而制约社会经济的进一步发展。

生态建筑

所谓生态建筑，是根据当地的自然生态环境，运用生态学、建筑技术科学的基本原理和现代科学技术手段等，合理安排并组织建筑与其他相关因素之间的关系，使建筑和环境之间成为一个有机的结合体，同时具有良好的室内气候条件和较强的生物气候调节能力，以满足人们居住生活的环境舒适，使人、建筑与自然生态环境之间形成一个良性循环系统。

因此，它是以生态原则为指针，以生态环境和自然条件为价值取向所进行的一种既能获得社会经济效益，又能促进生态环境保护的边缘生态工程和建筑

三、生态建筑的技术

在生态建筑的技术应用上，生态建筑涵盖高、中、低几个层面，使生态观念和可持续思想能超越经济因素的束缚，从乡野农村到繁华都市，都能看到生态建筑的身影。一般情况下，生态建筑分为如下三个技术层面。

低技术。从资金投入上来说，其前期投入少，具有较强的地方性和传统性，多“因地制宜”地应用于小规模一般性建筑，提倡利用本地材料和传统技术的乡土设计手法，并能取得良好的节能效果。

中等技术。顾名思义，中等型技术的工程耗资少，规模一般，劳动者素质不高，对于材料的选用，没有过高的要求，设计较简单，利用风力、太阳能等自然资源。

高技术。高技术同低中技术相比需要技术性更强，投资也大，一般运用的都是新技术与新材料，不过得到的回报也很大，需要更强的技术管理性。

四、生态建筑的理念原则

大自然有着其自身发展的规律,不容人为破坏,人类建筑必须尊重自然,合理利用自然规律,这是生态建筑最基本的内涵。具体到建设领域,就是在建筑选址、规划和建造过程,尽量减少对自然环境尤其是生态资源脆弱敏感区的不良影响;尽量减少对不可再生能源的使用甚至是浪费;尽量多适应清洁高效的可再生能源,减少环境污染;要使用新工艺、新材料,提高建筑效率,增加建筑实体的寿命和循环性,以降低环境压力。建成后的建筑要与所在地的生态环境有机融合,形成一个良性循环的生态系统。

循环利用自然资源,促进可持续发展

地球上有的资源是非常有限的,具有不可循环再利用的特点,但部分资源不仅可重复使用,而且清洁环保。因此可循环、再利用的建筑,对于节约能源具有重要意义。生态建筑的设计理念就是对建筑的使用处于生态平衡状态,人们对使用过程中产生的废物、废水进行回收处理,再循环使用,这样不仅可以大大提高资源的利用率,尽量减少对不可再生能源的使用,而且减少了对自然环境的污染和生态环境的破坏,从而达到整体节约能源和生态保护的双赢效果。因此,在建材方面尽量使用可循环使用的材料,以降低建材耗能,减少资源消耗,减少环境污染,特别是掩埋物对地下环境的污染,如木材、钢材、砖瓦等可进行化学处理回收,循环后使之既可用于建筑,也可用于作化工原料,这些材料在化学处理过程,一般也不会产生有毒、有害物质,对环境不产生新的污染,还起到了节约能源的作用。在建筑物的使用中,可以使用太阳能、风能等自然中的可再生的能源;使用雨水收集,利用各种废物进行热电联产等,不仅减少废水、废物对环境的污染,而且再次利用回收资源还起到了节能减排的效果,对促进社会经济和自然生态的可持续发展具有积极作用。

五、生态建筑技术与形式的结合

通常用于低技术和中等技术所要求的地域环境和本地材料无法满足的大都市。本文中主要以高技术为主。对于高技生态建筑的形式特征分析，遵循“造型元素技术目的物理元素”的分析过程，我们可以将高技术生态建筑的建筑特征分类为热适应性、风适应性、光适应性三大类型，当然，仍然有不少高技术生态建筑，采用多种技术手段来实现生态要求的同时，也以多种形式体现生态建筑的特征，因而无法简单地将其划归何种物理元素，这类高技术生态建筑，我们将其归为综合类型。

风适应性高技术生态建筑

福斯特的瑞士保险公司英国伦敦总部（图1）创造出了人性化的空间，在这里人们可以享受到自然的阳光和通风。他的设计形式都是通过科学的分析所得出来的，这也许是富勒设计科学思想在生态建筑上的体现。为了让建筑物进行有效的室内通风，减少室外的风阻，把前庭造成螺旋状的，整个建筑造型呈流线型，在很大程度上减少了扰流起到了显著作用。流线型的建筑设计，使整个建筑物看起来就像一株植物，减少了外界风力对建筑物造成了任何影响。这是经过流体力学计算得出的最优化型体。前庭空间的设计是上升螺旋式的，整个建筑被玻璃覆盖，高 179.8 米，面积约为41,810 平方米，地上 40 多层，地下一层。外覆层结构是内部与外界的声学缓冲区，提供自然通风、采光和室外的感觉。每层楼板边缘空出，层与层空出的空间与楼板呈一角度，最后形成一系列的螺旋形庭。建筑的自然通风就得益于螺旋型前庭的空气动力学形式，产生巨大的压力差，使每个楼层都有自然通风，自然通风系统有效配合了中央空调系统，降低了建筑的运行成本，提高了高层办公空间的质量。

图一、瑞士保险公司英国伦敦总部

（二）光适应性高技术生态建筑

德国盖尔森基兴科学园区技术研究中心（图 2），是第一次提出了“日光间”的设计，在建筑临湖一面 ( 西侧 ) 设置了一面巨大的玻璃幕墙，幕墙后就是科学园区的“通廊”，这是一个贯通三层、宽约 10m、长约 300m 的公共区域。这一巨大的“通廊”作为办公楼主体和外界之间的气候缓冲区，也对研究中心的内部气候调节和提高能源效率起到重要作用。在屋顶上有巨大的太阳能光电板，平均每年能够产生200,000kW 的电力，不仅节省了电费，在很大程度上是对资源的一种节省。

该建筑的大厅设计思想源于中技生态建筑中常用的“日光间”，巨大的倾斜玻璃通廊为建筑提供一个休憩的共享空间时，也成为一个接受阳光，缓冲热量的气候缓冲大厅，有效地减少人工照明所需的电力。太阳能光电板则将光照转化成电能。这里，两个造型元素主要的处理元素是“光”，当然大厅也处理了“热”和“声”这两个物理量。

图2、德国盖尔森基兴科学园区技术研究中心

热适应性高技术生态建筑

荷兰德尔福特科技大学中心图书馆（图3），这一设计是建筑、技术、生态设计成功融合为一体的范例。对这个图书馆建筑最简洁的描述应该是：这是一座建立在大约 100 万本科技图书上的风景。它有着透明的中央大厅、阅读室、学习室和各种办公室。这些空间被埋藏在一片葱绿的草坡下，建筑元素并不那么显著，只是在草坡的上部建有一个玻璃圆锥体作为建筑的标志。图书馆最吸引人的莫过于其巨大的草坡屋顶，这是它的造型特征。这样的屋顶有其生态上的优点，由于它的热积聚和热绝缘特性，在其下面的室内空间较少受外界气温波动的影响。当然，这一草坡屋顶并不仅仅是出于生态角度的考虑，也是用地地形和周围环境的直接产物。

我国生态建筑案例分析

南京锋尚由公寓楼和别墅区组成。为了保持墓地的历史传统和当地文化，设计师将人们对“古老的城墙、茂盛的树木、婉蜒流淌的护缄河”的记忆引入到建筑中，充分运用最具代表性的本土元素：白墙、灰瓦、木格栅的搭配，形成色调简洁明快的现代中式风格。

除了鲜明的建筑特色之外，南京锋尚最引入注目的是其生态节能设计。建筑采用断热铝合金窗框结构，窗框内、外铝皮间有硬尼龙断热层，确保透风系数低至0.3立方米/小时，隔绝噪音40分贝以上；低辐射中空氩气玻璃在保证最佳透光率的同时，留住冬季阳光，阻挡夏季室外辐射，双向阻热。电动室外铝合金卷帘遮阳系统还提供了额外的保护，内部填充聚氨酯阻热材料，在保证采光及冬季日照的前提下，阻挡了80％的太阳辐射热量，并可以通过室内电动按钮自动调节。

项目利用可再生能源(地热和太阳能)的地源热泵系统为空调系统提供冷热源系统，同时提供生活热水，比常规系统能耗降低30％~50％。该系统依靠土壤源热泵消耗一个单位的电能，就能获得约4个单位的总能量，比空气源热泵效率更高。毛细管辐射采暖制冷空调系统及置换式新风系统提供非常高的舒适度，同时系统运行比常规系统节能20-30％，并且其利用的是低品位的冷热源，与提供低品位冷热源的地源热泵系统配合，可达到最佳节能效果。南京锋尚运用被动节能策略，积极采用先进节能技术，把每平方米能耗指标降低到了7瓦。北京锋尚采暖能耗达每平方米12.5瓦(这在当时已经是相当低了，北京锋尚的“低能耗”相当于节能80％以上，国家建设部的目标是2020年全国实现节能65％)。而南京锋尚通过利用太阳能集热板供热和太阳能光伏设备发电两种形式，满足了整个建筑的微能耗需求，实现了能源的自给自足。

总而言之，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，现在在世界各地都有很多的生态建筑，我们应该多借鉴国内外的成功经验，使生态建筑在我国的发展更加迅速。

参考文献

[1]梁呐,戴复东. 高层建筑的生态设计策略研究[J]. 建筑科学,2005,01:16.

[2]. 生态建筑[J]. 中国住宅设施,2011,08:14

[3]黄雷. 生态建筑技术的形式表达[J]. 工程建设与设计,2011,10:04.