論生態(tài)學理念在建筑設計中的應用與實現(xiàn)

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自從工業(yè)革命以來,人類在消耗大量的自然資源的基礎(chǔ)上,社會經(jīng)濟取得長足的發(fā)展,但與此同時,人類對自然生態(tài)系統(tǒng)的破壞也達到了前所未有的程度。這其中,建筑業(yè)作為高能耗、高污染的行業(yè),對自然生態(tài)系統(tǒng)的破壞尤為嚴重。因此,在建筑行業(yè)內(nèi)貫徹生態(tài)學的理念,進行生態(tài)建筑設計與建設就顯得尤為迫切。

　　1生態(tài)學及生態(tài)建筑

　　生態(tài)學是1869年由德國學者海格爾提出的一門研究有機體與環(huán)境之間相互關(guān)系的科學。生態(tài)學是研究生命系統(tǒng)與其周圍環(huán)境系統(tǒng)之間的全部關(guān)系的學科,它把傳統(tǒng)的動植物研究擴展為人與環(huán)境之間的相互關(guān)系的研究,這其中共生與再生原則表明了不同物質(zhì)之間的合作共存和互利關(guān)系,提出了自然界中物質(zhì)資源的有限性問題。生態(tài)學認為,任何大小的空間內(nèi)的生物和非生物成分通過物質(zhì)的循環(huán)、能量的流動和信息的交換而構(gòu)成一個開放的具有自我調(diào)節(jié)功能的有序整體,即生態(tài)系統(tǒng)。在這個系統(tǒng)內(nèi),不同種的有機體或小系統(tǒng)間的合作共存,實現(xiàn)共生,實現(xiàn)系統(tǒng)有序發(fā)展及動態(tài)平衡。

　　依據(jù)生態(tài)學的基本觀點,建筑必須考慮人類整體以及自然整體的生存和生活。從這樣的觀點出發(fā),建筑與其周圍的環(huán)境是一個有機的整體,是周圍整體環(huán)境中的一個環(huán)節(jié),建筑物對其周圍環(huán)境的影響應當控制在生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)控能力之內(nèi),使得整個生態(tài)系統(tǒng)處于良性循環(huán)的狀態(tài),使得建筑物與周圍的環(huán)境處于和諧狀態(tài),一言以蔽之,即實施生態(tài)建筑。這樣的建筑以整體和諧、高效環(huán)保、靈活性強為其根本特點。

　　由此可見,生態(tài)建筑就是根據(jù)當?shù)氐淖匀簧鷳B(tài)環(huán)境,運用生態(tài)學、建筑技術(shù)科學的基本原則,采用現(xiàn)代科學技術(shù)手段,合理地安排并組織建筑與其他領(lǐng)域相關(guān)因素之間的關(guān)系,使其與環(huán)境之間成為一個有機結(jié)合體。

　　2生態(tài)建筑的基本特征

　　生態(tài)建筑的環(huán)境要有潔凈的空氣、水源與土壤不受到不良自然環(huán)境的危害,也不易遭受自然災害的侵襲,基本特征如下:

　　2.1建筑物要盡量保持和開辟綠地

　　在建筑物周圍種植樹木防風、遮蔭,改善景觀,保持生態(tài)平衡。重視室內(nèi)空氣質(zhì)量,保持新風在室內(nèi)的流動。重視人文景觀的保護,建筑物附近有價值的古代文化或建筑遺址應予保留并妥善安置。

　　2.2建筑物的資源、能源和其他消耗至最低程度

　　建筑物應該充分有效地使用水、能源、材料和其他資源。盡量利用清潔能源(如地熱與太陽能、水能、生物能和風能),保護與改善自然環(huán)境。在滿足人們的健康、舒適、安全使用的情況下降低消耗、節(jié)省資源。

　　2.3建筑物應有合理的朝向布局,以充分利用太陽能。

　　建筑物的形體布置合理,應減小建筑物的體形系數(shù),以減少采暖與制冷能耗,建筑物的圍護結(jié)構(gòu)應該采用高效保溫隔熱構(gòu)造,并具有良好的自然采風系統(tǒng)以及充分的自然通風條件;建筑物內(nèi)的房間設置、布局恰當,既滿足使用舒適度,又節(jié)省能源。

　　2.4回收并重復使用資源

　　從舊有建筑物中拆除的建筑材料,如磚石、鋼材、木料、板材和玻璃等,盡可能保護好,根據(jù)不同情況,力求回收利用,做到建筑材料——建筑——建筑材料——新建筑的良性循環(huán)。并積極利用其他工農(nóng)業(yè)廢棄物料,使用先進技術(shù),降低建筑運行管理費用。在結(jié)構(gòu)條件允許情況下盡量不要拆除舊建筑,應對其進行改造以適應新的使用功能,節(jié)省建筑造價。

　　可見,現(xiàn)代生態(tài)型建筑是資源和能源有效利用、保護環(huán)境、親和自然、舒適、健康、安全的建筑,是“可持續(xù)發(fā)展”的建筑。

　　3生態(tài)建筑的設計原則

　　3.1注重與自然環(huán)境的結(jié)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(xié)調(diào)的關(guān)系。所以應尊重自然,保護生態(tài),與自然協(xié)調(diào)發(fā)展,盡可能減少人工環(huán)境對自然生態(tài)平衡的負面影響。

　　3.2以人為本的設計觀念

　　在建筑設計中要充分考慮到人的因素,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。

　　3.3能源的合理使用與節(jié)約

　　節(jié)能的技術(shù)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(jié)合不同的氣候特點,依據(jù)太陽的運行規(guī)律和風的形成規(guī)律,利用太陽光和通風等節(jié)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(jié)構(gòu)的保溫和隔熱性能,利用太陽能冬季取暖,夏季降溫,通過遮陽設施來防止夏季過熱,最終提高室內(nèi)環(huán)境的舒適性。

　　3.4注重建筑的地方性

　　任何一個區(qū)域規(guī)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(chǔ)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(huán)境持續(xù)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?shù)氐母鞣N限制條件等等。

　　3.5注意自然環(huán)境設計

　　要對自然生態(tài)環(huán)境的特點和規(guī)律加強重視,確定“整體優(yōu)先”和“生態(tài)優(yōu)先”的原則,減少人工層次,加強自然環(huán)境的利用,使人工環(huán)境和自然環(huán)境有機交融。

　　3.6彈性設計

　　具有足夠的彈性,以包容未來科技的應用與發(fā)展?？沙掷m(xù)的概念是一種動態(tài)的思想,體現(xiàn)在生態(tài)建筑中就是建筑應具有足夠的彈性,以適應未來的發(fā)展。如:樓梯的可生長,預留的空間管道,家具系統(tǒng)的可變化性等。

　　4生態(tài)建筑設計方法

　　4.1建筑與人和諧共生

　　在設計中強調(diào)以人為本,決不是“人類中心論”。建筑活動的主要目的是為人類生產(chǎn)、生活提供健康、無害、舒適的環(huán)境。我們強調(diào)高效節(jié)約,但不能以降低人的生活質(zhì)量,犧牲人的健康和舒適性為代價。也不能只強調(diào)人的健康和舒適,而不顧對自然環(huán)境造成污染與破壞。建筑應滿足人與自然的和諧共生,利用自然條件創(chuàng)造優(yōu)美的外部視覺景觀,改善室內(nèi)環(huán)境品質(zhì),提高舒適度,降低環(huán)境污染。滿足人們生理和心理需求,才是綠色生態(tài)建筑的基本內(nèi)涵。

　　4.2建筑與自然環(huán)境共生

　　在對建筑物進行規(guī)劃設計時,首先要遵循這一原則,即盡可能尊重和保留有價值的生態(tài)要素,盡量少地干擾和破壞自然環(huán)境,使建筑環(huán)境與自然環(huán)境融合和共生。為此,在設計時必須對場地周圍的地形、地貌、植被、水文、土壤、日照、風力與風向等因素進行深入研究,設計時,必須尊重這些自然因素,必須考慮建筑物對這些因素所可能造成的影響,根據(jù)這些因素的本質(zhì)特性,科學地確定建筑面積,因地制宜,設計合理的建筑類型,選用對周圍生態(tài)環(huán)境干擾少的建筑材料,減少對水資源的破壞和污染,全方位考慮建筑綠化,降低能源消耗,以使得設計出的建筑物對這些自然因素的影響降至最小。

　　4.3建筑與社會環(huán)境和諧

　　建筑物在與自然環(huán)境共生的同時,還必須與社會環(huán)境和諧,因此,在建筑方案設計之前,必須對當?shù)氐娘L土人情、地域景觀、審美品位進行詳細的調(diào)查,在此基礎(chǔ)上,選擇恰當?shù)慕ㄖZ言,設計恰當?shù)目臻g形態(tài),使建筑物在其全壽周期內(nèi),對當?shù)氐牡赜蚓坝^、傳統(tǒng)建筑能夠起到保護和發(fā)展的作用,對居民原有的生活方式能夠起到保持作用,對土地、能源、交通不形成壓力作用,能夠讓居民參與建筑設計與街區(qū)更新過程,保持地域的恒久魅力與活力等。

　　4.4減少建筑物的能量消耗

　　高效無污染首先考慮的便是如何降低建筑物的能量消耗。為此,設計人員應當以當?shù)氐臍夂驐l件為依據(jù),設計合理的建筑方案。建筑群落的布局、朝向、體型的選擇要能充分利用當?shù)氐臍夂驐l件,并且營造良好的建筑群的微型氣候。就建筑群的朝向而言,一般以朝南或偏南為主,但設計師必須根據(jù)實際情況選擇合理的朝向;就布局而言,考慮到建筑物內(nèi)的風壓對空氣流通的作用,建筑群的平面布局應當錯落有致,同時考慮到夏季季風的滲透,豎向布局宜將較低的建筑布置在夏季迎風面的前端。同時,由于建筑物本身的能耗是由墻、門窗等圍護結(jié)構(gòu)的熱傳導造成,維護結(jié)構(gòu)材質(zhì)的熱傳導系數(shù)高,會增加建筑物的制冷以及制熱負荷,因此在設計的時候,應當控制維護結(jié)構(gòu)的傳熱性能,盡可能采用合適的結(jié)構(gòu)以及熱傳導系數(shù)小的材料來降低維護結(jié)構(gòu)的傳熱性能。

　　4.5采用新能源

　　為了盡可能少減少對不可再生資源使用,除了要減少建筑物的能量消耗之外,還需要重視對可再生能源,如太陽能、風能、地熱能的利用,目前比較成熟的是太陽能利用技術(shù)。太陽能的利用分為被動式和主動式。被動式利用,就是在提高建筑維護結(jié)構(gòu)的隔熱性能的前提下,通過建筑朝向和周圍環(huán)境的合理布置,建筑內(nèi)部空間和外部形體的巧妙處理,在冬季,能夠利用室內(nèi)的密實材料吸收太陽能轉(zhuǎn)化為熱能,而使室內(nèi)空氣增溫,解決采暖問題。在夏季,能遮擋太陽輻射,并且使室內(nèi)熱量散失,解決制冷問題。主動式利用技術(shù)目前主要有太陽能熱水系統(tǒng)以及太陽能供電系統(tǒng)。太陽能熱水系統(tǒng)原理相對簡單,即太陽能產(chǎn)生的熱能被集熱器吸收并將貯水箱中的水加熱,通過水循環(huán)系統(tǒng)將熱能帶到室內(nèi)。太陽能供電系統(tǒng)技術(shù)即在建筑中利用太陽能電池發(fā)電為建筑提供電能,這是非常理想的供能系統(tǒng)。不僅可以為照明設備等供電,還能減少火力發(fā)電產(chǎn)生的污染,起到保護環(huán)境的作用。

　　4.6加強環(huán)境綠化

　　在生態(tài)建筑設計中,一定要注重環(huán)境的綠化設計,創(chuàng)造出良好的局部微氣候。首先,在建筑群落周圍,盡量不使用或少使用滲透性差的硬質(zhì)鋪地,盡可能多的鋪設滲透性強的生態(tài)鋪地,多種植綠化效果明顯的喬木,擴大草坪面積。其次,建筑物的立面,對墻面、屋頂、陽臺進行綠化。墻面綠化主要是在墻面種植綠色藤狀植物,避免陽光照射墻面,降低外墻表面溫度。屋頂綠化是采用屋面蓄水覆土種植技術(shù),以建筑屋頂部平臺為依托,進行蓄水、覆土并栽種植物花草和灌木。陽臺綠化是在居民家的陽臺上種植一些花草植物。再次,從整體出發(fā),通過借景、組景、分景、添景等手法,協(xié)調(diào)住區(qū)內(nèi)外環(huán)境。例如:設置親水景點,景點視線通廊等。

　　5結(jié) 語

　　環(huán)境的惡化,能源的危機,使我們重新思考我們?nèi)祟愒诟脑飙h(huán)境中所扮演的角色。建筑作為人類文明的象征之一,應隨著人類文明的不斷進步而不斷發(fā)展。現(xiàn)代建筑應從空間角度去關(guān)注人們的生活,生態(tài)建筑更應如此,要在現(xiàn)代建筑的基礎(chǔ)上從更加宏觀的環(huán)境與資源角度關(guān)注人類生活,它將建筑與環(huán)境資源及人類活動更加緊密地融為一體,它在注重空間使用效率的同時,更強調(diào)發(fā)揮環(huán)境和資源的效益,實現(xiàn)人、自然與建筑的和諧統(tǒng)一。