浅析生态建筑设计

刘睿

摘要：本文作者阐述了我国发展生态建筑的必要性及生态建筑的设计目标，分析探讨了生态建筑的设计手法。

关键词：生态建筑；设计

1 我国发展生态建筑的必要性

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2l世纪建筑设计发展的方向。生態建筑需要一定的技术支持，但是一定的生态技术含量并不能表明这样的建筑就必然成为生态建筑，而不含有那些典型生态技术手法的建筑也未必就不是生态建筑，因为生态建筑的核心并不在于其硬件如何，而在于其内在的运行系统如何，生态建筑是一个系统，必须从总体上来衡量和评价。

2 生态建筑的设计目标

生态建筑的设计思想是在上世纪不断发生地区性的环境污染和全球性的生态环境恶化的过程当中，不少学者和建筑师对现代工业文明开始进行深刻反思的产物。生态建筑系统是一种坚持师法自然的理想建筑系统，它大幅降低非再生能源的绝对消耗，采用自我控制、自我调节，对物质和能量逐级、合理、综合应用，有效利用可再生资源，力求把建筑生态系统纳入生物圈物质循环系统，从而避免或减轻对生态环境的不利影响。

生态建筑的设计目标是在满足功能和空间需要的同时，强调实现资源的集约和减少对环境的污染。生态建筑强调资源和环境，强调建筑在整个寿命周期内要减少资源能源的消耗和降低环境污染。生态建筑在整个生命周期内基本目标包括：

2.1 尽可能减少资源能源的消耗；

2.2 把环境和建筑的污染降到最低；

2.3 保护自然生态环境；

2.4 创造健康舒适的室内外环境；

2.5 使建筑功能质量目标统一；

2.6 使建筑生态、经济取得平衡。

3 生态建筑的设计手法

生态建筑从设计手法上，可分为三个类型：

（1）从建筑所在地域出发，提倡利用本地材料和传统技术的乡土地方设计手法；

（2）既重视地方性，又适当地引入“适宜技术”的设计手法；

（3）结合当地自然生态条件与最新生态理论，充分利用新技术和新材料来解决生态问题的高技术设计方法。这三种手法有一个共同点，都是从当地的具体生态环境出发进行设计，所不同的是对技术的应用观念与方式。

3.1 乡土的生态建筑

这种建筑类型需要建筑师了解环境地理现状，学习并继承传统建筑中蕴含的生态智慧，不依赖耗能设备，而在建筑形式、空间、布局和构造上采取措施，以改善建筑环境，实现微气候建构。印度建筑大师查尔斯·柯里亚的作品对该思想作了有力的注释。他注重对当地气候的研究，提出了“形式追随气候”的口号。柯氏认为：在热带气候条件下，空间本身就象钢筋水泥一样也是一种资源。为解决干热气候下建筑遮阳和通风，柯里亚提出了“开敞空间”和“管式住宅”两个命题。他于1963年设计的甘地纪念博物馆，其灵活的平面布置，空间的渗透与穿插，庭院的介入及其对气候的调节等等都反映了“开敞空间”的命题。“管式住宅”是把烟囱拔风原理应用于剖面设计中，在低层高密度的住宅群体中，既可创造小型化的阴影户外空间，又有效地解决了室内空气流通的问题，并产生了直接反映气候特征的建筑形象。

3.2 适宜技术的生态建筑。

这种建筑类型以马来西亚的杨经文先生为代表。他从生物气候学的角度研究建筑设计，适当采用新技术与新材料，在高层建筑设计上尝试利用自然能源并建构良性微气候。他称之为生态气候学（Bioclimatic），其具体目标是满足人的舒适和精神需求以及降低建筑能耗。他在热带高层建筑设计中运用生物气候学所采用的方法，大体上有下列几个方面：

（1）在高层建筑的表面和中间的开敞空间中进行绿化；

（2）沿高层建筑的外面设置了不同凹入深度的过渡空间；

（3）在屋顶上设置固定的遮阳格片，杨经文目宅外观；

（4）创造通风条件加强室内空气对流，降低由日晒引起的升温；

（5）平面处理上主张把交通核设置在建筑物的一侧或两侧；

（6）外墙的处理上除了做好隔热，他还通过研究，建议采用墙面水花系统。杨经文认为通过这些措施，在热带地区的高层建筑可节省运转能耗的40%。

4 生态高技建筑

生态高技建筑是同周围生态环境协同发展、具有可持续性特点的高技术建筑，是对当今生态危机的一种积极、主动并且有效的解决之道，因而是高技术建筑未来发展的方向。生态高技建筑的创作，要求建筑师具有更高的综合素质，不但要掌握被动式生态设计方法的精髓，更要关注相关领域的最新生态型技术发展方向，根据地域的自然生态环境特征，主动地应用高新技术手段，对建筑的物理性质（光线控制、通风控制、温湿度控制以及建筑新材料特性等）进行最优化配置，合理地安排并组织建筑与其他相关环境因素之间的联系，使建筑与外界环境统一成为一个有机的、互动的整体。

生态高技建筑对于建筑微气候的关注可以具体归结为以下三方面：一是适宜的室内湿度和温度，满足人体热舒适及健康的要求；二是尽可能多地获得自然采光（减少人工照明的能耗）；三是最大限度地获得自然通风（减少空调能耗）。通过最高效的人工技术手段来实现以上目标，或达到各要素之间的平衡就成为生态高技建筑师不懈追求的方向。其具体的设计手法是：

4.1 引入绿色植物创宜人的景观。结合建筑构造技术和先进的电脑控制技术，生态高技建筑能够将绿色生态体系“移植”到建筑内部，使建筑内部有良好的室内气候条件和较强的生物气候调节能力，创造出田园般的舒适环境。诺曼·福斯特事务所设计的法兰克福商业银行总部大厦，成功地将自然景观引入超高层集中式办公建筑中，被称为世界上第一座“生态型”超高层建筑。福斯特设计了9个14.03m高的花园，沿9层高的中央通风大厅盘旋而上，花园外侧面为电控调节开启程度的双层玻璃幕墙，花园面对大厅完全敞开，根据方位种植各种植物和花草，这样可以给建筑内的每一个办公室都带来令人感到愉快和舒适的自然绿色景观，并获得自然通风，还可以使阳光最大限度地进入建筑内部。

4.2 尽可能多地获得自然采光。屋顶是光线进入室内的主要途径，于是各种光线收集、反射构件被应用于屋顶形式。如皮亚诺设计的戴姆勒·克莱斯勒汽车公司新设计中心由七个长短不一的扇形体量交叠在一起，屋顶交界处是一片倾斜的天窗，为室内提供照明。柏林国会大厦的改建的穹顶也是一个新型的采光装置。中庭是中高层建筑中光线进入的主要通道，在生态高技建筑中可以看到大量采光中庭。阳光由中庭渗入建筑，通过阳光收集、反射装置达到内部空间。与这个开敞空间相连的房间不仅可以减少一半的热量流失，同时减少制冷需耗。

4.3 最大限度获得自然通风。生态高技建筑师们利用风压、热压以及机械辅助的手段尽可能地获得自然通风。在基宝文化中心的设计中，皮亚诺设计了一套十分有效的被动通风系统。由于当地气候炎热潮湿，常年多风。因此最大限度地利用自然通风来降温、降湿便成为适应当地气候、注重生态环境的核心技术。其原理是采用双层结构，使空气可以自由地在弓形表面与垂直表面之间对流，而建筑外壳上的开口则是用于吸纳海风，或者引导建筑所需的对流。针对不同风速和风向，通过调节百叶窗的开合和不同方向上百叶的配合来控制室内气流。另外，生态高技建筑师们还充分利用新材料、新能源等为生态建筑服务，如低辐射中空玻璃等新型玻璃以及太阳能光电材料等在建筑上的应用，大大降低了能耗。

生态建筑的兴起是建筑业走向可持续发展的重要一步，建筑师应牢记“人类不可能创造一个生态系统”，只可以“设计生态系统的环境和整个系统”。保护生态、回归自然的绿色生态建筑、低碳建筑将为建筑师提供一片崭新的天地。

参考文献：

[1] 章福平.生态建筑浅论[J].科技资讯，2009，（17）.

[2] 吴海波.生态建筑设计的初步研究[J].中国科技信息，2010，（15）.