關(guān)于生態(tài)建筑設(shè)計(jì)方法初探

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建筑業(yè)的發(fā)展在某些方面提高了人們的生活質(zhì)量，也裝點(diǎn)了城市環(huán)境。然而任何建筑都會(huì)消耗到大量能源和材料，而且在使用過(guò)程中仍會(huì)不斷消耗下去。面對(duì)如此狀況，有責(zé)任心的建筑師們不斷探索建筑的可持續(xù)發(fā)展問(wèn)題。生態(tài)建筑是現(xiàn)代提出來(lái)的一個(gè)新概念，就是使用生態(tài)學(xué)原理和方法，以人、建筑、自然和社會(huì)協(xié)調(diào)發(fā)展為目標(biāo)，有節(jié)制地利用和改造自然，尋求最適合人類生存和發(fā)展的生態(tài)建筑環(huán)境，將建筑環(huán)境作為一個(gè)有機(jī)的、具有結(jié)構(gòu)和功能的整體系統(tǒng)來(lái)看待。

　　生態(tài)建筑從設(shè)計(jì)手法上，可分為三個(gè)類型：(1)從建筑所在地域出發(fā)，提倡利用本地材料和傳統(tǒng)技術(shù)的鄉(xiāng)土地方設(shè)計(jì)手法；(2)既重視地方性，又適當(dāng)?shù)匾?ldquo;適宜技術(shù)”的設(shè)計(jì)手法；(3)結(jié)合當(dāng)?shù)刈匀簧鷳B(tài)條件與最新生態(tài)理論，充分利用新技術(shù)和新材料來(lái)解決生態(tài)問(wèn)題的高技術(shù)設(shè)計(jì)方法。這三種手法有一個(gè)共同點(diǎn)，都是從當(dāng)?shù)氐木唧w生態(tài)環(huán)境出發(fā)進(jìn)行設(shè)計(jì)，所不同的是對(duì)技術(shù)的應(yīng)用觀念與方式。

　　1鄉(xiāng)土的生態(tài)建筑

　　這種建筑類型需要建筑師了解環(huán)境地理現(xiàn)狀，學(xué)習(xí)并繼承傳統(tǒng)建筑中蘊(yùn)含的生態(tài)智慧，不依賴耗能設(shè)備，而在建筑形式、空間、布局和構(gòu)造上采取措施，以改善建筑環(huán)境，實(shí)現(xiàn)微氣候建構(gòu)。印度建筑大師查爾斯·柯里亞的作品對(duì)該思想作了有力的注釋。他注重對(duì)當(dāng)?shù)貧夂虻难芯?，提出?ldquo;形式追隨氣候”的口號(hào)。柯氏認(rèn)為：在熱帶氣候條件下，空間本身就象鋼筋水泥一樣也是一種資源。為解決干熱氣候下建筑遮陽(yáng)和通風(fēng)，柯里亞提出了“開敞空間”和“管式住宅”兩個(gè)命題。他于1963年設(shè)計(jì)的甘地紀(jì)念博物館，其靈活的平面布置，空間的滲透與穿插，庭院的介入及其對(duì)氣候的調(diào)節(jié)等等都反映了“開敞空間”的命題。“管式住宅”是把煙囪拔風(fēng)原理應(yīng)用于剖面設(shè)計(jì)中，在低層高密度的住宅群體中，既可創(chuàng)造小型化的陰影戶外空間，又有效地解決了室內(nèi)空氣流通的問(wèn)題，并產(chǎn)生了直接反映氣候特征的建筑形象。

　　2適宜技術(shù)的生態(tài)建筑

　　這種建筑類型以馬來(lái)西亞的楊經(jīng)文先生為代表。他從生物氣候?qū)W的角度研究建筑設(shè)計(jì)，適當(dāng)采用新技術(shù)與新材料，在高層建筑設(shè)計(jì)上嘗試?yán)米匀荒茉床⒔?gòu)良性微氣候。他稱之為生態(tài)氣候?qū)W(Bioclimatic)，其具體目標(biāo)是滿足人的舒適和精神需求以及降低建筑能耗。他在熱帶高層建筑設(shè)計(jì)中運(yùn)用生物氣候?qū)W所采用的方法，大體上有下列幾個(gè)方面：

　　(1)在高層建筑的表面和中間的開敞空間中進(jìn)行綠化；

　　(2)沿高層建筑的外面設(shè)置了不同凹入深度的過(guò)渡空間，

　　(3)在屋頂上設(shè)置固定的遮陽(yáng)格片，楊經(jīng)文目宅外觀

　　(4)創(chuàng)造通風(fēng)條件加強(qiáng)室內(nèi)空氣對(duì)流，降低由日曬引起的升溫；

　　(5)平面處理上主張把交通核設(shè)置在建筑物的一側(cè)或兩側(cè)；

　　(6)外墻的處理上除了做好隔熱，他還通過(guò)研究，建議采用墻面水花系統(tǒng)。楊經(jīng)文認(rèn)為通過(guò)這些措施，在熱帶地區(qū)的高層建筑可節(jié)省運(yùn)轉(zhuǎn)能耗的40％。

　　3生態(tài)高技建筑

　　生態(tài)高技建筑是同周圍生態(tài)環(huán)境協(xié)同發(fā)展、具有可持續(xù)性特點(diǎn)的高技術(shù)建筑，是對(duì)當(dāng)今生態(tài)危機(jī)的一種積極、主動(dòng)并且有效的解決之道，因而是高技術(shù)建筑未來(lái)發(fā)展的方向。生態(tài)高技建筑的創(chuàng)作，要求建筑師具有更高的綜合素質(zhì)，不但要掌握被動(dòng)式生態(tài)設(shè)計(jì)方法的精髓，更要關(guān)注相關(guān)領(lǐng)域的最新生態(tài)型技術(shù)發(fā)展方向，根據(jù)地域的自然生態(tài)環(huán)境特征，主動(dòng)地應(yīng)用高新技術(shù)手段，對(duì)建筑的物理性質(zhì)(光線控制、通風(fēng)控制、溫濕度控制以及建筑新材料特性等)進(jìn)行最優(yōu)化配置，合理地安排并組織建筑與其他相關(guān)環(huán)境因素之間的聯(lián)系，使建筑與外界環(huán)境統(tǒng)一成為一個(gè)有機(jī)的、互動(dòng)的整體。

　　生態(tài)高技建筑對(duì)于建筑微氣候的關(guān)注可以具體歸結(jié)為以下三方面：一是適宜的室內(nèi)濕度和溫度，滿足人體熱舒適及健康的要求；二是盡可能多地獲得自然采光(減少人工照明的能耗)；三是最大限度地獲得自然通風(fēng)(減少空調(diào)能耗)。通過(guò)最高效的人工技術(shù)手段來(lái)實(shí)現(xiàn)以上目標(biāo)，或達(dá)到各要素之間的平衡就成為生態(tài)高技建筑師不懈追求的方向。其具體的設(shè)計(jì)手法是：

　　(1)引入綠色植物創(chuàng)宜人的景觀

　　結(jié)合建筑構(gòu)造技術(shù)和先進(jìn)的電腦控制技術(shù)，生態(tài)高技建筑能夠?qū)⒕G色生態(tài)體系“移植”到建筑內(nèi)部，使建筑內(nèi)部有良好的室內(nèi)氣候條件和較強(qiáng)的生物氣候調(diào)節(jié)能力，創(chuàng)造出田園般的舒適環(huán)境。諾曼·福斯特事務(wù)所設(shè)計(jì)的法蘭克福商業(yè)銀行總部大廈，成功地將自然景觀引入超高層集中式辦公建筑中，被稱為世界上第一座“生態(tài)型”超高層建筑。福斯特設(shè)計(jì)了9個(gè)14.03m高的花園，沿9層高的中央通風(fēng)大廳盤旋而上，花園外側(cè)面為電控調(diào)節(jié)開啟程度的雙層玻璃幕墻，花園面對(duì)大廳完全敞開，根據(jù)方位種植各種植物和花草，這樣可以給建筑內(nèi)的每一個(gè)辦公室都帶來(lái)令人感到愉快和舒適的自然綠色景觀，并獲得自然通風(fēng)，還可以使陽(yáng)光最大限度地進(jìn)入建筑內(nèi)部。

　　(2)盡可能多地獲得自然采光

　　屋頂是光線進(jìn)入室內(nèi)的主要途徑，于是各種光線收集、反射構(gòu)件被應(yīng)用于屋頂形式。如皮亞諾設(shè)計(jì)的戴姆勒·克萊斯勒汽車公司新設(shè)計(jì)中心由七個(gè)長(zhǎng)短不一的扇形體量交疊在一起，屋頂交界處是一片傾斜的天窗，為室內(nèi)提供照明。柏林國(guó)會(huì)大廈的改建的穹頂也是一個(gè)新型的采光裝置。中庭是中高層建筑中光線進(jìn)入的主要通道，在生態(tài)高技建筑中可以看到大量采光中庭。陽(yáng)光由中庭滲入建筑，通過(guò)陽(yáng)光收集、反射裝置達(dá)到內(nèi)部空間。與這個(gè)開敞空間相連的房間不僅可以減少一半的熱量流失，同時(shí)減少制冷需耗。

　　(3)最大限度獲得自然通風(fēng)

　　生態(tài)高技建筑師們利用風(fēng)壓、熱壓以及機(jī)械輔助的手段盡可能地獲得自然通風(fēng)。在基寶文化中心的設(shè)計(jì)中，皮亞諾設(shè)計(jì)了一套十分有效的被動(dòng)通風(fēng)系統(tǒng)。由于當(dāng)?shù)貧夂蜓谉岢睗?，常年多風(fēng)。因此最大限度地利用自然通風(fēng)來(lái)降溫、降濕便成為適應(yīng)當(dāng)?shù)貧夂?、注重生態(tài)環(huán)境的核心技術(shù)。其原理是采用雙層結(jié)構(gòu)，使空氣可以自由地在弓形表面與垂直表面之間對(duì)流，而建筑外殼上的開口則是用于吸納海風(fēng)，或者引導(dǎo)建筑所需的對(duì)流。針對(duì)不同風(fēng)速和風(fēng)向，通過(guò)調(diào)節(jié)百葉窗的開合和不同方向上百葉的配合來(lái)控制室內(nèi)氣流。

　　另外，生態(tài)高技建筑師們還充分利用新材料、新能源等為生態(tài)建筑服務(wù)，如低輻射中空玻璃等新型玻璃以及太陽(yáng)能光電材料等在建筑上的應(yīng)用，大大降低了能耗。

　　綜上所述，生態(tài)建筑必將是2l世紀(jì)最具有代表性、時(shí)代感的建筑形式之一。如今生態(tài)學(xué)原理已廣泛地滲透到建筑設(shè)計(jì)中的許多方面，可以說(shuō)我國(guó)的建筑師們面對(duì)未來(lái)，有勇氣、有能力設(shè)計(jì)出適于我國(guó)國(guó)情的生態(tài)建筑，創(chuàng)造與自然、人、社會(huì)融為一體的人類居住環(huán)境和綠色建筑空間。