建筑生态设计原则及其理论应用研究

文/刘忠卫 浙江东南建筑设计有限公司 浙江杭州 310012

建筑生态设计原则及其理论应用研究

文/刘忠卫 浙江东南建筑设计有限公司 浙江杭州 310012

随着人口的增加，资源消耗逐渐加剧，给生态环境带来了很大的伤害，建筑作为能耗的重要消耗源之一，为了解决这个问题，需要大力推广节能生态建筑。本文首先对建筑生态系及其设计原则进行介绍，随后探讨了生态建筑设计的几种主要方法，并分析了生态建筑设计理论在建筑设计中的运用。

建筑设计；生态系统；原则；技术方法；应用

一、建筑生态系统设计概述

所谓生态建筑，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。

二、绿色生态建筑设计原则

2.1讲求节约能源

绿色生态建筑，最重要的是要遵循节能原则，也就是节约能源、资源，无害化、无污染、可循环。建筑材料使用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）。绿色生态建筑的设计，要求利用各种手段来创造一个有利于人们舒适、健康的生活环境，实现向自然索取与回报的平衡，构建一个和谐高效利用能源的生存环境。

2.2讲究生态和谐

建设绿色生态建筑，其次要做到生态和谐。也就是要注重研究建筑物旁边的植被、微生物、动物和人之间的关系，强调各种物体之间的共生共荣，强调人与自然的和谐统一。这些都可以通过植被的多样性、自然水资源的保护和利用、化学污染的降低来体现，这样就营造建筑旁边的环境质量。

2.3设计科学，以人为本

“以人为本”应当是设计的根本原则。这是因为，人是社会的主体，追求高效节约决不能以降低生活质量、牺牲人的健康和舒适性为代价。在以往设计的一些太阳能建筑中，有相当一部分是服务于经济落后地区的，其室内热舒适度较低，没有认真做到合理设计和以人为本。随着人们生活水准的不断提高，这种低标准的“绿色生态”建筑很难再有所发展，也必将被社会所淘汰。从另外一个层面来讲，这与国家宏观要求也是相符的。

三、几种常见的生态建筑设计方法

3.1生态建筑设计要提高建筑的物理环境条件

在具体的工程施工中，首先要调研设计地段的各种气候条件，包括温度、相对湿度、日照强度、风向以及风力等地域的因素，充分考虑到建筑场地，如朝向、定位以及各种地势地貌、布局等因素，使其顺应自然环境及保护环境。建筑物作为联系使用者与自然环境的中介体系，要应尽可能多的将自然的元素引入到使用者的身编，例如可以增加自然的采光系数，建立高品质的自然采光系统等。创造开敞的空间环境，让使用者更加方便地接近自然的环境，例如可以利用顶层来设计屋顶花园。

3.2新技术和新材料的应用

在生态建筑设计中可以采用新技术以及新材料。例如可以采用窗户集热板系统，该系统由玻璃盒子单元的集热板、蓄热单元、风扇以及空气导管等组合而成。在盒子里，太阳光能通过集热板转换成为热能，并且利用空气做热媒，加热的空气利用风扇来驱动。从空气导管中由集热单元流向建筑内部的各个蓄热单元。新材料的利用包括透明热阻材料（TlM）组合墙的利用。TIM是一种透明的绝热塑料，将它与外墙复合成透明的隔热墙，起到隔热的目的。各种玻璃材料也被应用在建筑中，例如吸热玻璃、热反射玻璃、电敏感玻璃、调光玻璃等等。

3.3可再生资源的利用

在生态建筑中利用土壤、地下水所提供的地热资源也是不错的选择。未来地下的冷和热能源的利用会仅次于太阳能，成为第二重要的可再生能源，因为这种能源也是普遍存在的，而且几乎没有限制就易于获得。可再生资源的利用从技术角度是非常成熟的。此外，可再生资源的利用可以保护土地和植被，在建筑的内外创造出田园般的舒适环境。

四、设计理论在建筑设计中的运用

要实现建筑设计生态化，需综合考虑：建筑规划，建筑单体设计（包括建筑造型、朝向、定位以及细节处理如维护结构材料选择、保温方式、门窗形式等）；建筑物内的环境控制系统设计。下面将从风环境设计、自然景观、光环境、外围护结构布置、噪声和污染的防止和控制等方面，分别阐述可应用到生态建筑设计中的相关技术。

4.1建筑风环境设计

高层建筑由于单体设计和群体布局不当而导致强风卷刮物体撞碎玻璃的报道屡见不鲜。很多事例提醒规划师和建筑师，风环境问题已不容忽视。然而，可能是对室外风环境的预测不够重视或缺乏有效的技术手段，当建筑师们在对建筑建筑进行规划时，更为常见的做法是过多地把注意力集中在了建筑平面的功能布置、美观设计及空间利用上，而很少（或仪仅凭经验）考虑高层、高密度建筑群中气流流动情况对人的影响。事实上，良好的室外风环境，仅仅考虑对盛行风简单设置屏障的做法是不够的。

4.2绿化水景设计

建筑周围建筑的热环境不仅和气流流动有关系，同时还和建筑周围的辐射系统有关。受建筑设计中建筑密度、建筑材料、建筑布局、绿地率和水景设施等因素的影响，建筑区室外气温有可能出现“热岛”现象。“热岛”现象在夏季的出现，不仅会使人们高温中暑的机率变大，同时还促使光化学烟雾的形成，加重污染，并增加建筑的空调能耗。合理地建筑设计和布局，选择高效美观的绿化形式（包括屋顶绿化和墙壁垂直绿化）及水景设置，可有效地降低热岛效应，获得清新宜人的室内外环境。

4.3日照、遮阳与采光

夏天阳光的直射和热辐射是影响居室热环境的一个重要因素，同时也是影响住户心理感受的重要因素。遮阳是指运用建筑的外形设计、悬挑和凸凹变化而形成建筑围护结构，使室内实际接受的阳光直射和辐射热量减少。比较好的方法是根据当地地理与气侯条件，通过精确计算，对住区的建筑布局以及单体住宅的相对关系，进行建筑群日照、遮阳以及自然采光分析，检验是否满足日照和遮阳的要求。

4.4外围护结构布置

这里主要是指外墙和外窗等围护结构的布置，体型系数这一概念并不能充分反映外围护结构对建筑物热环境的复杂影响。实际上，对于不同朝向角和倾角的外墙和外窗，由于当地主导风向的不同而造成的渗透情况的不同，外表面的对流换热系数也相差很大，日间接受的太阳辐射随着时间变化而千差万别，夜间背景辐射状况也不相同。